[發明專利]用于控制容器中的液位的系統和方法

有效

• 申請號: 200910260571.8
• 申請日: 2009-12-08
• 公開（公告）號: CN101776258A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: R·庫馬;K·D·明托;C·S·梅亨達爾;E·卡拉卡
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F22D5/26
• 分類號: F22D5/26;F22D5/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;楊松齡

技術領域

本文公開的系統和方法大體涉及控制容器中的液位，且尤 其涉及動力裝置中的鼓筒型鍋爐(drumtypeboiler)中的水位的預測控 制。

背景技術

鼓筒型鍋爐是發電裝置中使用最普遍的鍋爐。在發電工業 中，由于瞬間操作期間的效率低的鼓筒液位控制響應引起的鼓筒液位 脫扣(trip)是發電中斷的主要原因，且會對動力裝置可利用性和收益造 成巨大損失。

由于兩相流的復雜動態特性、波動的存在、未知的熱和壓 力擾動，以及負載需求，所以鼓筒水位的控制是有挑戰性的問題。將 水位保持在限度內是關鍵的，因為超過限度會造成脫扣或損害裝備。 水位下降會在鼓筒中引起熱疲勞。水位上升會顯著地增加水滴進入過 熱器/蒸汽輪機且由此損害過熱器/蒸汽輪機的可能性。

控制水位的傳統方法通常包括給水控制閥的促動，給水控 制閥響應于觀察到的水位和蒸汽流率中的變化，將水供應給鼓筒。但 是，由于這種系統表現出來的反向響應，用以控制水位的這種方法對 鼓筒型鍋爐來說是有挑戰性的，特別是在瞬間操作狀況期間。

在傳統方法中，水位控制成保持在固定的水位設定點。另 外，控制器是反應型控制器，即控制器不會預計所需控制動作。控制 器也不會將鼓筒狀態/條件(水位、壓力、溫度等)的變化和預測的擾動 (熱負載和壓力變化)考慮在內。傳統方法不提供裝置的自動脫扣操作， 或者不會在需要時為操作者提供進行干預的足夠的時間。

需要用于控制容器中的液位的更加有效的技術，例如，鼓 筒型鍋爐中的液位的預測控制，特別是在瞬間操作狀況期間。

發明內容

根據本發明的示例性實施例，公開了一種用于控制包含兩 相流體的容器中的液位的液位控制系統。系統包括構造成測量與容器 有關的參數的多個傳感器。參數包括表明容器的狀態的容器中的液 位、來自容器的蒸汽流率、容器中的壓力、容器的溫度、以及進入容 器中的給液流率。預測控制器構造成接收來自多個傳感器的輸出信 號，且基于來自多個傳感器的輸出信號和容器中的壓力、熱負載或它 們的組合的變化來預測容器中的液體的體積。控制器構造成基于經過 預定時間段的在容器中的液體的預測的體積，進一步產生容器的液位 設定點；以及通過操縱聯接到容器上的一個或多個控制元件，基于所 產生的液位設定點控制容器中的液位。

根據本發明的另一個示例性實施例，公開了一種用于控制 包含兩相流體的容器中的液位的液位控制系統。系統包括構造成測量 與容器有關的參數的多個傳感器。參數包括表明容器的狀態的容器中 的液位、來自容器的蒸汽流率、容器中的壓力、容器的溫度、以及進 入容器中的給液流率。預測控制器構造成接收來自多個傳感器的輸出 信號，且基于來自多個傳感器的輸出信號，控制容器中的液位。控制 器包括體積預測單元，該體積預測單元構造成基于來自多個傳感器的 輸出信號和容器中的壓力、熱負載或它們的組合的變化，預測容器中 的液體的體積。設定點產生單元構造成基于經過預定時間段的在容器 中的液體的預測體積，產生容器的液位設定點。液位控制單元構造成 通過操縱聯接到容器上的一個或多個控制元件，基于所產生的液位設 定點控制容器中的液位。

根據本發明的另一個示例性實施例，公開了一種用于控制 包含兩相流體的鍋爐鼓筒中的水位的液位控制系統。系統包括構造成 測量與鍋爐鼓筒有關的參數的多個傳感器。參數包括表明鍋爐鼓筒的 狀態的鍋爐鼓筒中的水位、來自鍋爐鼓筒的蒸汽流率、鍋爐鼓筒中的 壓力、鍋爐鼓筒的溫度、以及進入鍋爐鼓筒的給水流率。預測控制器 構造成接收來自多個傳感器的輸出信號，且基于來自多個傳感器的輸 出信號和鍋爐鼓筒中的壓力、熱負載或它們的組合的變化，預測鍋爐 鼓筒中的水的體積。控制器構造成基于經過預定時間段的在容器中的 水的預測的體積，產生鍋爐鼓筒的水位設定點；以及通過操縱聯接到 鍋爐鼓筒上的一個或多個控制元件，基于所產生的水位設定點控制鍋 爐鼓筒中的水位。

根據本發明的又一個示例性實施例，公開了一種用于控制 包含兩相流體的容器中的液位的方法。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它優 點、方面和優點將變得更好理解，相同字符在附圖中始終代表相同部 件，其中：

圖1是聯合循環動力裝置的一部分的概略圖，該圖示出了 具有根據本發明的示例性實施例的預測液位控制系統的鍋爐鼓筒；