[發明專利]自適應船用補水熱阱溫度控制系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201210458948.2
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102999064A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 鄒海;汪偉;江煒;孫建華;姚涌濤;張曉輝;潘艷
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術領域

本發明涉及船用熱阱溫度控制領域，具體來講是一種自適應船用補水熱阱溫度控制系統及其實現方法。

背景技術

船用補水熱阱的作用是將冷凝器多余的凝水儲存起來，當船用鍋爐給水需求量較大時，將補水熱阱中的凝水輸送到冷凝器中，滿足凝給水系統的需求。補水熱阱內凝水溫度直接影響冷凝器的凝水過冷度控制，將補水熱阱的溫度控制在設定范圍內，則有助于冷凝器的凝水過冷度控制。

為了滿足船用補水熱阱溫度控制要求，主要控制方法是通過在補水熱阱中引入乏汽，加熱補水熱阱凝水溫度，從而將補水熱阱溫度控制在規定范圍內。由于船用補水熱阱的容積較大，使得補水熱阱溫度控制系統成為了一個大慣性純滯后系統，目前針對這種大慣性純滯后系統的控制方案主要有兩種：一是采用大林控制算法，二是采用史密斯控制算法。雖然這兩種控制方法對于純滯后系統有較好的控制效果，但是卻要求知曉被控對象的精確數學模型。

通常船用補水熱阱采用折中的方法，即，確定一個被控對象模型，在該模型基礎上設計純滯后控制器。缺點是由于船用補水熱阱水位隨著船舶航行工況的變化而變化，補水熱阱溫度控制對象模型是經常變化的，因此控制效果不是很理想。此外，船用補水熱阱控制系統也缺乏對于傳感器、調節閥故障情況下的自適應能力，在出現故障情況下，只能對控制系統解除自動，排除故障后才能繼續運行，降低了補水熱阱控制系統的工作效率，也影響到冷凝器過程控制系統的控制效果。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種自適應船用補水熱阱溫度控制系統及其實現方法，具有補水熱阱溫度純滯后系統的控制功能，包括多種控制模式；具有對溫度傳感器、水位傳感器、調節閥執行器等故障的自動識別功能，針對不同控制模式具有補水熱阱溫度控制策略自動適應能力；提高了補水熱阱溫度控制系統的穩定性，也有利于冷凝器過程控制系統控制效果。

為達到以上目的，本發明設計一種自適應船用補水熱阱溫度控制系統，包括溫度調節閥、操作顯示單元、水位傳感器、溫度傳感器，所述溫度調節閥、操作顯示單元、水位傳感器共同連接一個控制單元，操作顯示單元還分別與溫度調節閥和溫度傳感器相連；操作顯示單元遠程操控溫度調節閥手動或自動操作，操作顯示單元將溫度傳感器采集的數據發送至控制單元；控制單元接收水位傳感器采集的信號以及溫度調節閥的閥位反饋信號，并將計算得出的控制信號發送至溫度調節閥。

在上述技術方案的基礎上，所述控制單元包括采集單元、控制顯示單元、分析單元、模式選擇單元、數據計算單元和輸出單元，溫度調節閥、操作顯示單元和水位傳感器均與采集單元連接，采集單元分別接收來自操作顯示單元、溫度調節閥和水位傳感器傳來的信號，控制顯示單元連接采集單元，并顯示采集單元接收的信號，分析單元接收采集單元傳出的信號并分析，將分析結果發送至模式選擇單元，模式選擇單元選擇合適的控制模式并發送至數據計算單元，數據計算單元根據所選控制模式計算控制量，并將其轉換為電信號輸出至輸出單元，輸出單元與溫度調節閥相連，并驅動溫度調節閥。

在上述技術方案的基礎上，所述操作顯示單元包括操作單元和溫度顯示單元，溫度顯示單元與所述溫度傳感器相連，并顯示溫度參數；操作單元分別連接所述控制單元的采集單元以及溫度調節閥，并將溫度調節閥的手動或自動操作信號以及溫度傳感器采集的數據發送至采集單元。

在上述技術方案的基礎上，所述溫度調節閥包括遙控單元、驅動單元和閥位反饋單元，遙控單元連接操作顯示單元中的操作單元，接收操作單元發來的遠程手動或自動操作信號；閥位反饋單元連接控制單元的采集單元，發送閥位反饋信號至采集單元；驅動單元連接控制單元的輸出單元，接收輸出單元發出的控制驅動信號。

在上述技術方案的基礎上，所述船用補水熱阱溫度控制系統中的信號，除所述手動或自動操作信號采用觸點方式外，其余均采用標準4mA-20mA電流信號。