[发明专利]一种船舶锅炉水位控制系统

权利要求书

1.一种船舶锅炉水位控制系统，其特征在于，包括上位机、PLC控制柜、双锅筒纵置式增压锅炉、燃烧器、给水管路、供油管路、蒸汽管路、过热蒸汽流量计、汽包水位计、给水流量计、燃油流量计、给水电动调节阀、过热器以及过热器集箱；所述双锅筒纵置式增压锅炉包括两个连通且上下位置关系设置的汽包和下锅筒，以及位于汽包和下锅筒之间的水冷壁、对流管束与炉膛；所述供油管路上设有燃油流量计，且所述供油管路出油端设有燃烧器，所述燃烧器位于炉膛内；所述给水管路在其水流方向上依次设有给水电动调节阀和给水流量计，且所述给水管路出水端设于汽包内部；所述蒸汽管路的进汽端与汽包内部导通，且所述蒸汽管路上设有过热器、过热器集箱以及过热蒸汽流量计；所述汽包水位计的取压口与汽包内部通过管路导通；所述燃油流量计、给水电动调节阀、给水流量计、过热蒸汽流量计以及汽包水位计均分别与PLC控制柜信号线连接，所述PLC控制柜与上位机信号线连接；其中，

所述上位机操作监控锅炉的整个过程以及设定PLC控制策略，所述PLC控制柜采集给水流量计、燃油流量计、过热蒸汽流量计、汽包水位计测量的信号并进行相应的处理，根据设定的PLC控制策略，给出给水电动调节阀的阀位值。

2.如权利要求1所述的船舶锅炉水位控制系统，其特征在于，所述PLC控制策略包括单级四冲量水位控制策略，所述单级四冲量水位控制策略包括以下过程：

将蒸汽流量信号收集进入PLC控制柜，经过传递系数的换算，再由蒸汽流量分压系数共同作用，变换后的蒸汽流量冲量数据传送到比例积分PI调节器里；

将给水流量信号收集进入PLC控制柜，经过传递系数的换算，再由给水流量分压系数共同作用，变换后的给水流量冲量数据传送到比例积分PI调节器中；

将燃油流量信号经过燃油流量计计算，把采集的数据写入PLC控制柜，经过燃油流量分压系数作用，变换后的燃油流量冲量数据传送到比例积分PI调节器中；

将汽包水位信号经过汽包水位计采集信号进入PLC控制柜后，经传递系数的换算，把水位信号冲量数据传送到比例积分PI调节器中；

上述四个数据传送到比例积分PI调节器后，通过调节阀内执行器完成对锅炉水位调节。

3.如权利要求1所述的船舶锅炉水位控制系统，其特征在于，所述PLC控制策略还包括串级四冲量水位控制策略，所述串级四冲量水位控制策略包括以下过程：

(1)过热蒸汽工况变化水位调节

在燃烧调节未改变的条件下，当过热蒸汽流量增加，通过过热蒸汽流量计测定蒸汽流量变化，将这一变化值作为控制系统的前馈信号，将给水电动调阀开度减小响应的值，保证给水流量与过热蒸汽流量值相匹配；对水位进行调节，使水位尽快稳定；

(2)燃烧工况变化水位调节

燃烧工况发生改变的条件是燃油流量发生改变，以500ms的时间间隔记录燃油流量，并计算燃油流量的变化信号；

通过燃油流量的变化信号计算相应的阀位变化值，使给水电动调节阀的阀位作相应的改变；

燃烧条件改变，过热蒸汽流量发生变化，计算给水电动调节阀的开度，使给水流量与蒸汽流量匹配；

由于燃烧条件改变，汽包水位发生变化，检测的当前水位值并计算出与设定水位的差值，计算给水电动调节阀的阀位变化值；

计算出相应的阀位变化值，将实际的阀门阀位调整到控制系统的计算阀位值，使水位趋于稳定。

4.如权利要求2或3所述的船舶锅炉水位控制系统，其特征在于，所述过热蒸汽流量计包括标准喷嘴、压差变送器、冷凝罐、导压管、热电偶、压力变送器；所述标准喷嘴设于蒸汽管路上，所述标准喷嘴前端和后端分别连接一导压管，两导压管分别连接一冷凝罐，两冷凝罐分别与压差变送器的高、低取压口通过导压管连接；所述热电偶、压力变送器通过导压管连接在蒸气管路上，所述过热器集箱分别与热电偶、压力变送器连接，用于测量过热蒸汽压力及温度，以计算密度并提供流量补偿。