專利名稱：帶有防止飽和蒸汽進(jìn)入過熱器的蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)矩陣控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利大體上涉及鍋爐系統(tǒng)的控制，更具體地，涉及使用動(dòng)態(tài)矩陣控制來控制和優(yōu)化產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
各種工業(yè)和非工業(yè)應(yīng)用使用燃料燃燒鍋爐，其通常通過燃燒各種燃料中的一種來運(yùn)行，諸如煤、天然氣、石油、廢料等，以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。燃料燃燒鍋爐的一個(gè)示例性使用是在火電發(fā)電廠中，其中燃料燃燒鍋爐由通過鍋爐內(nèi)的多個(gè)管道和通道的水產(chǎn)生蒸汽，并且隨后所產(chǎn)生的蒸汽被用于運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)蒸汽渦輪來產(chǎn)生電能?；痣姲l(fā)電廠的輸出是在鍋爐中產(chǎn)生的熱量的量的函數(shù)，其中例如由每小時(shí)消耗的燃料的量(例如，燃燒的) 直接確定熱量的量。在許多情況下，發(fā)電系統(tǒng)包括鍋爐，其具有熔爐，該熔爐燃燒或使用燃料來產(chǎn)生熱量，其轉(zhuǎn)而被傳遞至流過鍋爐的各部分內(nèi)的管道或通道的水。典型的產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)包括具有過熱器部分(具有一個(gè)或多個(gè)子部分)的鍋爐，其中蒸汽被產(chǎn)生并且隨后被提供至第一蒸汽渦輪，通常是高壓蒸汽渦輪，并且在其中被使用。為了增加系統(tǒng)的效率，離開該第一蒸汽渦輪的蒸汽可以隨后在鍋爐的再熱器部分中被再加熱，該再熱器部分可以包括一個(gè)或多個(gè)子部分，并且經(jīng)再熱的蒸汽隨后被提供至第二蒸汽渦輪，通常是低壓蒸汽渦輪。雖然熱電廠的效率非常依賴于用于燃燒燃料并且將熱量傳遞給在鍋爐的各部分內(nèi)流動(dòng)的水的特別的熔爐/鍋爐組合的傳熱效率，但是該效率還依賴于用于控制鍋爐的各部分、諸如鍋爐的過熱器部分和鍋爐的再熱器部分中的蒸汽的溫度的控制技術(shù)。然而，將會理解，發(fā)電站的蒸汽渦輪通常在不同的時(shí)間以不同的運(yùn)行水平運(yùn)行，以基于能量或負(fù)載需求來產(chǎn)生不同量的電能。對于大多數(shù)使用蒸汽鍋爐的發(fā)電站而言，在鍋爐的最后的過熱器和再熱器出口處的所期望的蒸汽溫度設(shè)定點(diǎn)保持恒定，并且在所有的負(fù)載水平下維持蒸汽溫度接近于設(shè)定點(diǎn)(例如，在較小的范圍內(nèi))是必需的。特別地，在設(shè)施 (例如，發(fā)電廠)鍋爐的運(yùn)行中，蒸汽溫度的控制是關(guān)鍵的，因?yàn)橹匾氖鞘闺x開鍋爐和進(jìn)入蒸汽渦輪的蒸汽的溫度處于最優(yōu)的所期望的溫度。如果蒸汽溫度過高，則蒸汽可以因?yàn)楦鞣N冶金原因而引起蒸汽渦輪的葉片的損壞。另一方面，如果蒸汽溫度過低，則蒸汽可以包含水質(zhì)點(diǎn)，其轉(zhuǎn)而可以隨著延長的蒸汽渦輪的運(yùn)行而引起對蒸汽渦輪的部件的損壞以及降低渦輪的運(yùn)行的效率。此外，蒸汽溫度的變化還引起金屬材料疲勞，其是管道泄漏的主要原因。典型地，鍋爐的每個(gè)部分(即，過熱器部分和再熱器部分)包含級聯(lián)的熱交換器部分，其中離開一個(gè)熱交換器部分的蒸汽進(jìn)入緊接著的熱交換器部分，蒸汽的溫度在每個(gè)熱交換器部分增加，直至理想地，蒸汽以所期望的蒸汽溫度輸出至渦輪。在這樣的安排中，主要通過控制在鍋爐的第一階的輸出處的水的溫度來控制蒸汽溫度，主要通過改變提供至熔爐的燃料/空氣混合或通過改變提供至熔爐/鍋爐組合的加熱速度與輸入給水比例來實(shí)現(xiàn)控制在鍋爐的第一階的輸出處的水的溫度。在不使用鼓輪的直流鍋爐系統(tǒng)中，可以主要使用輸入至系統(tǒng)的加熱速度與給水比例來調(diào)節(jié)在渦輪的輸入處的蒸汽溫度。雖然改變?nèi)剂?空氣比例和提供至熔爐/鍋爐組合的加熱速度與給水比例會較好地運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的蒸汽溫度的所期望的控制，但是僅使用燃料/空氣混合控制和加熱速度與給水比例控制來控制在鍋爐的各部分處的蒸汽溫度中的短時(shí)起伏是困難的。替代地，為了施行蒸汽溫度的短時(shí)(和輔助)控制，在位于緊接著渦輪的上游的最后的熱交換器部分之前的點(diǎn)，將飽和水噴入蒸汽。該輔助蒸汽溫度控制操作通常在鍋爐的最后的過熱器部分和/或鍋爐的最后的再熱器部分之前進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)該操作，沿著蒸汽流動(dòng)路徑和在熱交換器部分之間提供溫度傳感器，來沿著流動(dòng)路徑在關(guān)鍵點(diǎn)處測量蒸汽溫度，并且所測量的溫度被用于調(diào)節(jié)出于蒸汽溫度控制目的而被噴入蒸汽的飽和水的量。在許多情況下，需要非常依賴于噴霧技術(shù)，以將蒸汽溫度控制得如所需的那樣精確，來滿足上述的渦輪溫度約束。在一個(gè)例子中，直流渦輪系統(tǒng)提供通過鍋爐內(nèi)的一組管道的連續(xù)水(蒸汽)流，并且不使用鼓輪來實(shí)質(zhì)上平均離開第一鍋爐部分的蒸汽或水的溫度，直流渦輪系統(tǒng)可能經(jīng)歷蒸汽溫度中的更大的起伏，并且因此通常需要大量地使用噴霧部分來控制在至渦輪的輸入處的蒸汽溫度。在這些系統(tǒng)中，通常結(jié)合過熱器噴霧流來使用加熱速度與供水比例以調(diào)節(jié)熔爐/鍋爐系統(tǒng)。在這些和其他鍋爐系統(tǒng)中，分布式控 MM^t (distributed control system, DCS)K W PID(Proportional Integral Derivation,比例積分微分)控制器來控制提供至熔爐的燃料/空氣混合以及施行在渦輪的上游的噴霧的量。然而，級聯(lián)的PID控制器通常以保守(reactionary)的方式對待控制的、應(yīng)變的過程變量，諸如將被輸送至渦輪的蒸汽的溫度，在設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際值或水平之間的差或誤差作出響應(yīng)。即，控制響應(yīng)發(fā)生在應(yīng)變的過程變量已經(jīng)偏離其設(shè)定點(diǎn)之后。例如，僅在被輸送至渦輪的蒸汽的溫度已經(jīng)偏離其所期望的目標(biāo)之后，控制是渦輪的上游的噴霧閥，來重新調(diào)節(jié)其噴霧流。不必說，與變化的鍋爐運(yùn)行條件有關(guān)的該的控制響應(yīng)能夠?qū)е螺^大的溫度偏差，其引起在鍋爐系統(tǒng)上的應(yīng)力，并且縮短了管道、噴霧控制閥和系統(tǒng)的其他部件的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
防止飽和蒸汽進(jìn)入產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的過熱器部分的方法的一個(gè)實(shí)施例可包括由動(dòng)態(tài)矩陣控制器基于指示在所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中使用的干擾量的變化率的信號產(chǎn)生控制信號。該方法還可包括獲得飽和蒸汽溫度和中間蒸汽的溫度，并且確定所獲得的蒸汽溫度之間的差的幅度?？稍诖_定輸出蒸汽的溫度的位置的上游來確定所述中間蒸汽的溫度，其中所述輸出蒸汽由所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生以用于提供至渦輪。該方法可進(jìn)一步包括基于在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度來調(diào)整所述控制信號，并且基于經(jīng)調(diào)整的控制信號來控制所述中間蒸汽的溫度。在產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中使用的模糊器單元的一個(gè)實(shí)施例包括第一輸入，用于接收指示在飽和蒸汽與由所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的中間蒸汽之間的溫度差的幅度的信號；以及第二輸入，用于接收由動(dòng)態(tài)矩陣控制器產(chǎn)生的控制信號，其中，所述控制信號相應(yīng)于在所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中所使用的干擾量的變化率?？稍诖_定輸出蒸汽的溫度的位置的上游來確定所述中間蒸汽的溫度，其中所述輸出蒸汽由所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生以用于提供至渦輪。所述模糊器單元還可包括調(diào)整例程，其基于在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度來調(diào)整所述控制信號。進(jìn)一步地，所述模糊器單元可包括輸出，其將經(jīng)調(diào)整的控制信號提供至現(xiàn)場設(shè)備以控制所述中間蒸汽的溫度。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例包括鍋爐、現(xiàn)場設(shè)備、以及控制器，其被通信地耦合至所述鍋爐和所述現(xiàn)場設(shè)備。所述鍋爐可包括過熱器部分。所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)可進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，其被通信地連接至所述控制器以接收指示在所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中所使用的干擾量的變化率的信號。所述控制系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)例程，其基于所述干擾量的變化率、由所述過熱器部分產(chǎn)生的輸出蒸汽的溫度、以及相應(yīng)于被提供至渦輪的輸出蒸汽的設(shè)定點(diǎn)來產(chǎn)生控制信號。所述控制系統(tǒng)中所包括的所述一個(gè)或多個(gè)例程還可基于在飽和蒸汽溫度與被提供至所述過熱器部分的中間蒸汽的溫度之間的差來更改所述控制信號，并且將經(jīng)更改的控制信號提供至所述現(xiàn)場設(shè)備以控制所述中間蒸汽的溫度。


圖1示出了用于典型的一組蒸汽驅(qū)動(dòng)的渦輪的典型的鍋爐蒸汽循環(huán)的框圖，該鍋爐蒸汽循環(huán)具有過熱器部分和再熱器部分；圖2示出了控制用于諸如圖1的蒸汽驅(qū)動(dòng)的渦輪的鍋爐蒸汽循環(huán)的過熱器部分的現(xiàn)有技術(shù)方式的示意圖；圖3示出了控制用于諸如圖1的蒸汽驅(qū)動(dòng)的渦輪的鍋爐蒸汽循環(huán)的再熱器部分的現(xiàn)有技術(shù)方式的示意圖；圖4示出了以有助于優(yōu)化系統(tǒng)的效率的方式來控制圖1的蒸汽驅(qū)動(dòng)的渦輪的鍋爐蒸汽循環(huán)的方式的示意圖；圖5A示出了圖4的改變率確定器的一個(gè)實(shí)施例；以及圖5B示出了圖4的誤差檢測單元的一個(gè)實(shí)施例；圖5C示出了包含在圖5B的函數(shù)塊中的函數(shù)f (χ)的例子；圖5D示出了控制圖1的蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪的鍋爐蒸汽循環(huán)的方式的示意圖，該方式包括防止飽和蒸汽進(jìn)入產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的過熱器部分；圖5E示出了圖5D的防止塊的一個(gè)實(shí)施例。圖5F示出了包含在圖5E的模糊器內(nèi)的函數(shù)g(x)的例子；圖6示出了控制產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的示例性方法；圖7示出了產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)整定控制的示例性方法；圖8示出了防止飽和蒸汽進(jìn)入產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的過熱器部分的示例性方法。
具體實(shí)施例方式盡管下文提出了本發(fā)明的許多不同實(shí)施方式的詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的法定保護(hù)范圍由本專利申請最后所提出的權(quán)利要求的文字限定。詳細(xì)描述僅作為示例而加以解釋，并未描述本發(fā)明的每個(gè)可能的實(shí)施方式，因?yàn)槊枋雒總€(gè)可能的實(shí)施方式是不切實(shí)際的，即使并非不可能?？赏ㄟ^使用現(xiàn)有技術(shù)或在本專利提交之后發(fā)明的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)許多替代的實(shí)施方式，其仍將落入限定本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍中。圖1示出了用于可以被用于例如熱電廠的典型的鍋爐100的直流鍋爐蒸汽循環(huán)的框圖。鍋爐100可以包括諸如過熱蒸汽、再熱蒸汽等的各種形式的蒸汽或水流經(jīng)過的各種部分。雖然在圖1中示出的鍋爐100具有水平地放置的各種鍋爐部分，但是在實(shí)際的實(shí)施方式中，該些部分中的一個(gè)或多個(gè)可以互相垂直地放置，尤其因?yàn)榧訜嵩谥T如水冷壁吸收部分的各種不同的鍋爐部分中的蒸汽的排煙垂直上升(或，螺旋地上升)。在任何情況下，如圖1中所示，鍋爐100包括熔爐和主水冷壁吸收部分102、主過熱器吸收部分104、過熱器吸收部分106和再熱器部分108。附加地，鍋爐100可以包括一個(gè)或多個(gè)過熱冷卻器或噴霧部分110和112以及均衡器114。在運(yùn)行期間，由鍋爐100產(chǎn)生的主蒸汽和過熱器部分106的輸出被用于驅(qū)動(dòng)高壓(HP)渦輪116，并且來自于再熱器部分 108的熱的再熱蒸汽被用于驅(qū)動(dòng)中間壓(IP)渦輪118。通常，鍋爐110還可以被用于驅(qū)動(dòng)低壓(LP)渦輪，其在圖1中未示出。主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生蒸汽的水冷壁吸收部分102，包括多個(gè)管道，來自均衡器部分114的水或蒸汽經(jīng)過該些管道在熔爐中被加熱。當(dāng)然，至水冷壁吸收部分102的供水可以被泵送通過均衡器部分114，并且這些水當(dāng)其在水冷壁吸收部分102中時(shí)吸收大量熱量。在水冷壁吸收部分102的輸出處提供的蒸汽或水被供給至主過熱器吸收部分104，并且隨后被供給至過熱器吸收部分106，其一起將蒸汽溫度提高到很高的水平。來自過熱器吸收部分106 的主蒸汽輸出驅(qū)動(dòng)高壓渦輪116以產(chǎn)生電能。一旦主蒸汽驅(qū)動(dòng)高壓渦輪116，蒸汽被路由至再熱器吸收部分108，并且由再熱器吸收部分108輸出的熱的再熱蒸汽被用于驅(qū)動(dòng)中間壓渦輪118。噴霧部分110和112可以被用于將在渦輪116和118輸入處的最終蒸汽溫度控制在所期望的設(shè)定點(diǎn)。最后，來自中間壓渦輪118的蒸汽可以通過低壓渦輪系統(tǒng)(在此未示出)，被供給至蒸汽冷凝器(在此未示出)，在此，蒸汽被冷凝至液體形式，并且循環(huán)再次以各種鍋爐供給泵泵送供水通過供水加熱器串的級聯(lián)為開始，以及隨后通過均衡器以用于下一循環(huán)。均衡器部分114位于離開鍋爐的熱排氣流中，并且在供水進(jìn)入水冷壁吸收部分102之前使用熱氣來將附加的熱傳遞給供水。如圖1中所示，控制器或控制器單元120被通信地耦合至水冷壁吸收部分102內(nèi)的熔爐，并且被通信地耦合至閥122和124，其控制被提供至噴霧部分110和112中的噴霧器的水量?？刂破?20還被耦合至各種傳感器，包括位于水冷壁部分102、過熱冷卻器部分 110、和過熱冷卻器部分112的輸出處的中間溫度傳感器126A ；位于第二過熱器部分106和再熱器部分108處的輸出溫度傳感器126B ；以及在閥122和124的輸出處的流量傳感器 127?？刂破?20還接收其他輸入，包括加熱速度、指示發(fā)電站的實(shí)際或所期望的負(fù)載的負(fù)載信號(通常被稱為前饋信號)和/或是發(fā)電站的實(shí)際或所期望的負(fù)載的微分的負(fù)載信號(通常被稱為前饋信號)，以及指示包括例如阻尼器設(shè)置、燃燒器擺動(dòng)位置(burner tilt position)等的鍋爐的設(shè)置或特征的信號?？刂破?20可以產(chǎn)生并且發(fā)送其他控制信號至系統(tǒng)的各種鍋爐和熔爐部分，并且可以接收其他測量值，例如閥位置、所測量的噴霧流、其他溫度測量值等。雖然在圖1中沒有具體地示出，但是控制器或控制器單元120可以包括分離的部分、例程和/或控制設(shè)備，以用于控制鍋爐系統(tǒng)的過熱器和再熱器部分。
圖2是示出了圖1的鍋爐系統(tǒng)100的各種部分的并且示出了在當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)中在鍋爐中施行控制的通常方式的示意圖128。特別地，示意圖1 示出了圖1的均衡器114、 主熔爐或水冷壁部分102、第一過熱器部分104、第二過熱器部分106和噴霧部分110。在該情況中，被提供至過熱器噴霧部分110的噴霧水從供給線路被分流至均衡器114。圖2還示出了兩個(gè)基于-PID的控制回路130和132，其可以由圖1的控制器120或其他DCS控制器實(shí)現(xiàn)，以控制熔爐102的燃料和供水運(yùn)行，來影響由鍋爐系統(tǒng)輸送至渦輪的輸出蒸汽溫度 151。特別地，控制回路130包括第一控制塊140，其以比例-積分-微分(PID)控制塊的形式被示出，其使用以相應(yīng)于用于控制鍋爐系統(tǒng)100的一部分或與其相關(guān)聯(lián)的控制變量或受控變量131A的所期望的或最優(yōu)的值的因素或信號的形式的設(shè)定點(diǎn)131A作為主輸入。 所期望的值131A可以相應(yīng)于，例如所期望的過熱器噴霧設(shè)定點(diǎn)或最優(yōu)燃燒器擺動(dòng)位置。在其他情況中，所期望的或最優(yōu)的值131A可以相應(yīng)于鍋爐系統(tǒng)100內(nèi)的阻尼器的阻尼器位置、噴霧閥的位置、噴霧的量、用于控制鍋爐系統(tǒng)100的該部分或與其相關(guān)聯(lián)的一些其他控制變量、受控變量或干擾量或它們的組合。一般地，設(shè)定點(diǎn)131A可以相應(yīng)于鍋爐系統(tǒng)100 的控制變量或受控變量，并且可以通常由用戶或操作員設(shè)置?？刂茐K140將設(shè)定點(diǎn)131A與當(dāng)前用于產(chǎn)生所期望的輸出值的實(shí)際控制變量或受控變量131B的測量值比較。為了清楚起見，圖2示出了在控制塊140處的設(shè)定點(diǎn)131A相應(yīng)于所期望的過熱器噴霧的實(shí)施例?？刂茐K140將過熱器噴霧設(shè)定點(diǎn)與當(dāng)前正被用于產(chǎn)生所期望的水冷壁出口溫度設(shè)定點(diǎn)的實(shí)際過熱器噴霧量(例如，過熱器噴霧流)的測量值比較。水冷壁輸出溫度設(shè)定點(diǎn)指示使用由所期望的過熱器噴霧設(shè)定點(diǎn)指定的噴霧流的量來控制在第二過熱器106的輸出(標(biāo)記151)處的溫度處于所期望的渦輪輸入溫度所需的所期望的水冷壁出口的溫度。該水冷壁輸出溫度設(shè)定點(diǎn)被提供至第二控制塊142(也被示出為 PID控制塊)，其將水冷壁輸出溫度設(shè)定點(diǎn)與指示所測量的水冷壁蒸汽溫度的信號比較，并且運(yùn)行以產(chǎn)生供應(yīng)控制信號。隨后，該供應(yīng)控制信號例如，基于加熱速度(其指示或基于能量需求)在乘法器塊144中被縮放。乘法器塊144的輸出作為控制輸入被提供至燃料/供水電路146，其運(yùn)行以控制熔爐/鍋爐組合的加熱速度與供水比例或控制被提供至主熔爐部分102的燃料與空氣混合。由控制回路132控制過熱器噴霧部分110的運(yùn)行?？刂苹芈?32包括控制塊 150(以PID控制塊的形式被示出)，其將用于在至渦輪116的輸入處的蒸汽的溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)(通常基于渦輪116的特征而固定或緊密地設(shè)置)與在渦輪116的輸入(標(biāo)記151) 處的蒸汽的實(shí)際溫度的測量值比較，來基于兩者之間的差產(chǎn)生輸出控制信號?？刂茐K150 的輸出被提供至加法器塊152，其將來自控制塊150的控制信號加至由塊IM得出的前饋信號，該前饋信號作為例如相應(yīng)于由渦輪116產(chǎn)生的實(shí)際或所期望的負(fù)載的負(fù)載信號的微分。加法器152的輸出隨后被作為設(shè)定點(diǎn)提供至另一個(gè)控制塊156(再次被示出為PID控制塊)，該設(shè)定點(diǎn)指示在至第二過熱器部分106的輸入(標(biāo)記158)處的所期望的溫度?？刂茐K156將來自塊152的設(shè)定點(diǎn)與在過熱器噴霧部分110的輸出處的蒸汽溫度158的中間測量值比較，并且基于兩者之間的差來產(chǎn)生控制信號，以控制閥122，其控制被提供在過熱器噴霧部分110中的噴霧的量。如在此所使用的，在測量期望被控制的應(yīng)變的過程變量的位置的上游的位置確定“中間”測量值或控制變量或受控變量的值。例如，如圖2所示，在測量輸出蒸汽溫度151的位置的上游的位置確定“中間”蒸汽溫度158(例如，在比輸出蒸汽溫度151更遠(yuǎn)離渦輪116的位置確定“中間蒸汽溫度”或“中間蒸汽的溫度” 158)。因此，由圖2的基于-PID的控制回路130和132可見，熔爐102的運(yùn)行被直接作為所期望的過熱器噴霧131A、中間溫度測量值158以及輸出蒸汽溫度151的函數(shù)而控制。 特別地，控制回路132通過控制過熱器噴霧部分110的運(yùn)行來運(yùn)行以將在渦輪116的輸入 (標(biāo)記151)處的蒸汽的溫度保持在設(shè)定點(diǎn)，并且控制回路130控制被提供至熔爐102并且在熔爐102內(nèi)燃燒的燃料的運(yùn)行，以將過熱器噴霧保持在預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)(以由此嘗試將過熱器噴霧運(yùn)行或噴霧量保持在“最優(yōu)”水平)。當(dāng)然，雖然所述的實(shí)施例使用過熱器噴霧流量作為至控制回路130的輸入，但是還可以使用一個(gè)或多個(gè)其他控制相關(guān)的信號或因素，或在其他情形中該些信號或因素可以被用作至控制回路130的輸入，以得出一個(gè)或多個(gè)輸出控制信號來控制鍋爐/熔爐的運(yùn)行，并且由此提供蒸汽溫度控制。例如，控制塊140可以將實(shí)際的燃燒器擺動(dòng)位置與最優(yōu)的燃燒器擺動(dòng)位置比較，最優(yōu)的燃燒器擺動(dòng)位置可以從離線單元表征得出(尤其對于由 Combustion Engineering制造的鍋爐系統(tǒng))或從分離的在線優(yōu)化程序或其它源得出。在另一具有不同的鍋爐設(shè)計(jì)配置的例子中，如果一個(gè)或多個(gè)排煙旁通阻尼器被用于主再熱器蒸汽溫度控制，則可以以指示所期望的(或最優(yōu)的)和實(shí)際的阻尼器位置或與其相關(guān)的信號來替代或補(bǔ)充控制回路130中的指示所期望的(或最優(yōu)的)和實(shí)際的燃燒器擺動(dòng)位置的信號。附加地，雖然圖2的控制回路130被示出為產(chǎn)生控制信號，以控制被提供至熔爐 102的燃料的燃料/空氣混合，但是控制回路130可以產(chǎn)生其他種類或類型的控制信號，來控制熔爐的運(yùn)行，諸如被用于將燃料和供水提供至熔爐/鍋爐組合的燃料與供水比例、用于或被提供至熔爐的燃料的總量或量或類型等。更進(jìn)一步地，控制塊140可以使用干擾量作為其輸入，即使該干擾量本身不被用于直接控制應(yīng)變量(在上述實(shí)施例中，所期望的輸出蒸汽溫度151)。此外，由圖2的控制回路130和132所見，在控制回路130和132中對熔爐的運(yùn)行的控制是保守的。即，僅當(dāng)檢測到設(shè)定點(diǎn)與實(shí)際值之間的差之后，控制回路130和132(或其的部分)響應(yīng)以開始改變。例如，僅當(dāng)控制塊150檢測到輸出蒸汽溫度151與所期望的設(shè)定點(diǎn)之間的差之后，控制塊150產(chǎn)生至加法器152的控制信號，并且僅當(dāng)控制塊140檢測到干擾量或受控變量的所期望的值與實(shí)際的值的差之后，控制塊140產(chǎn)生相應(yīng)于水冷壁出口溫度設(shè)定點(diǎn)的控制信號至控制塊142。該保守控制響應(yīng)能夠?qū)е螺^大的輸出偏差，其引起在鍋爐系統(tǒng)上的應(yīng)力，由此減少了管道、噴霧控制閥和系統(tǒng)的其他部件的壽命，并且特別當(dāng)該保守控制與變化的鍋爐運(yùn)行條件耦合時(shí)。圖3示出了用于蒸汽鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的再熱器部分108的典型的(現(xiàn)有技術(shù)的)控制回路160，其可以例如由圖1的控制器或控制單元120實(shí)現(xiàn)。在此，控制塊161可以運(yùn)行在相應(yīng)于用于控制鍋爐系統(tǒng)100或與其相關(guān)聯(lián)的控制變量或受控變量162的實(shí)際值的信號上。為了清楚起見，圖3示出了控制回路160的一個(gè)實(shí)施例，其中輸入162相應(yīng)于蒸汽流 (其通常由負(fù)載需求所確定)?？刂茐K161產(chǎn)生與蒸汽流有關(guān)的、輸入至渦輪118的蒸汽的溫度的溫度設(shè)定點(diǎn)?？刂茐K164(被示出為PID控制塊)將該溫度設(shè)定點(diǎn)與在再熱器部分 108的輸出處的實(shí)際蒸汽溫度163的測量值比較，以產(chǎn)生由在兩個(gè)溫度之間的差導(dǎo)致的控
10制信號。塊166隨后將該控制信號與蒸汽流的測量值相加，并且塊166的輸出被提供至噴霧設(shè)定點(diǎn)單元或塊168以及被提供至平衡器單元170。平衡器單元170包括平衡器172，其提供控制信號至過熱器阻尼器控制單元174以及至再熱器阻尼器控制單元176，其運(yùn)行以在鍋爐的各種過熱器部分和再熱器部分中控制排煙阻尼器。如將要理解的，排煙阻尼器控制單元174和176更改或改變阻尼器設(shè)定，來控制來自熔爐的排煙量，該排煙量被引至鍋爐的過熱器和再熱器部分中的每個(gè)。因此，控制單元174和176由此控制或平衡被提供至鍋爐的每個(gè)過熱器和再熱器部分的能量的量。因此， 平衡器單元170是被提供在再熱器部分108上的主控制，以控制熔爐102內(nèi)產(chǎn)生的能量或熱量的量，其被用于圖1的鍋爐系統(tǒng)的再熱器部分108的運(yùn)行。當(dāng)然，由平衡器單元170提供的阻尼器的運(yùn)行對提供至再熱器部分108和過熱器部分104和106的能量或熱量的比率或相對量進(jìn)行控制，因?yàn)閷⒏嗟呐艧熞烈粋€(gè)部分通常減少了被提供至其他部分的排煙的量。更進(jìn)一步地，雖然平衡器單元170在圖3中被示為施行阻尼器控制，但是平衡器170 還能夠使用鍋爐燃燒器擺動(dòng)位置來提供控制，或在一些情況下，使用以上兩者來進(jìn)行控制。由于蒸汽溫度中的暫時(shí)或短時(shí)起伏，以及平衡器單元170的運(yùn)行與過熱器部分 104和106以及再熱器部分108的運(yùn)行是相配合的，所以平衡器單元170可能不能夠提供在再熱器部分108的出口處的蒸汽溫度163的完全控制，以確保在該位置161處獲得所期望的蒸汽溫度。因此，由再熱器噴霧部分112的運(yùn)行提供在渦輪118的輸入處的蒸汽溫度 163的輔助控制。特別地，由噴霧設(shè)定點(diǎn)單元168和控制塊180的運(yùn)行提供再熱器噴霧部分112的控制。在此，噴霧設(shè)定點(diǎn)單元168以熟知的方式，將平衡器單元170的運(yùn)行考慮在內(nèi)，基于多個(gè)因素來確定再熱器噴霧設(shè)定點(diǎn)。然而，通常，噴霧設(shè)定點(diǎn)單元168被配置為僅當(dāng)平衡器單元170的運(yùn)行不能夠提供足夠或適當(dāng)?shù)膶υ跍u輪118的輸入處的蒸汽溫度161的控制時(shí)， 運(yùn)行再熱器噴霧部分112。在任何情況下，再熱器噴霧設(shè)定點(diǎn)被提供給控制塊180(再次被示出為PID控制塊)作為設(shè)定點(diǎn)，控制塊180將該設(shè)定點(diǎn)與在再熱器部分108的輸出處的實(shí)際的蒸汽溫度161的測量值比較，并且基于兩個(gè)信號之間的差產(chǎn)生控制信號，并且該控制信號被用于控制再熱器噴霧閥124。如所知的，隨后再熱器噴霧閥IM運(yùn)行以提供所控制的再熱器噴霧的量，來施行在再熱器108的輸出處的蒸汽溫度的進(jìn)一步的或附加的控制。在一些實(shí)施例中，可以使用與圖2中所述的類似的控制方案來施行再熱器噴霧部分112的控制。例如，將再熱器部分變量162用作至圖3的控制回路160的輸入并不限于在特別的例子中的、用于實(shí)際控制再熱器部分的受控變量。因此，將實(shí)際不用于控制再熱器部分108的再熱器受控變量162用作至控制回路160的輸入，或?qū)㈠仩t系統(tǒng)100的一些其他控制變量或干擾量用作至控制回路160的輸入是可能的。類似于圖2的基于-PID的控制回路130和132，基于-PID的控制回路160也是保守的。即，僅當(dāng)檢查到設(shè)定點(diǎn)與實(shí)際值之間的所檢測的差或誤差之后，基于-PID的控制回路160(或其部分)響應(yīng)以開始改變。例如，僅當(dāng)控制塊164檢測到再熱器輸出蒸汽溫度 163與由控制塊161產(chǎn)生的所期望的設(shè)定點(diǎn)之間的差之后，控制塊164產(chǎn)生至加法器166的控制信號，并且僅當(dāng)控制塊180檢測到再熱器輸出溫度163與在塊168處確定的設(shè)定點(diǎn)之間的差之后，控制塊180產(chǎn)生至噴霧閥124的控制信號。與變化的鍋爐運(yùn)行條件有關(guān)的該保守的控制響應(yīng)能夠引起較大的輸出偏差，其可以縮短管道、噴霧控制閥、以及系統(tǒng)的其他部件的壽命。圖4示出了用于控制產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)100的控制系統(tǒng)或控制方案200的一個(gè)實(shí)施例?？刂葡到y(tǒng)200可以控制鍋爐系統(tǒng)100的至少一部分，諸如控制變量或鍋爐系統(tǒng)100 的其他應(yīng)變的過程變量。在圖4中示出的例子中，控制系統(tǒng)200控制從鍋爐系統(tǒng)100輸送至渦輪116的輸出蒸汽202的溫度，但在其他實(shí)施例中，控制方案200可以附加地或替代地控制鍋爐系統(tǒng)100的另一部分(例如，諸如進(jìn)入第二過熱器部分106的蒸汽的溫度的中間部分、或系統(tǒng)輸出、輸出參數(shù)、或諸如在渦輪118處的輸出蒸汽的壓強(qiáng)的輸出控制變量)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)控制方案200可控制不同的輸出參數(shù)。控制系統(tǒng)或控制方案200可以在鍋爐系統(tǒng)100的控制器或控制器單元120中施行或可以與鍋爐系統(tǒng)100的控制器或控制器單元120通信地耦合。例如，在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)或控制方案200的至少一部分可以被包括在控制器120中。在一些實(shí)施例中，整個(gè)控制系統(tǒng)或控制方案200可以被包括在控制器120中。當(dāng)然，圖4的控制系統(tǒng)200可以替代圖2的基于-PID的控制回路130和132。然而，不同于類似控制回路130和132的保守(例如，其中，直至在期望被控制的鍋爐系統(tǒng)100 的部分與相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)之間檢測到差或誤差之后，控制調(diào)節(jié)才開始)，控制方案200本質(zhì)上至少部分地前饋，以便在檢測到在鍋爐系統(tǒng)100的部分處的差或誤差之前，開始控制調(diào)節(jié)。 具體地，控制系統(tǒng)或方案200可以基于一個(gè)或多個(gè)干擾量的變化率，該一個(gè)或多個(gè)干擾量影響期望被控制的鍋爐系統(tǒng)100的部分。動(dòng)態(tài)矩陣控制(dynamic matrix control, DMC) 塊可以接收在輸入處的一個(gè)或多個(gè)干擾量的變化率，并且可以基于該變化率引起過程在最優(yōu)點(diǎn)運(yùn)行。此外，當(dāng)變化率本身變化時(shí)，該DMC塊可以隨時(shí)間連續(xù)地優(yōu)化過程。因此，當(dāng)DMC 塊連續(xù)地估計(jì)最佳響應(yīng)，并且基于當(dāng)前輸入預(yù)測地優(yōu)化或調(diào)節(jié)過程時(shí)，該動(dòng)態(tài)矩陣控制塊本質(zhì)上前饋的或預(yù)測的，并且能夠控制過程更緊密地圍繞其設(shè)定點(diǎn)。因此，采用基于-DMC 的控制方案200，過程部件不受溫度或其他這樣的因素的較寬的偏差。與之相反，基于PID 的控制系統(tǒng)或方案根本不能夠預(yù)測或估計(jì)最優(yōu)化，因?yàn)榛赑ID的控制系統(tǒng)或方案需要作為結(jié)果的受控變量的測量值或誤差實(shí)際上發(fā)生，來確定任何過程調(diào)節(jié)。因此，基于PID的控制系統(tǒng)或方案比控制系統(tǒng)或方案200相對于所期望的設(shè)定點(diǎn)的振蕩更大，并且在基于PID 的控制系統(tǒng)中的過程部件通常由于這些極端而較早地失靈。與圖2的基于PID的控制回路130和132進(jìn)一步地相比，基于DMC的控制系統(tǒng)或方案200不需要接收相應(yīng)于期望被控制的鍋爐系統(tǒng)100的部分的任何中間或上游值，諸如在噴霧閥122之后并且在第二過熱器部分106之前確定的中間蒸汽溫度158，作為輸入。而且，因?yàn)榛贒MC的控制系統(tǒng)或方案200是至少部分地預(yù)測的，所以基于DMC的控制系統(tǒng)或方案200不像基于PID的方案那樣樣需要中間“檢測點(diǎn)”來試圖優(yōu)化過程。下文將更詳細(xì)地描述控制系統(tǒng)200的這些不同和詳情。特別地，控制系統(tǒng)或方案200包括變化率確定器205，其接收相應(yīng)于控制方案200 的實(shí)際的干擾量的測量值的信號，該干擾量當(dāng)前影響鍋爐系統(tǒng)100的所期望的運(yùn)行或控制方案200的控制或應(yīng)變的過程變量202的所期望的輸出值，類似于在圖2的控制塊140處接收的控制或受控變量131B的測量值。在圖4中示出的實(shí)施例中，鍋爐系統(tǒng)100的所期望的運(yùn)行或控制方案200的受控變量是輸出蒸汽溫度202，并且在變化率確定器205處輸入至控制方案200的干擾量是被輸送至熔爐102的燃料與空氣比例208。然而，至變化率確定器205的輸入可以是任何干擾量。例如，控制方案200的干擾量可以是用于鍋爐系統(tǒng)100而不是控制方案200的、一些其他的控制回路的受控變量，諸如阻尼器位置?？刂品桨?00的干擾量可以是用于鍋爐系統(tǒng)100而不是控制方案200的、一些其他的控制回路的控制變量，諸如圖1的中間溫度U6B。輸入至變化率確定器205的干擾量可以同時(shí)被視為另一特定控制回路的控制變量、以及鍋爐系統(tǒng)100中的又一控制回路的受控變量，諸如燃料與空氣比例。 干擾量可以是另一控制回路的一些其他的干擾量，諸如環(huán)境空氣壓強(qiáng)或一些其他過程輸入變量?？梢越Y(jié)合基于DMC的控制系統(tǒng)或方案200使用的可能的干擾量的例子包括，但不限于，熔爐燃燒器擺動(dòng)位置；蒸汽流量；吹灰的量；阻尼器位置；功率設(shè)定；熔爐的燃料與空氣混合比例；熔爐的加熱速度；噴霧流；水冷壁蒸汽溫度；相應(yīng)于渦輪的目標(biāo)負(fù)載或?qū)嶋H負(fù)載中的一個(gè)的負(fù)載信號；流溫度；燃料與供水比例；輸出蒸汽的實(shí)際溫度；燃料量；燃料類型； 或其他一些受控變量、控制變量或干擾量。在一些實(shí)施例中，干擾量可以是一個(gè)或多個(gè)控制變量、受控變量和/或干擾量的組合。此外，雖然示出為在變化率確定器205處僅接收一個(gè)相應(yīng)于控制系統(tǒng)或方案200 的干擾量的測量值的一個(gè)信號，但是，在一些實(shí)施例中，變化率確定器205可以接收一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)于控制系統(tǒng)或方案200的一個(gè)或多個(gè)干擾量的信號。然而，與圖2的標(biāo)記131A相反，變化率確定器205不需要接收相應(yīng)于例如圖4中的所測量的干擾量的設(shè)定點(diǎn)或所期望的/最優(yōu)的值，不需要接收用于燃料與空氣比例208的設(shè)定點(diǎn)。變化率確定器205被配置為確定干擾量輸入208的變化率，并且產(chǎn)生相應(yīng)于輸入 208的變化率的信號210。圖5A示出了變化率確定器205的一個(gè)例子。在該例子中，變化率確定器205包括至少兩個(gè)超前滯后塊214和216，每個(gè)超前滯后塊將時(shí)間超前或時(shí)間滯后的量加至所接收的輸入208。使用兩個(gè)超前滯后塊214和216的輸出，變化率確定器205 確定在兩個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的、信號208的兩個(gè)測量值之間的差，并且因此，確定信號208的變化率或斜率。特別地，可以在可以加上時(shí)間延遲的第一超前滯后塊214的輸入處接收相應(yīng)于干擾量的測量值的信號208。由第一超前之后塊214產(chǎn)生的輸出可以在差分塊218的第一輸入處被接收。第一超前滯后塊214的輸出還可以在第二超前滯后塊216的輸入處被接收， 塊216可以加上與第一超前滯后塊214所加的時(shí)間延遲相同或不同的附加的時(shí)間延遲。第二超前滯后塊216的輸出可以在差分塊218的第二輸入處被接收。差分塊218可以確定超前滯后塊214與216的輸出之間的差，并且，通過使用超前滯后塊214、216的時(shí)間延遲，可以確定干擾量208的變化率或斜率。差分塊218可以產(chǎn)生相應(yīng)于干擾量208的變化率的信號210。在一些實(shí)施例中，超前滯后塊214、216中的一個(gè)或兩個(gè)可以被調(diào)節(jié)，以改變其各自的時(shí)間延遲。例如，對于隨時(shí)間變化緩慢變化的干擾輸入208，可以增加在一個(gè)或兩個(gè)超前滯后塊214、216處的時(shí)間延遲。在一些例子中，變化率確定器205可以收集信號208的多于兩個(gè)的測量值，以便更精確地計(jì)算變化率或斜率。當(dāng)然，圖5A僅是圖4的變化率確定器 205的一個(gè)例子，其他的例子也是可能的?；氐綀D4，相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210被增益塊或增益調(diào)節(jié)器220接收，該增益塊或增益調(diào)節(jié)器220將增益引入信號210。增益可以是放大的或增益可以是縮小的。 可以手動(dòng)地或自動(dòng)地選擇由增益塊220引入的增益的量。在一些實(shí)施例中，可以省略增益塊 220。
相應(yīng)于控制系統(tǒng)或方案200的干擾量的變化率的信號210(包括由可選的增益塊 220引入的任何所期望的增益)可以在動(dòng)態(tài)矩陣控制(DMC)塊222處被接收。DMC塊222 還可以接收待控制的鍋爐系統(tǒng)100的部分(例如，控制系統(tǒng)或方案200的控制或受控變量； 在圖4的例子中，蒸汽輸出的溫度202)的當(dāng)前或?qū)嶋H值的測量值和相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)203，作為輸入。動(dòng)態(tài)矩陣控制塊222可以基于所接收的輸入來施行模型預(yù)測控制，以產(chǎn)生控制輸出信號。注意到與圖2的基于-PID的控制回路130和132不同，DMC塊222不需要接收相應(yīng)于待控制的鍋爐系統(tǒng)100的部分的中間測量值的任何信號。然而，如果需要，該些信號可以用作至DMC塊222的輸入，例如，當(dāng)相應(yīng)于中間測量值的信號被輸入至變化率確定器205 中，并且變化率確定器205產(chǎn)生相應(yīng)于中間測量值的變化率的信號時(shí)。此外，雖然在圖4中未示出，除了相應(yīng)于變化率的信號210、相應(yīng)于受控變量(例如，標(biāo)記202)的實(shí)際值的信號、 以及其設(shè)定點(diǎn)203之外，DMC塊222還可以接收其他輸入。例如，DMC塊222可以接收除了相應(yīng)于變化率的信號210之外的、相應(yīng)于零個(gè)或更多個(gè)干擾量的信號。—般而言，由DMC塊222施行的模型預(yù)測控制是多輸入-單輸出 (multiple-input-single-output, MISO)控制策略，其中測量多個(gè)過程輸入中的每個(gè)的變化在多個(gè)過程輸出中的每個(gè)上的影響，并且該些所測量的響應(yīng)隨后被用于創(chuàng)建過程的模型。然而，在一些情況下，可以使用多輸入-多輸出控制 (multiple-input-multiple-output,ΜΙΜΟ)策略。無論是 MISO 或 ΜΙΜ0，過程的模型被數(shù)學(xué)地倒轉(zhuǎn)，并且隨后被用于基于對過程輸入所做的改變來控制一個(gè)或多個(gè)過程輸出。在一些情況下，過程模型包括針對過程輸入中的每個(gè)的過程輸出響應(yīng)曲線或由該些曲線得出，并且這些曲線可以基于一系列，例如，被傳遞至過程輸入中的每個(gè)的偽隨機(jī)步進(jìn)變化而被創(chuàng)建。這些響應(yīng)曲線能夠用于以熟知的方式建模過程。模型預(yù)測控制在本領(lǐng)域中是已知的， 并且因此，在此不詳述模型預(yù)測控制的特征。然而，在Qin，S. Joe and Thomas A. Badgwell 的"An Overview of Industrial Model Predictive Control Technology,，，AIChE Conference, 1996中大體上描述了預(yù)測模型控制。此外，諸如MPC控制例程的先進(jìn)控制例程的產(chǎn)生和使用可以被集成至用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的控制器的配置過程中。例如，在此清楚地引用Wojsznis等的第6，445，963 號名為"Integrated Advanced Control Blocks in Process Control Systems，，的美國專利的公開內(nèi)容，其公開了當(dāng)配置過程工廠時(shí)，使用從過程工廠收集的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生諸如先進(jìn)控制器(例如，MPC控制器或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器)的先進(jìn)控制塊的方法。特別地，美國專利號 6，445，963公開了配置系統(tǒng)，其以與其他使用諸如現(xiàn)場總線范例的、特定的控制范例的控制塊的創(chuàng)建和下載集成的方式在過程控制系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建先進(jìn)的多輸入-多輸出控制塊。在該情況中，通過創(chuàng)建具有分別待連接至過程輸出和輸入的所期望的輸入和輸出的控制塊(諸如，DMC塊222)來初始化先進(jìn)控制塊，用于控制過程，諸如用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中的過程?？刂茐K包括數(shù)據(jù)收集例程和與其相關(guān)聯(lián)的波形發(fā)生器，并且可以具有控制邏輯，其是未整定的或未得到的，因?yàn)樵撨壿嬋鄙僬▍?shù)、矩形系數(shù)或需要被實(shí)現(xiàn)的其他控制參數(shù)?？刂茐K被放置在過程控制系統(tǒng)內(nèi)，已定義的輸入和輸出通信地耦合在控制系統(tǒng)內(nèi)，耦合的方式是如果先進(jìn)控制塊正被用于控制過程，則連接該些輸入和輸出。接著，在測試程序期間， 控制塊使用由特定的用于得出過程模型的波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形，經(jīng)由控制塊輸出來系統(tǒng)地干擾過程輸入中的每個(gè)。隨后，經(jīng)由控制塊輸入，控制塊協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的收集，該些數(shù)據(jù)關(guān)于每個(gè)過程輸出中對于被傳遞至每個(gè)過程輸入的每個(gè)所產(chǎn)生的波形的響應(yīng)。該數(shù)據(jù)可以，例如被發(fā)送至數(shù)據(jù)歷史記錄，以被存儲。在對于過程輸入/輸出對中的每個(gè)已經(jīng)收集了足夠的數(shù)據(jù)之后，運(yùn)行過程建模程序，其中使用例如，任何已知或所期望的模型產(chǎn)生或確定例程來根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)過程模型。作為該模型產(chǎn)生或確定例程的一部分，模型參數(shù)確定例程可以得出控制邏輯需要的、用于控制過程的模型參數(shù)，例如矩陣系數(shù)、死區(qū)時(shí)間、增益、時(shí)間約束等。模型產(chǎn)生例程或過程模型創(chuàng)建軟件可以產(chǎn)生不同類型的模型，包括非參數(shù)模型，諸如有限沖擊響應(yīng)(finite impulse response, FIR)模型、和參數(shù)模型，諸如有源自回歸(auto-regressive with external inputs, ARX)模型。控制邏輯參數(shù)以及， 如果需要，過程模型被隨后下載至控制塊，以完成先進(jìn)控制塊的形成，以便先進(jìn)控制塊能與在其中的模型參數(shù)和/或過程模型一起能夠用于在運(yùn)行期間控制過程。當(dāng)需要時(shí)，存儲在控制塊中的模型可以被重新確定、改變或更新。在由圖4所示出的例子中，至動(dòng)態(tài)矩陣控制塊222的輸入包括相應(yīng)于控制方案200 的一個(gè)或多個(gè)干擾量(諸如前述的干擾量中的一個(gè)或多個(gè))的變化率的信號210、相應(yīng)于受控輸出202的實(shí)際值或水平的測量值的信號、以及相應(yīng)于受控輸出的所期望值的或最優(yōu)值的設(shè)定點(diǎn)203。通常(但非必需)，由產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)100的用戶或操作員確定設(shè)定點(diǎn) 203。DMC塊222可以使用動(dòng)態(tài)矩陣控制例程以基于輸入和所儲存的模型(通常是參數(shù)模型，但是在一些情況下可以是非參數(shù)模型)來預(yù)測最優(yōu)響應(yīng)，并且DMC塊222可以基于最優(yōu)響應(yīng)來產(chǎn)生用于控制現(xiàn)場設(shè)備的控制信號225。一旦接收到由DMC塊222產(chǎn)生的信號225， 現(xiàn)場設(shè)備可以基于從DMC塊222接收的控制信號225來調(diào)節(jié)其運(yùn)行，并且關(guān)于所期望的或最優(yōu)值影響輸出。以這種方式，在任何差或誤差發(fā)生在輸出值或水平之前，控制方案200可以前饋一個(gè)或多個(gè)干擾量的變化率210，并且可以提供提前的校正。此外，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)干擾量的變化率210變化時(shí)，DMC塊222基于變化的輸入210來預(yù)測隨后的最優(yōu)響應(yīng)，并且產(chǎn)生相應(yīng)的更新的控制信號225。在圖4中特別地示出的例子中，至變化率確定器205的輸入是正被輸送至熔爐102 的燃油與空氣比例208，由控制方案200控制的產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)100的部分是輸出蒸汽溫度202，以及控制方案200通過調(diào)節(jié)噴霧閥122來控制輸出蒸汽溫度202。因此，DMC塊 222的動(dòng)態(tài)矩陣控制例程使用由變化率確定器205產(chǎn)生的、相應(yīng)于燃料與空氣比例208的變化率的信號210、相應(yīng)于實(shí)際輸出蒸汽溫度202的測量值的信號、所期望的輸出蒸汽溫度或設(shè)定點(diǎn)203、以及參數(shù)模型來確定用于噴霧閥122的控制信號225。由DMC塊222使用的參數(shù)模型可以識別輸入值與噴霧閥122的控制之間的確切的關(guān)系(而不是如PID控制中的僅僅識別方向)。DMC塊222產(chǎn)生控制信號225，并且一旦接收其，噴霧閥122基于控制信號 225來調(diào)節(jié)噴霧流的量，因此朝著期望的溫度影響輸出蒸汽溫度202。以這種前饋方式，控制系統(tǒng)200控制噴霧閥122，并且因此基于燃料與空氣比例208的變化率來控制輸出蒸汽溫度202。如果燃料與空氣比例208隨后改變，則隨后DMC塊222可以使用更新的燃料與空氣比例208、參數(shù)模型，并且在一些情況下，使用先前的輸入值，以確定隨后的最優(yōu)響應(yīng)。可以產(chǎn)生隨后的控制信號225并且將其發(fā)送至噴霧閥122。由DMC塊222產(chǎn)生的控制信號225可以由增益塊或增益調(diào)節(jié)器2 (例如，加法器增益調(diào)節(jié)器)接收，在信號225被傳遞至現(xiàn)場設(shè)備122之前，該增益塊或增益調(diào)節(jié)器2 將增益引入至控制信號225。在一些情況下，增益可以是放大的。在一些情況下，增益可以是縮小的?？梢允謩?dòng)地或自動(dòng)地選擇由增益塊228引入的增益的量。在一些實(shí)施例中，可以省略增益塊228。然而，就其本身而言，部分地由于通過系統(tǒng)的水和蒸汽的較大的量，產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)通常較慢地響應(yīng)來控制。為了有助于縮短響應(yīng)時(shí)間，除了主動(dòng)態(tài)矩陣控制塊222之外，控制方案200可以包括微分動(dòng)態(tài)矩陣控制(DMC)塊230。微分DMC塊230可以使用所存儲的模型(或是參數(shù)模型或是非參數(shù)模型)以及微分動(dòng)態(tài)矩陣控制例程來確定增強(qiáng)的量， 基于在微分DMC塊230的輸入處接收的干擾量的變化率或微分，通過該增強(qiáng)的量來放大或更改控制信號225。在一些情況中，控制信號225還可以基于干擾量的所期望的權(quán)重、和/ 或其變化率的所期望的權(quán)重。例如，特別的干擾量可以被較重地加權(quán)，以便對受控輸出(例如，標(biāo)記20 具有較大的影響。通常，當(dāng)DMC塊222和230每個(gè)接收不同組的輸入以產(chǎn)生不同輸出時(shí)，存儲在微分DMC塊230中的模型(例如，微分模型)可以不同于存儲在主DMC 塊222(例如，主模型)中的模型。微分DMC塊230可以在其輸出處產(chǎn)生增強(qiáng)信號或相應(yīng)于增強(qiáng)的量的微分信號232。加法器塊238可以接收由微分DMC塊230產(chǎn)生的增強(qiáng)信號232 (包括由可選的增益塊235引入的任何所期望的增益)以及由主DMC塊222產(chǎn)生的控制信號225。加法器塊 238可以將控制信號225與增強(qiáng)信號232組合以產(chǎn)生加法器輸出控制信號240來控制諸如噴霧閥122的現(xiàn)場設(shè)備。例如，加法器塊238可以將兩個(gè)輸入信號225和232相加，或可以以一些其他方式通過增強(qiáng)信號232來放大控制信號225。加法器輸出控制信號240可以被傳遞至現(xiàn)場設(shè)備來控制現(xiàn)場設(shè)備。在一些實(shí)施例中，通過增益塊228，以諸如先前所述的用于增益塊228的方式，可選的增益可以被引入加法器輸出控制信號M0。一旦接收到加法器輸出控制信號M0，諸如噴霧閥122的現(xiàn)場設(shè)備可以被控制，以便鍋爐系統(tǒng)100的響應(yīng)時(shí)間短于當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備被控制信號225單獨(dú)控制時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，以便將期望被控制的鍋爐系統(tǒng)的部分更快地移動(dòng)至所期望的運(yùn)行值或水平。例如，如果干擾量的變化率較慢，則鍋爐系統(tǒng)100能夠給予更多的時(shí)間來對變化作出響應(yīng)，并且微分DMC塊 230會產(chǎn)生相應(yīng)于較低的增強(qiáng)的增強(qiáng)信號，其將與主DMC塊230的控制輸出組合。如果變化率較快，則鍋爐系統(tǒng)100會必須更快地響應(yīng)，并且微分DMC塊230會產(chǎn)生相應(yīng)于更大的增強(qiáng)的增強(qiáng)信號，其將與主DMC塊230的控制輸出組合。在圖4所示出的例子中，微分DMC塊230可以接收來自變化率確定器205的、相應(yīng)于燃料與空氣比例208的變化率的信號210，其包括由可選的增益塊220引入的任何所期望的增益?；谛盘?10和存儲在微分DMC塊230中的參數(shù)模型，微分DMC塊230可以(經(jīng)由，例如，微分動(dòng)態(tài)矩陣控制例程)確定將與由主DMC塊222產(chǎn)生的控制信號225組合的增強(qiáng)的量，并且可以產(chǎn)生相應(yīng)的增強(qiáng)信號232。由微分DMC塊230產(chǎn)生的增強(qiáng)信號232可以由增益塊或增益(例如，微分或增強(qiáng)增益調(diào)節(jié)器)235接收，增益塊或增益235將增益引入增強(qiáng)信號232。增益可以是放大的或增益可以是縮小的，并且可以手動(dòng)地或自動(dòng)地選擇由增益塊235引入的增益的量。在一些實(shí)施例中，可以省略增益塊235。雖然未示出，但是控制系統(tǒng)或方案200的各種實(shí)施例是可能的。例如，微分DMC塊 230、其相應(yīng)的增益塊235、以及加法器塊238可以是可選的。特別地，在一些較快的響應(yīng)系統(tǒng)中，可以省略微分DMC塊230、增益塊235以及加法器塊238。在一些實(shí)施例中，可以省略增益塊220、2 和235中的一個(gè)或所有。在一些實(shí)施例中，單個(gè)變化率確定器205可以接收相應(yīng)于多個(gè)干擾量的一個(gè)或多個(gè)信號，并且可以將相應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)變化率的單個(gè)信號 210發(fā)送至主DMC塊222。在一些實(shí)施例中，多個(gè)變化率確定器205可以各自接收相應(yīng)于不同的干擾量的一個(gè)或多個(gè)信號，并且主DMC塊222可以接收來自多個(gè)變化率確定器205的多個(gè)信號210。在包括多個(gè)變化率確定器205的實(shí)施例中，多個(gè)變化率確定器205中的每個(gè)可以與不同的相應(yīng)的微分DMC塊230連接，并且多個(gè)微分DMC塊230可以分別提供其各自的增強(qiáng)信號232至加法器塊238。在一些實(shí)施例中，多個(gè)變化率確定器205可以分別提供其各自的增強(qiáng)輸出210至單個(gè)微分DMC塊230。當(dāng)然，控制系統(tǒng)200的其他實(shí)施例也是可能的。此外，因?yàn)楫a(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)100通常包括多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，控制系統(tǒng)或方案200 的實(shí)施例可以支持多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。例如，不同的控制系統(tǒng)200可以相應(yīng)于多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中的每個(gè)，以便每個(gè)不同的現(xiàn)場設(shè)備可以由不同的變化率確定器205、不同的主DMC塊222以及不同的(可選的)微分DMC塊230控制。即，控制系統(tǒng)200的多個(gè)實(shí)例可以被包括在鍋爐系統(tǒng)100中，多個(gè)實(shí)例中的每個(gè)相應(yīng)于不同的現(xiàn)場設(shè)備。在鍋爐系統(tǒng)100的一些實(shí)施例中， 控制方案200的至少一部分可以服務(wù)多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。例如，單個(gè)變化率確定器205可以服務(wù)諸如多個(gè)噴霧閥的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備。在示出的場景中，如果基于燃料與空氣比例的變化率期望控制多于一個(gè)噴霧閥，則單個(gè)變化率確定器205可以產(chǎn)生相應(yīng)于燃料與空氣比例的變化率的信號210，并且可以將信號210輸送至相應(yīng)于不同的噴霧閥的不同的主DMC塊222。 在另一例子中，單個(gè)主DMC塊222可以控制在鍋爐系統(tǒng)100的部分或整個(gè)鍋爐系統(tǒng)100中的所有噴霧閥。在其他例子中，單個(gè)微分DMC塊230可以將增強(qiáng)信號232傳遞至多個(gè)主DMC 塊222，在其中，多個(gè)主DMC塊222中的每個(gè)將其所產(chǎn)生的控制信號225提供至不同的現(xiàn)場設(shè)備。當(dāng)然，用于控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的控制系統(tǒng)或方案200的其他實(shí)施例也是可能的。在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)或方案200和/或控制器單元120可以動(dòng)態(tài)地整定。例如，可以通過使用誤差檢測單元或塊250來動(dòng)態(tài)地整定控制系統(tǒng)或方案200和/或控制器單元120。特別地，誤差檢測單元可以檢測輸出參數(shù)的期望值203和輸出參數(shù)的實(shí)際值202 之間的誤差或差異的存在。誤差檢測單元250可在第一輸入處接收相應(yīng)于輸出參數(shù)202(在這一例子中，是輸出蒸汽的溫度20 的信號。誤差檢測單元250在第二輸入處可接收相應(yīng)于輸出參數(shù)202的設(shè)定點(diǎn)203的信號。誤差檢測單元250可確定在第一輸入和第二輸入處接收的信號之間的差的幅度，并將該指示差的幅度的信號252提供至主動(dòng)態(tài)矩陣控制塊 222。主DMC塊222可在第三輸入處接收相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210。如上文所述，增益塊220可更改或不更改相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210。DMC控制塊222可基于由誤差檢測單元250生成的輸出信號252 (例如基于在輸出參數(shù)的實(shí)際值202和設(shè)定點(diǎn)203 之間的差的幅度)調(diào)整相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210。在一些實(shí)施例中，如果誤差檢測單元250的輸出信號252指示較大的差的幅度，這可能指示在輸出參數(shù)202的實(shí)際值和輸出參數(shù)202的期望值203之間有較大的誤差或差異。相應(yīng)地，DMC塊222可以更積極地調(diào)整或整定相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210，以更快地改善該誤差或差異，例如相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210可受更大幅度的調(diào)整。類似地，如果誤差檢測單元250的輸出信號 252指示較小的差或誤差的幅度，DMC控制塊222可較不積極地調(diào)整或整定相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210，例如，相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210可受較小幅度的調(diào)整。如果輸出信號252指示在輸出參數(shù)202的實(shí)際水平和輸出參數(shù)202的期望水平203之間的差的幅度基本上是0或在在一定的容限內(nèi)(由操作員或系統(tǒng)參數(shù)定義)，則控制系統(tǒng)或方案200可以以如下方式操作，諸如在可接受的范圍內(nèi)保持輸出參數(shù)202，以及不調(diào)整相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210。以這種方式，動(dòng)態(tài)矩陣控制塊222可提供控制系統(tǒng)或方案200的動(dòng)態(tài)整定。例如， DMC塊可基于在輸出參數(shù)202的實(shí)際水平和輸出參數(shù)202的期望水平203之間的差或誤差的幅度提供干擾量的變化率210的動(dòng)態(tài)整定。隨著差或誤差在幅度上改變，干擾量的變化率210的調(diào)整的幅度可相應(yīng)地改變。應(yīng)注意，盡管圖4將誤差檢測塊或單元250示出為與DMC塊分離的實(shí)體，在一些實(shí)施例中，誤差檢測塊或單元250的至少一部分和DMC塊222可以被結(jié)合成一個(gè)實(shí)體。圖5B示出了圖4的誤差檢測塊或單元250的一個(gè)實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，誤差檢測單元250可包括差塊或單元250A，其確定在輸出參數(shù)202的實(shí)際水平和其相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)203之間的差。例如，參考圖4，差塊250A可確定在實(shí)際輸出蒸汽溫度202和期望的輸出蒸汽溫度設(shè)定點(diǎn)203之間的差。在一個(gè)實(shí)施例中，差塊或單元250A可在第一輸入接收指示輸出參數(shù)202的實(shí)際水平的信號，并在第二輸入接收指示相應(yīng)于輸出參數(shù)202的設(shè)定點(diǎn)203 的信號。差塊或單元250A可生成指示在兩個(gè)輸入202和203之間的差的輸出信號250B。誤差檢測單元250可包括絕對值或幅度模塊250C，其接受差塊250A的輸出信號 250B并確定在接收到的輸入信號202和203之間的差的絕對值或幅度。在圖5B所示的實(shí)施例中，絕對值塊250C可生成輸出250D，其指示在輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的幅度。在一些實(shí)施例中，差塊250A和絕對值塊250C可包含在單一的塊(未示出) 內(nèi)，其接收輸入信號202、203并生成指示在輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的幅度的輸出信號250D。輸出信號250D可以被提供至函數(shù)塊或單元250E。該函數(shù)塊或單元250E可包含函數(shù)f(x)的例程、算法或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該函數(shù)f(X)(附圖標(biāo)記250F)作用于信號 250D(其指示在輸出參數(shù)的實(shí)際水平202和期望水平203之間的差的幅度)。誤差檢測單元250的輸出信號252可基于函數(shù)f (χ)(附圖標(biāo)記250F)的輸出，并可被提供至動(dòng)態(tài)矩陣控制塊222。由此，可以基于f(x)(附圖標(biāo)記250F)更改指示在輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的幅度的輸出信號250D，并且經(jīng)更改或調(diào)整的信號252可被提供至動(dòng)態(tài)矩陣控制塊222，以動(dòng)態(tài)地整定控制系統(tǒng)或方案200.在一些實(shí)施例中，來自誤差檢測器250的輸出信號252可以被存儲在寄存器R中， DMC塊222訪問寄存器R以生成控制信號225.特別地，DMC塊可將在寄存器R中的值與在寄存器Q中的值進(jìn)行比較，以確定反映在控制信號225中的整定的積極度以控制控制系統(tǒng) 200。在寄存器Q中的值可以例如由控制方案200或鍋爐系統(tǒng)100內(nèi)的另外的實(shí)體提供，可以手動(dòng)地提供或者可以配置。在一個(gè)例子中，當(dāng)R的值遠(yuǎn)離Q的值時(shí)，DMC可以更積極地整定控制信號225以控制過程。當(dāng)R的值朝Q的值靠近時(shí)，DMC控制塊222可相應(yīng)地較不積極地調(diào)整控制信號225。在其他實(shí)施例中，可能出現(xiàn)相反的情況，當(dāng)R的值朝Q的值靠近時(shí)， DMC可生成更積極的信號225，并當(dāng)R的值遠(yuǎn)離Q的值時(shí)，DMC可生成較不積極的信號225。 在一些實(shí)施例中，寄存器R和Q可以是DMC塊222的內(nèi)部寄存器。圖5C示出了包括在圖5B的函數(shù)塊250E中的函數(shù)f (x)(附圖標(biāo)記250F)的例子。
18函數(shù)f (χ)(附圖標(biāo)記250F)可以用在輸出參數(shù)202的當(dāng)前或?qū)嶋H值及其相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)203 之間的差作為輸入，如χ軸260所示。在一些實(shí)施例中，f (χ)的輸入沈0的值可由圖5B中的信號250D表示。函數(shù)f(x)可以包括指示每個(gè)輸入值沈0的輸出值(例如7軸沈幻的曲線沈2。在一些實(shí)施例中，f (χ)(附圖標(biāo)記250F)的輸出265的值可以被存儲在DMC塊222 的寄存器R中并可影響控制信號225。在圖5C所示的例子中，在當(dāng)前過程值及其設(shè)定點(diǎn)之間的溫度誤差或差的幅度為10可導(dǎo)致f(x)的輸出為2，為0的誤差可導(dǎo)致f(x)的輸出為 20。當(dāng)然，盡管圖5C示出了函數(shù)f (χ)的一個(gè)實(shí)施例，結(jié)合誤差檢測塊250可以使用 f(x)的另外的實(shí)施例。例如，曲線262可不同于圖5C所示。在另一個(gè)例子中，X軸260和 /或7軸沈5的值的范圍可不同于圖5C。在一些實(shí)施例中，函數(shù)f(x)的輸出或y軸可不提供至寄存器R。在一些實(shí)施例中，函數(shù)f(x)的輸出可以等于誤差檢測器250的輸出252。 f(x)的其他的實(shí)施例是可能的。在一些實(shí)施例中，函數(shù)f(x)(附圖標(biāo)記250F)的至少一部分是可更改的。也就是說，操作員可手動(dòng)地更改函數(shù)f(x)的一個(gè)或多個(gè)部分，和/或可基于控制方案200或鍋爐 100的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)自動(dòng)地更改函數(shù)f(x)的一個(gè)或多個(gè)部分。例如，可改變或更改f (χ) 的一個(gè)或多個(gè)邊界條件，可以更改f(x)內(nèi)包含的常數(shù)，可以更改f(x)在輸入值的某范圍之間的斜率或曲線等?；氐綀D5B，在誤差檢測塊250的一些實(shí)施例中，可省略函數(shù)塊250E。在這些實(shí)施例中，指示輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的幅度的信號(附圖標(biāo)記250D) 可以等于由誤差檢測塊250生成的輸出信號252。動(dòng)態(tài)矩陣控制方案或控制系統(tǒng)200的一些實(shí)施例可包括防止飽和蒸汽進(jìn)入過熱器106。已知如果處于飽和溫度的蒸汽被傳遞至最終的過熱器106，飽和蒸汽可進(jìn)入渦輪 202并最終導(dǎo)致潛在的不期望的結(jié)果，諸如渦輪損壞。相應(yīng)地，圖5D示出了動(dòng)態(tài)矩陣控制方案或系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施例，其包括防止塊觀2以輔助防止飽和蒸汽進(jìn)入過熱器106。為簡明起見，圖5D沒有復(fù)制圖4所示的整個(gè)控制方案或系統(tǒng)200。相反，圖5D示出了圖4的控制方案200的包括防止塊282的一部分觀0。應(yīng)注意，盡管圖5D將防止塊282示出為與 DMC塊222分離的實(shí)體，在一些實(shí)施例中，防止塊282的至少一部分和DMC塊222可以被結(jié)合成單一的實(shí)體。防止塊282可在第一輸入接收來自主DMC塊222的控制信號225B。DMC塊222可包括生成控制信號225A的例程，該例程類似于圖4中生成控制信號225的DMC塊222的例程。圖5D的實(shí)施例280類似于圖4之處還在于，控制信號225A被示出為在塊238與增強(qiáng)信號232相加，并且在塊2 中通過增益更改相加的信號，以產(chǎn)生控制信號225B。如前文所述，在一些實(shí)施例中，塊238和/或塊2 是可選的(如虛線285所示)，并且可以省略塊 238和228中的一個(gè)或兩個(gè)。例如，在省略了包括在虛線觀5內(nèi)的塊的實(shí)施例中，控制信號 225B等于控制信號225A。防止塊282可在第二輸入接收指示大氣壓強(qiáng)(AP) 288的信號，以及可在第三輸入接收指示當(dāng)前中間蒸汽溫度158的信號。基于大氣壓強(qiáng)，防止塊282可確定飽和蒸汽溫度。 基于飽和蒸汽溫度和當(dāng)前中間蒸汽溫度158，防止塊282可以確定在溫度158和288之間的溫度差的幅度，并可相應(yīng)于溫度差的幅度確定對控制信號225B的調(diào)整或更改，以輔助防止中間蒸汽溫度158達(dá)到飽和蒸汽溫度。一旦將調(diào)整或更改施加至控制信號225B，防止塊 282可在輸出提供經(jīng)調(diào)整或更改的控制信號225C以控制中間蒸汽溫度158。在圖5D所示的例子中，經(jīng)調(diào)整或更改的信號225C可被提供之噴霧閥122，并且噴霧閥122可基于該經(jīng)更改的控制信號225C調(diào)整其打開或關(guān)閉，以輔助防止中間蒸汽溫度158達(dá)到飽和蒸汽溫度。圖5E示出了圖5D的防止單元或塊282的實(shí)施例。防止單元或塊282可在蒸汽表或蒸汽計(jì)算器的第一輸入接收指示當(dāng)前大氣壓強(qiáng)(AP) 288的信號，并在蒸汽表
的第二輸入接收單元蒸汽壓強(qiáng)。蒸汽表或蒸汽計(jì)算器，諸如蒸汽表282A,可基于已知的大氣壓強(qiáng)和單元蒸汽壓強(qiáng)確定飽和蒸汽溫度^2B。指示飽和蒸汽溫度的信號可以由蒸汽表提供至比較器塊或單元的第一輸入。比較器塊可在第二輸入接收指示中間蒸汽溫度158的信號，并可基于兩個(gè)接收到的信號確定在飽和蒸汽溫度觀28和當(dāng)前中間蒸汽溫度158之間的溫度差。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，比較器塊或單元觀2(可確定溫度差的幅度。在其他實(shí)施例中，比較器塊或單元可確定溫度差的方向，例如溫度差是增加還是減小。比較器可將指示溫度差的幅度或溫度差的方向的信號提供至模糊器塊或單元^2E。模糊器塊或單元可在第一輸入接收信號^2D，并在第二輸入接收控制信號 225B?；趤碜员容^器的信號例如，基于在飽和蒸汽溫度和中間蒸汽溫度的當(dāng)前值158之間的溫度差)，模糊器塊可確定對控制信號225B的調(diào)整或更改，并可在輸出生成經(jīng)調(diào)整或更改的信號225C。在一些實(shí)施例中，可基于溫度差的幅度和閾值T的比較來確定對控制信號225B的調(diào)整或更改，以使得直到與閾值T相交，模糊器才調(diào)整或更改信號225B。在一個(gè)例子中，閾值T可以是15華氏度(F)，為了討論的清楚性，在這里討論的例子和實(shí)施例可參考閾值T為15華氏度。然而，能理解的是，閾值T的其他值和單位是可能的。此外，在一些實(shí)施例中，閾值T可能是手動(dòng)或自動(dòng)可調(diào)的。在包括閾值T的實(shí)施例中，當(dāng)在飽和蒸汽溫度和實(shí)際中間蒸汽溫度之間的差的幅度小于T時(shí)(例如小于15華氏度)，模糊塊可對控制信號225B施加調(diào)整，以生成經(jīng)更改的控制信號225C。例如，所施加的調(diào)整可以基于信號^2D。經(jīng)更改的控制信號225C 可以被提供至噴霧閥112以控制噴霧閥122朝向關(guān)閉位置移動(dòng)。噴霧閥122朝向關(guān)閉位置的移動(dòng)可導(dǎo)致中間蒸汽溫度158的增加，并因此可降低在飽和溫度的蒸汽進(jìn)入過熱器106 的可能性。當(dāng)在飽和蒸汽溫度和實(shí)際中間蒸汽溫度158之間的差的幅度大于T時(shí)，中間蒸汽溫度158可能距飽和蒸汽溫度還有一可接受的距離，并且模糊器可不做任何調(diào)整而簡單地將控制信號225B傳遞至現(xiàn)場設(shè)備122 (例如，經(jīng)調(diào)整的控制信號225C等于控制信號225B)。當(dāng)然，15華氏度僅僅是可能的閾值的一個(gè)例子。閾值可以被設(shè)定為其他值。實(shí)際上，閾值可以由操作員手動(dòng)地、或者基于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)值或參數(shù)自動(dòng)地、或者即手動(dòng)又自動(dòng)地更改。在一些實(shí)施例中，模糊器確定對控制信號225B的調(diào)整可以是基于包含在模糊塊內(nèi)的函數(shù)g(x)(附圖標(biāo)記觀2朽的算法、例程或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。函數(shù)g(x) 可包含或不包含閾值Τ。例如，調(diào)整例程g(x)(附圖標(biāo)記觀2朽可基于不考慮閾值T的溫度差的方向(例如，增加或減少)來生成經(jīng)調(diào)整的控制信號225C以控制噴霧閥122的關(guān)閉和打開的速率。在另一個(gè)例子中，當(dāng)溫度差的幅度大于閾值T時(shí)調(diào)整例程g(x)可不調(diào)整控制信號225B，但是在溫度差小于閾值T時(shí)可以相應(yīng)于溫度差的幅度的增加或減少的速率確定對控制信號225的調(diào)整。g(x)的實(shí)施例的其他例子也是可能的并可被用于模糊^2E。在一些例子中，算法或函數(shù)g(x)(附圖標(biāo)記的至少一部分本身可以以類似于對圖5C的f(x)的可能的更改或調(diào)整的方式而手動(dòng)地或自動(dòng)地更改或調(diào)整。圖5F示出了函數(shù)g(x)(附圖標(biāo)記觀2朽的一個(gè)示例性實(shí)施例。在這一實(shí)施例中， 函數(shù)g(x)(附圖標(biāo)記觀2朽的至少一部分被表示為曲線觀5。X軸288可包括值的范圍，其相應(yīng)于在飽和蒸汽溫度觀2(和當(dāng)前中間蒸汽溫度158之間的溫度差的幅度的范圍。例如， χ軸288的值的范圍可以相應(yīng)于由在圖5E的模糊器接收的信號所指示的值的范圍。y軸290可包括因子的值的范圍，該因子將被施加至在飽和蒸汽溫度和當(dāng)前中間蒸汽溫度之間的溫度差的幅度，例如被施加至信號^2D。在圖5F中，y軸四0的單位被示為分?jǐn)?shù)， 例如因子的范圍可以從0值到多個(gè)分?jǐn)?shù)值直到最大值1，在另外的實(shí)施例中，可以用其他單位諸如百分比、例如0%至100%來表示因子。采用曲線觀5，對于給定的溫度差288的幅度，可確定相應(yīng)的因子值四0，并將所確定的因子值290施加至由模糊器接收的輸入信號^2D。經(jīng)更改的輸入信號隨后可以被模糊器用于調(diào)整或更改控制信號225B以生成經(jīng)調(diào)整或更改的控制信號225C，并且經(jīng)調(diào)整的控制信號225C可以由模糊器輸出。在圖5F所示的曲線觀5的實(shí)施例中，當(dāng)溫度差大于閾值T (例如，χ > T)時(shí)，中間蒸汽溫度158充分高于飽和蒸汽溫度^2B，因此指示控制的當(dāng)前水平足夠?qū)⒅虚g蒸汽溫度 158保持在期望的范圍內(nèi)。相應(yīng)地，可不需要調(diào)整控制信號225B，并且照這樣，曲線285可指示將被施加至輸入信號的相應(yīng)的因子基本上是0或者可忽略。在這種情況下，信號 282D可最小地或幾乎不受影響(控制信號225B、以及模糊器的輸出控制信號225C可基本上等于輸入信號225B)。當(dāng)溫度差的幅度小于閾值T(例如χ < T)時(shí)，中間蒸汽溫度觀5可能不期望地靠近蒸汽飽和溫度。在這些情形下，控制信號225B可需要更積極的調(diào)整。照這樣，隨著溫度差接近零，因子290可根據(jù)曲線285而增加。例如，當(dāng)中間蒸汽溫度基本上等于飽和的蒸汽溫度(例如，χ = 0)時(shí)，可將因子1施加于信號^2D，以便信號可完全地影響控制信號225B以生成輸出控制信號225C。在另一例子中，對于溫度差7. 5度(例如，χ = 7. 5), 曲線285可指示待施加于輸入信號的因子為0. 5或50%，從而與溫度差基本上為0時(shí)相比，經(jīng)更改的信號可在控制信號225B上具有一半的效果。以這種方式，當(dāng)控制方案 200需要更積極的控制時(shí)，函數(shù)g(x)可更積極地采用信號的因子來調(diào)整輸入控制信號 2^B。圖5F包括疊加于曲線觀5的附加的曲線四2，用于示出g(x)(附圖標(biāo)記作用于現(xiàn)場設(shè)備的位置上的效果。曲線292可說明現(xiàn)場設(shè)備響應(yīng)于由模糊器所生成的輸出控制信號225C的移動(dòng)。在該實(shí)施例中，現(xiàn)場設(shè)備可為影響中間蒸汽溫度的噴霧閥，諸如閥122，盡管在此所描述的基本原理可應(yīng)用于其他現(xiàn)場設(shè)備。曲線292可為在飽和蒸汽溫度和當(dāng)前中間蒸汽溫度之間的溫度差的幅度288的每個(gè)值均定義當(dāng)前設(shè)備位置的位置因子四0。在曲線292的這一實(shí)施例中，當(dāng)飽和和中間蒸汽溫度之間的差等于或者大于閾值T (例如，χ > T)時(shí)，系統(tǒng)200可運(yùn)行在所期望的溫度差范圍處或以上，因而無需噴霧閥122增加或減少其當(dāng)前噴霧量以保持當(dāng)前的運(yùn)行狀況。相應(yīng)地，曲線292指示，對于大于閾值T的溫度差，閥位置可不改變當(dāng)前值(例如，設(shè)備位置因子為1)。然而，當(dāng)中間蒸汽溫度開始靠近飽和蒸汽溫度(例如，χ < T)時(shí)，中間蒸汽溫度 158可能需要增加。為了實(shí)現(xiàn)中間蒸汽溫度158所需的增加，可需要減少由閥122當(dāng)前提供的冷卻噴霧的量。相應(yīng)地，隨著χ靠近0，曲線292可指示位置因子290減少以朝著關(guān)閉位置移動(dòng)閥。例如，曲線292指示，當(dāng)溫度差為7. 5度時(shí)，待施加于當(dāng)前閥位置的位置因子 290可為0. 5或50%，從而可由模糊器的輸出控制信號225C來控制閥朝著其當(dāng)前位置的一半移動(dòng)。當(dāng)中間蒸汽溫度基本上等于飽和蒸汽溫度(例如x = 0)時(shí)，待施加于當(dāng)前閥位置的位置因子290基本上為0，以便可由輸出控制信號225C控制閥朝著當(dāng)前位置的百分之0(例如，完全關(guān)閉)移動(dòng)，從而控制中間蒸汽溫度以盡可能快地上升。如上所述，曲線292在相應(yīng)于g(x)(附圖標(biāo)記的曲線285上的疊加示出了如何基于中間蒸汽溫度值158來更改至模糊器的輸入信號以及由模糊器
輸出的所得到的經(jīng)調(diào)整或經(jīng)更改的控制信號225C如何影響現(xiàn)場設(shè)備122的位置的眾多可能的例子中的一個(gè)。當(dāng)然，曲線285和292只是示例性的。曲線285和四2的其他實(shí)施例也是可能的并且可結(jié)合當(dāng)前所披露的一起使用。圖6示出了控制產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的示例性方法300，諸如控制圖1的產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)100的示例性方法300。方法300還可以結(jié)合圖4的控制系統(tǒng)或控制方案200 的實(shí)施例而運(yùn)行。例如，可以由控制系統(tǒng)200或控制器120施行方法300。為了清楚起見， 下文同時(shí)參照圖1的鍋爐100和圖4的控制系統(tǒng)或方案200來描述方法300。在塊302處，可以獲得或接收指示用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)100的干擾量的信號 208。干擾量可以是用于鍋爐系統(tǒng)100的任何控制變量、受控變量或干擾量，諸如熔爐燃燒器擺動(dòng)位置；蒸汽流量；吹灰的量；阻尼器位置；功率設(shè)定；熔爐的燃料與空氣混合比例； 熔爐的加熱速度；噴霧流；水冷壁蒸汽溫度；相應(yīng)于渦輪的目標(biāo)負(fù)載或?qū)嶋H負(fù)載中的一個(gè)的負(fù)載信號；流溫度；燃料與供水比例；輸出蒸汽的溫度；燃料量；或燃料類型。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)信號208可以相應(yīng)于一個(gè)多個(gè)干擾量。在塊305處，可以確定干擾量的變化率。在塊308處，可以產(chǎn)生指示干擾量的變化率的信號210，并且信號210被提供至諸如主DMC塊222的動(dòng)態(tài)矩陣控制器的輸入。在一些實(shí)施例中，可以由變化率確定器205施行土夬 302、305 和 308。在塊310處，可以基于在塊308處產(chǎn)生的、指示干擾量的變化率的信號210來產(chǎn)生相應(yīng)于最優(yōu)響應(yīng)的控制信號225。例如，主DMC塊222可以基于指示干擾量的變化率的信號 210和相應(yīng)于主DMC塊222的參數(shù)模型產(chǎn)生控制信號225。在塊312處，可以基于由塊310 產(chǎn)生的控制信號225來直接在蒸汽被輸送至渦輪116或118之前控制由產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)100產(chǎn)生的輸出蒸汽的溫度202。 在一些實(shí)施例中，方法300可以包括附加的塊315-328。在這些實(shí)施例中，在塊315 處，相應(yīng)于由塊305確定的干擾量的變化率的信號210也可以被提供至諸如圖4的微分DMC 塊230的微分動(dòng)態(tài)矩陣控制器。在塊318處，可以基于干擾量的變化率來確定增強(qiáng)的量，并且在塊320處，可以產(chǎn)生相應(yīng)于在塊318處確定的增強(qiáng)的量的增強(qiáng)信號或微分信號232。
在塊322處，在塊320處產(chǎn)生的增強(qiáng)或微分信號232和在塊310處產(chǎn)生的控制信號225可以被提供至加法器，諸如圖4的加法器塊238。在塊325處，可以組合增強(qiáng)或微分信號232以及控制信號225。例如，可以將增強(qiáng)信號232與控制信號225相加，或可以以一些其他方式組合它們。在塊3 處，可以基于該組合來產(chǎn)生加法器輸出控制信號，并且在塊 312處，可以基于加法器輸出控制信號來控制輸出蒸汽的溫度。在一些實(shí)施例中，塊312可以包括提供控制信號225至鍋爐系統(tǒng)100中的現(xiàn)場設(shè)備以及基于控制信號225來控制現(xiàn)場設(shè)備，以便轉(zhuǎn)而控制輸出蒸汽的溫度202。注意對于包括塊315-3 的方法300的實(shí)施例， 省略從塊310至塊312的流程，并且方法300可以替代地從塊310進(jìn)行至塊322，如虛線箭頭所示。圖7示出了動(dòng)態(tài)整定諸如圖1的鍋爐系統(tǒng)的產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的控制的方法 350。方法350可與圖4的控制系統(tǒng)或控制方案200的實(shí)施例、與圖5B的誤差檢測單元或塊250的實(shí)施例、與圖5C的函數(shù)f (χ)的實(shí)施例、和/或與圖6的方法300的實(shí)施例相結(jié)合地操作。為清楚起見，下面同時(shí)參照圖1的鍋爐系統(tǒng)100、圖4的控制系統(tǒng)或方案200以及圖5B的誤差檢測單元或塊250來描述方法350。在塊352處，獲得或接收指示產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)(諸如系統(tǒng)100)的輸出參數(shù)或指示產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的輸出參數(shù)的水平的信號。輸出參數(shù)可例如對應(yīng)于由產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的氨的量、產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的鼓輪的水平、產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中的熔爐的壓強(qiáng)、產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中的節(jié)流閥處的壓強(qiáng)、或者鍋爐系統(tǒng)的一些其他經(jīng)量化或經(jīng)測量的輸出參數(shù)。在一個(gè)例子中，輸出參數(shù)可對應(yīng)于由鍋爐系統(tǒng)100所產(chǎn)生的并被提供至渦輪的輸出蒸汽的溫度，諸如圖4的溫度202。在一些實(shí)施例中，指示產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的輸出參數(shù)的信號可由諸如圖4的誤差檢測塊或單元250的誤差檢測塊或單元來獲得或接收。在一些實(shí)施例中，指示產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的輸出參數(shù)的信號可直接由諸如圖4的 DMC塊222的動(dòng)態(tài)矩陣控制塊來獲得或接收。在塊355處，獲得或接收指示相應(yīng)于輸出參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)的信號。例如，該設(shè)定點(diǎn)可為相應(yīng)于鍋爐系統(tǒng)所產(chǎn)生并被提供至渦輪的輸出蒸汽的溫度的設(shè)定點(diǎn)，諸如圖4的設(shè)定點(diǎn) 203。在一些實(shí)施例中，指示設(shè)定點(diǎn)的信號可由諸如圖4的誤差檢測塊或單元250的誤差檢測塊或單元來獲得或接收。在一些實(shí)施例中，指示設(shè)定點(diǎn)的信號可直接由諸如圖4的DMC 塊222的動(dòng)態(tài)矩陣控制塊來獲得或接收。在塊358處，可確定在塊352處所獲得的輸出參數(shù)的實(shí)際值(例如，附圖標(biāo)記202) 與塊355處所獲得的輸出參數(shù)的期望值(例如，附圖標(biāo)記20 之間的差或誤差。例如，在輸出參數(shù)的實(shí)際值202與期望值203之間的差可由誤差檢測塊或單元250中的差塊或單元 250A來確定。在另一例子中，DMC塊222可確定在輸出參數(shù)的實(shí)際值202與期望值203之間的差。在塊360處，可確定在塊358處所確定的差/誤差的幅度或大小。例如，可在塊 360處通過對在塊358處所確定的差取絕對值來確定差的幅度。在一些實(shí)施例中，在塊360 處，圖5B的絕對值塊250C可確定在輸出參數(shù)的實(shí)際值202與期望值203之間的差的幅度。在可選的塊362處，可更改或調(diào)整在輸出參數(shù)的實(shí)際值202與期望值203之間的差的幅度。例如，可通過諸如圖5C中附圖標(biāo)記250F所示的函數(shù)f(x)更改或調(diào)整指示在輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的幅度的信號(例如，由塊360所產(chǎn)生的輸出)。函數(shù)f(x)可接收指示在輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的幅度的信號作為輸入。當(dāng)函數(shù)f(x)在指示差的幅度的信號上操作后，函數(shù)f(x)可產(chǎn)生相應(yīng)于指示輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的經(jīng)更改的或經(jīng)調(diào)整的幅度的信號的輸出。在一些實(shí)施例中，塊362可由誤差檢測塊250、諸如誤差檢測塊250的函數(shù)塊250E 來施行。在一些實(shí)施例中，塊362可由動(dòng)態(tài)矩陣控制塊222來施行。在一些實(shí)施例中，塊 262可以整個(gè)被省略，諸如當(dāng)函數(shù)f(x)為不期望的或不需要的時(shí)候。在一些實(shí)施例中，在方法350中，塊365可直接跟隨塊360。在塊365處，指示輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的經(jīng)更改的或經(jīng)調(diào)整的幅度的信號可用于更改或調(diào)整相應(yīng)于干擾量的變化率的信號，諸如圖4的信號210。 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可如此定義在塊362中所使用的f(x)以使得，當(dāng)輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的幅度增加時(shí)，在塊365處對相應(yīng)于干擾量的變化率的信號的調(diào)整或更改的速率或幅度也增加，而當(dāng)輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的差的幅度減小時(shí)，在塊365處對相應(yīng)于干擾量的變化率的信號的調(diào)整或更改的速率或幅度也減小。對于可忽略的差/誤差，或者對于在產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)100的容差范圍內(nèi)的差/誤差，可完全不調(diào)整或更改相應(yīng)于干擾量的變化率的信號。以這種方式，當(dāng)在輸出參數(shù)的實(shí)際值202和期望值203之間的誤差或差異的幅度在大小上變化時(shí)，相應(yīng)于干擾量的變化率的信號也可在塊365處相應(yīng)地變化，如f(x)所定義的。在塊367處，可將由塊365所產(chǎn)生的經(jīng)更改或經(jīng)調(diào)整的信號提供至DMC塊222。如果相應(yīng)于干擾量的變化率的信號210在塊365處未更改或未調(diào)整，則等同于原始信號210 的控制信號(包含任意期望的增益220)可被提供至DMC塊222。在一些實(shí)施例中，塊365可由DMC塊222來施行。在這些實(shí)施例中，相應(yīng)于f (χ) 的輸出的信號可由DMC塊222在第一輸入處(例如，圖4的附圖標(biāo)記25 接收，并且可被保存在第一寄存器或存儲位置R。相應(yīng)于干擾量的變化率的信號可在第二輸入處(例如，圖 4的附圖標(biāo)記210或220)接收。DMC塊222可比較在Q和R中所存儲的值，并且可確定差的幅度或絕對值?；赒和R之間的差的幅度或絕對值，DMC塊222可確定對干擾量的變化率的調(diào)整或更改的量，并且可產(chǎn)生相應(yīng)于干擾量的經(jīng)更改或經(jīng)調(diào)整的信號。隨后，DMC塊 222可基于相應(yīng)于干擾量的經(jīng)更改或經(jīng)調(diào)整的信號來產(chǎn)生控制信號225。在一些實(shí)施例中，作為由動(dòng)態(tài)矩陣控制塊222施行塊365的替代，可由與DMC塊 222相連的另一塊(未示出)來施行塊365。在這些實(shí)施例中，可基于輸出參數(shù)的實(shí)際值 202和期望值203之間的差的幅度來更改或調(diào)整一干擾量的變化率(例如，圖4的附圖標(biāo)記 210或220)。隨后，相應(yīng)于該干擾量的經(jīng)更改或經(jīng)調(diào)整的信號可作為輸入被提供至DMC塊 222以結(jié)合其他輸入一起來產(chǎn)生控制信號225。在一些實(shí)施例中，圖7的方法350可結(jié)合圖6的方法300來操作。例如，相應(yīng)于該干擾量的經(jīng)更改或經(jīng)調(diào)整的信號(例如，如圖7的塊365所產(chǎn)生的)可被提供至DMC塊222 作為輸入252以用于產(chǎn)生控制信號225。在這一例子中，圖7的方法350可代替圖6的塊 308，諸如圖6和7中所示的連接點(diǎn)A所示出的。圖8示出了防止飽和蒸汽進(jìn)入諸如圖1的鍋爐系統(tǒng)的產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的過熱器部分的方法400。方法400可與圖4或5D的控制系統(tǒng)或控制方案200的實(shí)施例、與圖5E 的防止單元或塊觀2的實(shí)施例、與參照圖5F所討論的g(x)的實(shí)施例、和/或與圖6的方法 300和/或圖7的方法350相結(jié)合地操作。為清楚起見，為清楚起見，下面同時(shí)參照圖1的鍋爐系統(tǒng)100、圖4和5D的控制系統(tǒng)或方案200以及圖5B和5E的防止單元或塊282來描述方法400。在塊310處，可基于指示在產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中所使用的干擾量的變化率的信號來產(chǎn)生控制信號。該控制信號可由動(dòng)態(tài)矩陣控制器來產(chǎn)生。例如，如圖4所示，動(dòng)態(tài)矩陣控制器塊222可基于指示干擾量208的變化率的信號210來生成控制信號225。注意，塊 310也可被包含在圖6的方法300中。在塊405處，可獲得飽和蒸汽溫度。例如，可通過獲得當(dāng)前大氣壓并且由蒸汽表或計(jì)算器基于該大氣壓確定飽和蒸汽溫度來獲得飽和蒸汽溫度。例如，如圖5E所示，蒸汽表 282A可接收指示當(dāng)前大氣壓的信號觀8，可確定相應(yīng)的飽和蒸汽溫度^2B，并且可產(chǎn)生指示相應(yīng)的飽和蒸汽溫度的信號。在塊408處，可獲得中間蒸汽的溫度。例如，可在鍋爐100的、中間蒸汽被提供至過熱器或最終過熱器的位置處獲得中間蒸汽的溫度。在一個(gè)例子中，圖5D中指示當(dāng)前中間蒸汽的溫度的信號158可由比較塊或單元獲得。在塊410處，比較飽和蒸汽溫度與當(dāng)前中間蒸汽溫度以確定溫度差。在一些實(shí)施例中，可確定溫度差的幅度。在一些實(shí)施例中，可確定溫度差的方向(例如，增加或減少)。 例如，如圖5D所示，比較器可接收指示相應(yīng)于飽和蒸汽溫度的信號以及指示當(dāng)前中間蒸汽溫度的信號158，并且比較器可基于這兩個(gè)所接收的信號確定溫度差的幅度和/或方向。在塊412處，可基于塊410處所確定的溫度差來確定對塊310處所產(chǎn)生的控制信號的調(diào)整或更改。例如，諸如圖5E的模糊器的模糊塊或單元可基于指示溫度差的信號來確定對控制信號225B的調(diào)整或更改。在一些實(shí)施例中，對控制信號的調(diào)整或更改可基于溫度差的幅度與一閾值的比較。在一些實(shí)施例中，對控制信號的調(diào)整或更改可基于包含在模糊器單元中的例程、算法或函數(shù)，諸如g(x)(附圖標(biāo)記。在塊415處，可產(chǎn)生相應(yīng)于干擾量的變化率的經(jīng)調(diào)整或經(jīng)更改的控制信號。例如， 模糊器可基于在塊412處所確定的調(diào)整或更改來產(chǎn)生經(jīng)調(diào)整或經(jīng)更改的控制信號 225C0在塊418處，可基于經(jīng)調(diào)整或經(jīng)更改的控制信號來控制中間蒸汽溫度。在圖4的實(shí)施例中，現(xiàn)場設(shè)備122可接收經(jīng)調(diào)整的控制信號225C并且相應(yīng)地響應(yīng)以控制中間蒸汽溫度158。在現(xiàn)場設(shè)備122為噴霧閥的那些實(shí)施例中，基于經(jīng)調(diào)整的控制信號225C，噴霧閥可朝著打開位置或朝著關(guān)閉位置而移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，圖8的方法400可與圖6的方法300相結(jié)合地操作。例如，可在方法300的控制輸出蒸汽溫度312之前執(zhí)行方法400的塊405至418，如圖6和8中的連接點(diǎn)B所示。仍進(jìn)一步地，在此所述的控制方案、系統(tǒng)和方法能夠被分別應(yīng)用至使用與所示出的或在此所述的不同的過熱器和再熱器部分的配置類型的產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)。因此，雖然圖 1-4示出了兩個(gè)過熱器部分和一個(gè)再熱器部分，但是在此所述的控制方案可以用于具有更多個(gè)或更少個(gè)過熱器部分和再熱器部分的鍋爐系統(tǒng)，并且這些鍋爐系統(tǒng)在過熱器和再熱器部分中的每個(gè)內(nèi)使用任何其他類型的配置。此外，在此所述的控制方案、系統(tǒng)和方法并不限于僅控制產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的輸出蒸汽溫度。通過在此所述的控制方案、系統(tǒng)和方法中的任何一個(gè)，可以附加地或替代地控制產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的其他應(yīng)變的過程變量。例如，在此所述的控制方案、系統(tǒng)和方法分別被應(yīng)用于控制用于氧化氮減少的氨的量、鼓輪水平、熔爐壓強(qiáng)、節(jié)流閥壓強(qiáng)、和產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的其他應(yīng)變的過程變量。盡管上述的正文對本發(fā)明的多個(gè)不同實(shí)施例作了詳細(xì)的描述，但是應(yīng)該理解本發(fā)明的范圍應(yīng)該由本專利最后所提出的解釋權(quán)利要求的文字所限定。詳細(xì)的說明只作為示例來解釋而不能描述本發(fā)明的每個(gè)可能的實(shí)施例，描述每個(gè)可能的實(shí)施例是不切實(shí)際的，即使是可能的。能夠使用當(dāng)前的技術(shù)或者也能夠使用本專利提交日之后所開發(fā)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多個(gè)可替代的實(shí)施例，這些仍然處于本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。因此，對此處所描述的或示出的技術(shù)和結(jié)構(gòu)所作的許多修改和變型可以不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，應(yīng)該理解此處所描述的方法和裝置僅僅是說明性的并不限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種防止飽和蒸汽進(jìn)入產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的過熱器部分的方法，包括由動(dòng)態(tài)矩陣控制器，基于指示在所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中使用的干擾量的變化率的信號，產(chǎn)生控制信號；獲得飽和蒸汽溫度和中間蒸汽的溫度，其中在確定輸出蒸汽的溫度的位置的上游來確定所述中間蒸汽的溫度，所述輸出蒸汽由所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生以用于輸送至渦輪；確定在所述飽和蒸汽溫度與所述中間蒸汽溫度之間的差的幅度；基于在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度，調(diào)整所述控制信號；以及基于所述經(jīng)調(diào)整的控制信號，控制所述中間蒸汽的所述溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述中間蒸汽提供至所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的所述過熱器部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度來調(diào)整所述控制信號包括當(dāng)在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度小于閾值時(shí)，調(diào)整所述控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括當(dāng)在所述幅度大于或等于所述閾值時(shí)，放棄調(diào)整所述控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)整所述控制信號包括進(jìn)一步地基于算法來調(diào)整所述控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于以下至少一項(xiàng)獲得所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽的所述溫度包括由所述動(dòng)態(tài)矩陣控制器獲得所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽的所述溫度；確定在所述飽和蒸汽溫度與所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度包括由所述動(dòng)態(tài)矩陣控制器確定在所述飽和蒸汽溫度與所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度； 或者基于在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度來調(diào)整所述控制信號包括由所述動(dòng)態(tài)矩陣控制器基于在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度來調(diào)整所述控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在模糊塊或單元處接收來自所述動(dòng)態(tài)矩陣控制器的所述控制信號，以及其中調(diào)整所述控制信號包括由所述模糊塊或單元調(diào)整所述控制信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，由所述模糊塊或單元調(diào)整所述控制信號包括由包含在所述模糊塊或單元中的算法調(diào)整所述控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括更改包含在所述模糊塊或單元中的所述算法。
10.在產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中使用的模糊器單元，包括第一輸入，用于接收指示在飽和蒸汽與由所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的中間蒸汽之間的溫度差的幅度的信號，其中在確定所述輸出蒸汽的溫度的位置的上游來確定所述中間蒸汽的溫度，所述輸出蒸汽由所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生以用于輸送至渦輪；第二輸入，用于接收由動(dòng)態(tài)矩陣控制器產(chǎn)生的控制信號，所述控制信號基于在所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中所使用的干擾量的變化率；調(diào)整例程，其基于在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽溫度之間的所述差的所述幅度來調(diào)整在所述第二輸入處所接收的所述控制信號；以及輸出，其將所述經(jīng)調(diào)整的控制信號提供至現(xiàn)場設(shè)備以控制所述中間蒸汽的所述溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模糊器單元，其特征在于 所述調(diào)整例程包含閾值；當(dāng)在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽的所述溫度之間的所述差的所述幅度小于所述閾值時(shí)，調(diào)整所述控制信號；以及當(dāng)在所述飽和蒸汽溫度和所述中間蒸汽的所述溫度之間的所述差的所述幅度大于或等于所述閾值時(shí)，不調(diào)整所述控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模糊器單元，其特征在于，所述閾值是可更改的。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模糊器單元，其特征在于，由所述動(dòng)態(tài)矩陣控制器產(chǎn)生所述控制信號進(jìn)一步基于所述輸出蒸汽的所述溫度以及相應(yīng)于所述輸出蒸汽的所述溫度的設(shè)定點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模糊器單元，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備是噴霧閥。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模糊器單元，其特征在于，所述中間蒸汽被提供至所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的過熱器部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的模糊器單元，其特征在于，所述過熱器部分是最終過熱器部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模糊器單元，其特征在于，所述調(diào)整例程是可更改的。
18.產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)，包括 鍋爐，其包括過熱器部分；現(xiàn)場設(shè)備；控制器，其被通信地耦合至所述鍋爐和所述現(xiàn)場設(shè)備；以及控制系統(tǒng)，其被通信地連接至所述控制器以接收指示在所述產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)中所使用的干擾量的信號；所述控制系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)例程，其基于所述干擾量的變化率、由所述過熱器部分產(chǎn)生的輸出蒸汽的溫度、以及相應(yīng)于所述輸出蒸汽的設(shè)定點(diǎn)來產(chǎn)生控制信號；以及基于在飽和蒸汽溫度與被提供至所述過熱器部分的中間蒸汽的溫度之間的差來更改所述控制信號；以及將所述經(jīng)更改的控制信號提供至所述現(xiàn)場設(shè)備以控制所述中間蒸汽的所述溫度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于 所述控制系統(tǒng)包括動(dòng)態(tài)矩陣控制器和飽和防止單元；所述動(dòng)態(tài)矩陣控制器包括第一例程，其產(chǎn)生所述控制信號并將所述控制信號提供至所述飽和防止單元；以及所述飽和防止單元包括第二例程，其接收來自所述動(dòng)態(tài)矩陣控制器的所述控制信號， 基于在所述飽和蒸汽溫度與所述中間蒸汽的所述溫度之間的所述差來更改所述控制信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于，所述飽和防止單元包括第一輸入，其接收指示大氣壓的信號； 蒸汽表，其基于所述大氣壓確定所述飽和蒸汽溫度；比較塊，其確定在所述飽和蒸汽溫度與所述中間蒸汽的所述溫度之間的所述差的幅度并且將指示在所述飽和蒸汽溫度與所述中間蒸汽的所述溫度之間的所述差的所述幅度的信號提供至模糊器單元；以及所述模糊器單元包括所述第二例程。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備是噴霧
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有防止飽和蒸汽進(jìn)入過熱器的蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)矩陣控制。使用動(dòng)態(tài)矩陣控制來控制產(chǎn)生蒸汽的鍋爐系統(tǒng)的技術(shù)包括防止飽和蒸汽進(jìn)入過熱器部分。動(dòng)態(tài)矩陣控制塊使用干擾量的變化率、當(dāng)前的輸出蒸汽溫度、以及輸出蒸汽設(shè)定點(diǎn)作為輸入以產(chǎn)生控制信號。防止塊基于飽和蒸汽溫度和中間蒸汽溫度來更改該控制信號。在一些實(shí)施例中，基于閾值和/或可調(diào)整的函數(shù)g(x)來更改該控制信號。經(jīng)更改的控制信號用于控制現(xiàn)場設(shè)備，其至少部分地影響所述鍋爐系統(tǒng)的中間蒸汽和輸出蒸汽。在一些實(shí)施例中，所述防止塊被包括在所述動(dòng)態(tài)矩陣控制塊中。
文檔編號F22B35/18GK102374520SQ201110236750
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者R·A·貝維里吉, R·J·小沃倫 申請人:愛默生過程管理電力和水解決方案公司