工業(yè)鍋爐熱力除氧器系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

一、熱力除氧器立項(xiàng)的必要性
       通過(guò)對(duì)水電公司熱電廠的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，來(lái)解決除氧系統(tǒng)的自動(dòng)控制，改善熱力除氧器的進(jìn)水溫度，降低熱力除氧器的能耗，提高熱力除氧器運(yùn)行的穩(wěn)定性。
       水電公司熱電廠采用淋盤式熱力除氧器，主要由除氧塔頭、水箱兩大部件組成。規(guī)程中規(guī)定：蒸汽壓力為3.55kg/㎝2,除氧塔頭氣壓保持在0.2kg/㎝2,給水溫度在102-104℃之間，含氧量保持在30微克/公斤以下。我對(duì)一、二電廠的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了實(shí)地考察，充分考慮了除氧系統(tǒng)的運(yùn)行以及未來(lái)電廠對(duì)熱力除氧器穩(wěn)定性的需要、鍋爐給水參數(shù)的具體要求，因熱力除氧器壓力過(guò)低，進(jìn)水溫度低而導(dǎo)致鍋爐給水氧含量過(guò)高，水位波動(dòng)頻繁，不僅妨礙傳熱過(guò)程的有效進(jìn)行，而且會(huì)嚴(yán)重腐蝕各受熱面的金屬壁面，降低給省煤器、水冷壁管的使用壽命，致使鍋爐省煤器、水冷壁管道在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)麻點(diǎn)和穿孔等現(xiàn)象，給電廠運(yùn)行帶來(lái)不安全隱患。因此，對(duì)熱力除氧器的技術(shù)改造迫在眉睫。
二、熱力除氧器主要研究?jī)?nèi)容
       1、熱力除氧器自動(dòng)控制的技術(shù)研究，建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模式。
       2、相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，如熱力除氧器的目標(biāo)溫度和壓力系數(shù)。
       3、設(shè)計(jì)鍋爐單沖量給水控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)給水流量的自動(dòng)控制。
       4、編寫(xiě)運(yùn)行程序、操作程序及有關(guān)電路圖的設(shè)計(jì)。
       5、熱力除氧器的調(diào)試與運(yùn)行。
三、熱力除氧器主要改造項(xiàng)目
       1、在熱力除氧器進(jìn)水管安裝溫度變送器和流量傳感器。
       2、在熱力除氧器安裝水位變送器，檢測(cè)進(jìn)水溫度、進(jìn)水流量、熱力除氧器水位等信號(hào)，保證熱力除氧器溫度在104±1.5℃。
       3、在鍋爐給水管道安裝閥門定位器與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
       4、安裝MCC控制柜，將各點(diǎn)的采樣信號(hào)輸入至計(jì)算處理模塊。
四、熱力除氧器預(yù)期目標(biāo)
       1、熱力除氧器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后，水溫保持在104±1.5℃之間，效果穩(wěn)定，運(yùn)行安全可靠。
       2、在意外情況下，發(fā)生熱力除氧器水位異�，F(xiàn)象可自動(dòng)報(bào)警。熱力除氧器水箱水通過(guò)溢流管排入軟化水箱。
       3、可實(shí)現(xiàn)人工手動(dòng)操作，通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕控制電動(dòng)執(zhí)行器的開(kāi)度。
       4、可顯示電動(dòng)執(zhí)行器的開(kāi)度、蒸汽壓力、溫度，進(jìn)水壓力、溫度，熱力除氧器水溫。
       5、將檢測(cè)信號(hào)傳入計(jì)算處理模塊，以控制熱力除氧器進(jìn)水與加熱蒸汽的水力工況和熱力工況平衡。
五、熱力除氧器經(jīng)費(fèi)構(gòu)成
1、熱力除氧器全自動(dòng)控制設(shè)備
       能和各種熱力除氧器配套使用，全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，適應(yīng)各種復(fù)雜運(yùn)行工況。自動(dòng)控制設(shè)備目前國(guó)內(nèi)外采用的有：機(jī)械式自動(dòng)控制、智能儀表自動(dòng)控制方式。本套設(shè)備應(yīng)用技術(shù)屬于后者，但控制儀表的選擇與匹配不同于一般的儀表控制方式，具有控制精度高、自適應(yīng)能力強(qiáng)，同時(shí)由于配備了PLC可編程控制器，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。
2、閥門定位器與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥
       在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，檢測(cè)儀表將被控變量轉(zhuǎn)換成測(cè)量信號(hào)后，還需送控制儀表，以便控制生產(chǎn)過(guò)程的正常進(jìn)行，使被控變量達(dá)到預(yù)期的要求。執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)的終端控制元件之一，其選型的正確與否對(duì)系統(tǒng)工作的好壞關(guān)系很大。執(zhí)行器的選型主要考慮以下幾個(gè)方面：
       （1）根據(jù)工藝條件，選擇合適的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)型式和材質(zhì)。
       （2）根據(jù)工藝對(duì)象的特點(diǎn)，選擇合適的流量特性。
       （3）根據(jù)工藝變量，計(jì)算出流量系數(shù)，選擇合適的閥門口徑。
       （4）根據(jù)工藝過(guò)程要求，選擇合適的輔助裝置。
       按照以上要求，我選擇閥門定位器與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥配套使用。它接受調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，然后成比例地輸出信號(hào)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)閥），當(dāng)閥門移動(dòng)后，其位移量又通過(guò)機(jī)械裝置負(fù)反饋到閥門定位器，因此定位器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。電/氣閥門定位器具有電/氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器的雙重作用，它接受電動(dòng)調(diào)節(jié)器輸出的4~20mA的直流信號(hào)，輸出20~100Kpa或40~200Kpa的氣動(dòng)信號(hào)，輸入與輸出成線性關(guān)系。
六、總結(jié)
       智能型多功能熱力除氧器控制設(shè)備中采用的智能復(fù)合調(diào)節(jié)器控制儀表具有前饋功能，同時(shí)具有約束補(bǔ)水增量的功能，在保證除氧頭壓力恒定的前提下，逐漸增加補(bǔ)水量，有效保障熱力除氧器的正常工作，維持溫度恒定。
       智能型多功能熱力除氧器控制系統(tǒng)運(yùn)用了人工智能技術(shù)，將熱力除氧器系統(tǒng)的開(kāi)、停車操作由PLC編程控制器來(lái)完成，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)供水、供汽壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)工況不能保證熱力除氧器運(yùn)行或?qū)�熱力除氧器安全造成威脅時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停車，同時(shí)給出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，當(dāng)報(bào)警消失，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。
       智能型多功能熱力除氧器控制系統(tǒng)安全控制措施全面、具有自恢復(fù)特點(diǎn)。如水位控制先接受復(fù)合調(diào)節(jié)器的控制，其次具有高液位停泵（停止供水）控制功能，后有溢流疏水器溢流，由三道防線保障液位不會(huì)超高而形成“泛塔”的危險(xiǎn)工況；同時(shí)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有斷電自復(fù)位（關(guān)閉）的功能，以及溢流疏水的阻汽作用保障在系統(tǒng)斷水、斷電、停汽等危險(xiǎn)工況下，系統(tǒng)具有自保護(hù)作用。
       智能型多功能熱力除氧器控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是穩(wěn)定的汽、水平衡控制以及溢流疏水器的采用。穩(wěn)定的汽、水平衡控制依賴于復(fù)合控制器的前饋功能和可限定補(bǔ)水變化的功能。所謂前饋功能是指當(dāng)補(bǔ)水量發(fā)生變化時(shí)復(fù)合控制器同時(shí)向補(bǔ)汽閥發(fā)出前饋信號(hào)，將補(bǔ)水的變化量迭加到補(bǔ)汽的變化量上；可限定補(bǔ)水變化先是大補(bǔ)水量的限制（限幅），其次為通過(guò)儀表PID的設(shè)置對(duì)補(bǔ)水變化率進(jìn)行的限制（限率），以前饋功能和對(duì)補(bǔ)水的限幅、限率控制形成了以壓力為控制目標(biāo)的汽、水平衡控制技術(shù)。溢流疏水器及真空破壞器的使用保證在因停汽等原因造成熱力除氧器內(nèi)形成短促負(fù)壓時(shí)，熱力除氧器能夠自動(dòng)恢復(fù)工作。智能型多功能熱力除氧器控制系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)是模擬人工智能技術(shù)的應(yīng)用。
       該技術(shù)的應(yīng)用不僅保證了系統(tǒng)的自動(dòng)化，同時(shí)保證了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及安全性能。控制按鈕的互鎖功能，不僅防止誤操作造成的危害，同時(shí)體現(xiàn)了人工智能技術(shù)又是一套家系統(tǒng)，要求操作人員必須遵守操作規(guī)程。