輔汽調(diào)溫調(diào)壓裝置研究

摘 要： 托克托發(fā)電公司煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)減溫減壓裝置采用獨(dú)立的控制儀表進(jìn)行控制。經(jīng)過多年運(yùn)行使用，這些控制儀表大多出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響了整個(gè)煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，擬將減溫減壓控制部分改造為PLC控制，同時(shí)在就地加裝帶觸摸屏控制柜，以方便操作維護(hù)。

關(guān)鍵詞：煙氣調(diào)質(zhì) 減溫減壓 PID調(diào)節(jié) 可靠性

Abstract：Tuoketuo Power Company gas conditioning system temperature and pressure reduction device uses a separate control instrumentation control. After many years of operational use， most of the current failure of these controlinstruments，these problems seriously affected the normal operation of the gas conditioning system， intends to control the temperature and pressure reduction part of the transformation of PLC control， while in-place installation with touch-screen control panel for easy operation and maintenance.

Key words：Flue gas conditioning， temperature and pressure reduction， PID regulation， reliability

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）10-0247-02

一、前言

1.煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)投入背景

托電發(fā)電用的準(zhǔn)格爾煤發(fā)熱量偏低，燃燒后灰樣中SiO2和AI2O3含量高，比電阻高，對(duì)于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電除塵器來說，較難以捕獲，電除塵器效率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，粉塵排放超標(biāo)，造成環(huán)境污染，間接造成引風(fēng)機(jī)葉片嚴(yán)重磨損，威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)介紹

煤在燃燒過程中，其中的硫和氧生成二氧化硫，其中約0.4%-3.0%的二氧化硫在爐膛中被進(jìn)一步氧化成三氧化硫，三氧化硫和煙氣中的水分結(jié)合形成硫酸，以極薄的一層均勻地凝結(jié)于飛灰顆粒的表面。如果煤燃燒產(chǎn)生的SO3恰好和飛灰比例平衡，就會(huì)產(chǎn)生足夠的酸附著在灰顆粒上，提供合適的電阻率以利于飛灰被收集。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)控制三氧化硫噴入速率，通過酸覆蓋層提供恰當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率以調(diào)節(jié)灰顆粒的比電阻以達(dá)最合適的數(shù)值。

3.煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)減溫減壓站改造前狀況

一二期煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)有相對(duì)獨(dú)立的12個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，這12個(gè)節(jié)點(diǎn)用AB的DH-485網(wǎng)絡(luò)連接。分別為#1、#2、#3、#4系統(tǒng)集成箱控制PLC；4臺(tái)就地觸摸屏；硫磺罐控制PLC；以及一二期除灰控制室的各2臺(tái)操作員站。蒸汽減溫減壓控制裝置獨(dú)立工作，沒有接入到DH-485網(wǎng)絡(luò)。其它所有控制設(shè)備均接入了DH-485網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示：

圖1-1 煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

由于DH-485網(wǎng)絡(luò)是早期產(chǎn)品，采用了RS485接口，DH+通訊協(xié)議，通訊速度約為115KBP/S。且通訊距離隨通訊速度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加而減少，通訊速度在115KBP/S時(shí)，通訊距離大約在500米左右。

減溫壓部分就采用了獨(dú)立的控制儀表進(jìn)行控制。經(jīng)過多年運(yùn)行使用，目前這些控制儀表大多出現(xiàn)故障，難于使用，嚴(yán)重影響了整個(gè)煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，將減溫減壓控制部分改造為PLC控制。

二、減溫減壓裝置系統(tǒng)組成

1.減壓系統(tǒng)

減壓系統(tǒng)中主要包括減壓閥（減溫減壓閥）、節(jié)流孔板，其作用主要是減壓。

2.安全保護(hù)系統(tǒng)

主要包括彈簧安全閥、主安全閥、沖量安全閥，其作用是當(dāng)管內(nèi)蒸汽壓力超過一定值時(shí)泄壓，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。

3.減溫系統(tǒng)

減溫系統(tǒng)中各承壓元件有噴嘴、止回閥、給水調(diào)節(jié)閥、截止閥、節(jié)流閥以及節(jié)流裝置，管路系統(tǒng)有文丘里氏管及擴(kuò)散管。

三、減溫減壓裝置投入使用前檢查及調(diào)試

按現(xiàn)場(chǎng)接線圖檢查各現(xiàn)場(chǎng)傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、水泵與控制柜間接線是否正確。

檢查進(jìn)出口熱電阻及壓力變送器是否裝反，一般進(jìn)口量程高于出口量程。

水泵通電前必須注滿水將全部空氣排出，以免空運(yùn)轉(zhuǎn)將水泵機(jī)械密封燒壞。

在確認(rèn)水泵注滿水后，給水泵通電，檢查水泵是否正轉(zhuǎn)。如反轉(zhuǎn)，關(guān)閉水泵將任意兩相電源調(diào)換即可。檢查完畢關(guān)閉水泵。

觸摸屏切換為手動(dòng)狀態(tài)，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，檢驗(yàn)閥門是否能正常全行程開關(guān)。以檢驗(yàn)調(diào)節(jié)回路中的儀器元件是否正常。

手動(dòng)調(diào)節(jié)滿足要求的情況下，方可通入自動(dòng)（自動(dòng)調(diào)試通過）。

1.預(yù)熱

開啟裝置出口的旁通閥或疏水閥，緩慢打開入口閘閥，保持壓力在0.05MPa以內(nèi)，預(yù)熱30分鐘。目的：暖管，清空管內(nèi)雜質(zhì)及冷凝水。

2.減壓調(diào)試

在二次壓力調(diào)節(jié)儀上手動(dòng)將閥位調(diào)整到10%左右（避免減壓閥動(dòng)作過慢以至安全閥起跳），緩慢開大進(jìn)口閘閥，注意二次壓力調(diào)節(jié)儀顯示值，當(dāng)二次壓力接近目標(biāo)值時(shí)，將二次壓力調(diào)節(jié)儀切換到自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，繼續(xù)緩慢開大閘閥，觀察系統(tǒng)的調(diào)壓能力，直至各參數(shù)達(dá)到要求。

3.減溫調(diào)試

通過二次溫度調(diào)節(jié)儀手動(dòng)調(diào)整給水調(diào)節(jié)閥位到10%，當(dāng)二次蒸汽溫度接近目標(biāo)值時(shí)，開水泵并將二次溫度調(diào)節(jié)儀切換到自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，觀察系統(tǒng)的調(diào)溫能力，直至各參數(shù)達(dá)到要求。

四、減溫減壓裝置PID參數(shù)整定

由于PID算法簡(jiǎn)單、魯棒性好和可靠性高而被廣泛地應(yīng)用于過程控制和運(yùn)動(dòng)控制中。將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，用這一控制量對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，這樣的控制器稱PID控制器。 在控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID控制。

該系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對(duì)象組成。 r（t）是給定值， y（t）是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差e（t）

e（t）=r（t）-y（t）

e （t）作為PID控制的輸入，u（t）作為PID控制器的輸出和被控對(duì)象的輸入。所以模擬PID控制器的控制規(guī)律為

u（t） =Kp [e（t） + dt+Td ]

其中：Kp 控制器的比例系數(shù)

Ti-- 控制器的積分時(shí)間，也稱積分系數(shù)

五、常見故障分析及處理方法

1.執(zhí)行器振蕩

如果是減壓閥執(zhí)行器振蕩，則可能是二次壓力調(diào)節(jié)儀死區(qū)太小，將PID參數(shù)中的sd值調(diào)大（一般設(shè)為2左右，即死區(qū)為2%）（應(yīng)先檢查電機(jī)剎車及位發(fā)信號(hào)是否正常）。如果是給水調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器振蕩（指在二溫度調(diào)節(jié)儀手動(dòng)時(shí)，執(zhí)行器仍上下擺動(dòng)），則給水調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器死區(qū)太小，須適當(dāng)增大該執(zhí)行器dF值。

2.執(zhí)行器不動(dòng)作

若為開關(guān)量執(zhí)行器不動(dòng)作（一般是減壓閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)），則可能是二次壓力調(diào)節(jié)儀對(duì)應(yīng)的可控硅損壞，需更換二次壓力調(diào)節(jié)儀；也可能是執(zhí)行器電源零線及相線接反了。

執(zhí)行器故障，檢查執(zhí)行器是否損壞，先斷開電源，通過執(zhí)行器手輪將閥位調(diào)整到中間位置，接通執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源，用帶良好絕緣外殼的導(dǎo)線給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反行接線端子通電（即反行接線端子接相線），則執(zhí)行機(jī)構(gòu)反行（閥門反裝時(shí)是正行），接著斷開反行接線端子的電源，給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正行接線端子通電（即正行接線端子接相線），則執(zhí)行機(jī)構(gòu)正行（閥門反裝時(shí)是反行）。若以上正行和反行動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)且閥位反饋信號(hào)正常（一般為4-20mA的直流電流輸出，中間位置對(duì)應(yīng)的輸出為12mA左右），則可確認(rèn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是好的。一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)請(qǐng)接上電源并在輸入信號(hào)端子上輸入4-20mA的直流電流（注意信號(hào)的正負(fù)極），當(dāng)輸入信號(hào)與閥位反饋有較大差值時(shí)（0.48mA以上）時(shí)，觀察執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否動(dòng)作，且動(dòng)作停止時(shí)控制輸入與閥位反饋輸出是否一致（誤差應(yīng)小于0.24mA）。

若執(zhí)行器反向動(dòng)作，

a、PID儀表正反作用設(shè)錯(cuò)

b、若為開關(guān)量執(zhí)行器（一般是減壓閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)），則可能是正行信號(hào)線和反行信號(hào)線接反，將兩根線互換即可

3.二次溫度離設(shè)定值漂移擺動(dòng)過大

蒸汽參數(shù)不穩(wěn)定，流量太小，因流量太小而震蕩時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)閥入口處的節(jié)流閥及回水閥，使調(diào)節(jié)閥前后壓差合適，從而改善調(diào)節(jié)效果。

六、總結(jié)

本裝置應(yīng)用于煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的減溫減壓站控制裝置，其包括自減溫系統(tǒng)、減壓系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)，本次改造在就地加裝PLC控制柜及操作屏，提高了設(shè)備的可靠性，降低維護(hù)難度，方便操作、控制和使用；該裝置的投入以保證硫磺管道伴熱蒸汽溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)，避免硫磺在輸送管道中冷凝結(jié)晶，維持伴熱蒸汽溫度正常，是煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)投入使用噴射燃燒的必要條件，保證粉塵排放合格，降低對(duì)環(huán)境的污染，滿足國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，同時(shí)保障機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：杜志超（1988-），男，助理工程師，本科，從事發(fā)電廠集控、輔控運(yùn)行工作。