鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的自動控制方案分析與研究

楊寧

（華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261200）

1 鍋爐補(bǔ)給水的概況及重要性

1.1 概況

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鍋爐的蒸汽參數(shù)和容量較以往來說都有了很大的提高，對鍋爐運行的可控制性和安全性會直接影響到我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。氣和水系統(tǒng)的運行質(zhì)量如存在問題，可能導(dǎo)致出現(xiàn)鍋爐爆管、汽輪機(jī)的有關(guān)設(shè)備結(jié)垢和腐蝕等問題，不但對工作人員的安全生產(chǎn)帶來影響，還會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的損失。對鍋爐的補(bǔ)給水進(jìn)行處理，也是減少發(fā)生安全問題的必要手段之一。我們對鍋爐水進(jìn)行簡單的歸納，大致分為：原水、軟化水、凈化水、補(bǔ)給水、回水、排污水、冷卻水等。

1.2 重要性

通過長期的實踐證明，鍋爐的給水質(zhì)量會直接影響到自身和其熱力系統(tǒng)，會對鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定運行帶來巨大的影響。補(bǔ)給水通常是選用地下水、地表水或者天然水，這些水里都含有大量的鈉鹽、鎂鹽、鈣鹽離子，在經(jīng)過加熱之后，會對鍋爐的熱力面帶來危害，使得熱力面被腐蝕、積鹽、結(jié)垢等，使鍋爐的傳熱效率受到阻礙，阻塞水管，直接導(dǎo)致熱面金屬的溫度過高而造成損壞，比如爆管和鼓包等情況。此外，還會產(chǎn)生一定量的金屬腐蝕，進(jìn)而減少鍋爐的壽命。由此可見，做好對鍋爐的補(bǔ)給水的處理非常必要。

2 鍋爐補(bǔ)給水的主要工藝流程

本文所針對的鍋爐是以采用超濾、反滲透以及加上離子交換系統(tǒng)的鍋爐補(bǔ)給水的處理，對此，我們提出了自動化的控制方案。其主要工藝流程是：由主廠房的生水加熱器加熱出水，出水經(jīng)過生水箱里的生水泵運送到自動清洗過濾器進(jìn)行超濾，超濾結(jié)束后的水會流到超濾產(chǎn)水箱里，再由清水泵運送到保安過濾器，通過反滲透的高壓泵進(jìn)行處理，處理之后由中間水泵運輸?shù)疥栯x子的交換器和陰離子交換器，最后進(jìn)入除鹽水箱。根據(jù)這個工藝流程，大致可以把整個過程分為以下幾個系統(tǒng)：預(yù)處理、超濾處理、反滲透處理、膜處理、離子交換等。

3 自動控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 對儀表和配置進(jìn)行選擇

根據(jù)工廠的管理和相關(guān)的工藝流程的需要，要對鍋爐裝配合理的在線儀表，使儀表正確顯示出設(shè)備的工作狀態(tài)和工藝的具體參數(shù)。儀表的種類也非常多，大概包括了壓力儀表、分析儀表、液位儀表、流量儀表、溫度儀表等。這些儀表都可以運用于鍋爐對補(bǔ)給水的處理，其中流量和壓力的儀表應(yīng)用范圍最廣。對壓力進(jìn)行測量的儀表主要分為遠(yuǎn)傳壓力的變送器、壓力開關(guān)以及就地指示的壓力表。每臺泵的出口都會設(shè)置耐震性就地壓力表，如果介質(zhì)帶有一定的腐蝕性，就要選擇隔膜壓力表。

反滲透的裝置在所有的進(jìn)出水口都應(yīng)該安裝就地壓力表，以便于對運行壓力加以監(jiān)控。在反滲透的高壓泵入口安裝低壓力的開關(guān)，出口安裝高壓力的開關(guān)，就可以方便在進(jìn)水時出現(xiàn)水壓偏低的情況，實現(xiàn)報警停泵，出水口的壓力過高，在持續(xù)一段時間不恢復(fù)正常時，也可以報警停泵。在保安過濾器的進(jìn)出水口，設(shè)置壓力開關(guān)或者差壓表，可以便于及時發(fā)現(xiàn)濾芯的堵塞情況，進(jìn)行及時的處理和更換。在超濾的進(jìn)出水口、反滲透的出入水口，還要安裝壓力的變送器。

流量的測量儀表通常會選用差壓式和電磁流量計。電磁的流量計對于介質(zhì)的要求是其必須具備導(dǎo)電的能力，且電導(dǎo)率要大于閾值，低于閾值就會出現(xiàn)巨大的測量誤差。在選擇電磁流量計時，要根據(jù)相應(yīng)的工藝介質(zhì)來選擇合適的電極，不含腐蝕性的水最好是選用不銹鋼的電極，安裝的位置要便于查看，若是由于管道的位置不佳，則應(yīng)該選擇分體的電磁流量計，把傳感器和變送器分開，便于查看。電磁流量計要具有良好的接地性。鍋爐的補(bǔ)給水在進(jìn)行反滲透處理前，都可以選用電磁流量計。

在通過反滲透的系統(tǒng)后，水的整體的導(dǎo)電率會變低，這時，選用差壓式的流量計就尤為合適。差壓式的流量計包括了巴類、孔板類的流量計等。流量儀表的安裝和設(shè)置要注意滿足前后直管段的需求。在鍋爐的補(bǔ)給水過程中，超濾后的水、泵出口的母管、離子交換的設(shè)備的出水口、反滲透進(jìn)水口等，都要安裝流量儀表，分別對每個過程的流量進(jìn)行監(jiān)控。

鍋爐的補(bǔ)給水的處理過程中會存在一些水箱和水池等，要根據(jù)實際情況科學(xué)的選用液位計。開放式水池可以安裝超聲波的液位計，這種液位計的穩(wěn)定性良好，測量的精確度比較高，在不與介質(zhì)接觸的情況下就可以完成測量；在藥罐上就要安裝磁翻板式液位測量表，該儀表可以明顯的顯示就地的指示，還可以把液位的開關(guān)量和模擬量的信息傳至控制系統(tǒng)。對室外的水箱，則可以安裝靜壓式的液位計。在對水的處理過程中，對于各種成分含量的測量也特別重要，它可以反映出水質(zhì)的好壞，比如對水里電導(dǎo)率、濁度、硅的含量等都會做出具體的顯示。

3.2 對控制系統(tǒng)配置的選擇

要根據(jù)實際的輸入和輸出的點數(shù)以及具體的控制功能的要求，進(jìn)行適合的控制系統(tǒng)的選擇。在使污水的處理過程實現(xiàn)自動化的過程中，PLC和DCS系統(tǒng)都發(fā)揮了關(guān)鍵作用，這2個系統(tǒng)都結(jié)合了控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)。目前，污水處理廠的自控系統(tǒng)中最為常見的3種形式：PLC控制、現(xiàn)場總線以及DCS系統(tǒng)，3種系統(tǒng)適用的規(guī)模都不同。

現(xiàn)場總線的系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)適合于廠區(qū)的規(guī)模大、控制點多的系統(tǒng)，PLC則適合于小型的、控制點集中的系統(tǒng)。DCS的系統(tǒng)常用于模擬量大，且閉環(huán)控制比較多的系統(tǒng)；現(xiàn)場總線的系統(tǒng)的優(yōu)點在于適合特別分散和控制點少的系統(tǒng)。從維護(hù)和施工的角度來看，以往的DCS的布線的工作范圍比現(xiàn)場的總線系統(tǒng)大。此外，現(xiàn)場的總線系統(tǒng)的另外一個優(yōu)點是擴(kuò)展方便、開發(fā)性較好。

由于鍋爐的補(bǔ)給水的工藝流程比較長，布置又相對集中，因此常常采用集散式的控制，大多采取DCS式的控制系統(tǒng)，如果有距離比較遠(yuǎn)，又比較集中的控制設(shè)備，則可以考慮遠(yuǎn)程的IO站。這種系統(tǒng)是在綜合大樓設(shè)置一個中央控制室，再根據(jù)控制的規(guī)模和本廠的工作人員的具體設(shè)置，配套2～4個操作員的控制站加以執(zhí)行控制命令。

4 具體事例分析

以我國某市的電熱廠為例，該廠熱網(wǎng)的補(bǔ)給水的處理系統(tǒng)以及2×350MW的鍋爐最后的規(guī)模確定為100t/h，對水的處理工藝，采用超濾＋離子交換＋反滲透的方法，具體的要求如下。

（1）按照鍋爐補(bǔ)給水的主要工藝流程來配備必須的流量、水質(zhì)分析以及液位等不同類型的用于檢測的儀表。

（2）保證所有的電氣設(shè)備以及檢測儀表的正常運行，運行的信號要可以正常的顯示和傳送。

（3）根據(jù)電氣設(shè)備的實際運行需求和相關(guān)工藝參數(shù)的要求，對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。

該項目根據(jù)其實際的工藝需求，安裝了必要的測量儀表。其中就地壓力表為95套，壓力開關(guān)7套，差壓或壓力變送器為25套，靜壓式的液位計7套，磁翻板的液位儀23套，孔板式流量計14套，電磁的流量計12套，濁度儀表4套，電導(dǎo)儀表10套、pH儀表3套等。

5 結(jié)語

對鍋爐補(bǔ)給水的過程加以實現(xiàn)自動化控制，目的在于使得全部的水處理系統(tǒng)可以得到安全和可靠的運行，以保證出水的水質(zhì)質(zhì)量，提高相關(guān)工作人員的工作效率，降低物料和能源的消耗。

[1]肖冰.鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的自動控制設(shè)計[J].自動化與儀器儀表,2013,(6):40-42.

[2]秦艾思.鍋爐補(bǔ)給水自動控制研究[D].黑龍江大學(xué),2010.

[3]車千里.干熄焦鍋爐鍋筒給水自動控制系統(tǒng)[D].東北大學(xué),2013.

[4]蔡儲亮,江輝.火電廠鍋爐補(bǔ)給水的仿真系統(tǒng)[J].動力工程,2006,26(5):666-669.

[5]姜靖雯,黃濤.鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)廢水用于脫硫工藝水的嘗試[J].廣東電力,2009,22(10):38-41.

[6]孫帥.鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)及不良水質(zhì)的常見病害[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2014,(14):90-91.