給水加氨自動控制優(yōu)化

鮑文東 劉鳳雨 呼斯樂

[摘? ? 要 ]文章通過對京能康巴什熱電（以下簡稱康電）1、2號機(jī)組實(shí)行一點(diǎn)式自動加藥時(shí)出現(xiàn)給水pH值波動較大的原因進(jìn)行深度分析，通過增加凝結(jié)水、給水流量、機(jī)組負(fù)荷反饋信號、不斷優(yōu)化自動加氨控制參數(shù)及控制程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)組給水加氨自動控制，達(dá)到穩(wěn)定給水pH值、提高給水質(zhì)量、降低熱力設(shè)備腐蝕的目的。

[關(guān)鍵詞]給水加氨;自動控制;優(yōu)化改造

[中圖分類號]TM621.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）11–000–02

[Abstract]This paper deeply analyzes the causes of feed water pH value fluctuation of Jingneng Kangbashi thermal power （hereinafter referred to as Kangdian）units 1 and 2 in the implementation of one-point automatic dosing. By increasing condensate， feed water flow， unit load feedback signal， and continuously optimizing automatic ammonia dosing control parameters and control procedures， the automatic control of feed water ammonia dosing of the unit is realized， so as to achieve stable ammonia dosing Water pH value， improve the quality of water supply， reduce the purpose of thermal equipment corrosion.

[Keywords]feed water ammoniation; automatic control; optimization and transformation

康電2×350 MW超臨界直流爐機(jī)組于2014年全部投產(chǎn)運(yùn)行，工程設(shè)計(jì)為給水自動加氨系統(tǒng)，一級加氨為凝結(jié)水加氨和二級加氨為給水加氨兩部分;一級加氨點(diǎn)在高速混床出口母管，二級加氨點(diǎn)在除氧器出口。2019年電力控股公司根據(jù)部分發(fā)電機(jī)組在檢修過程中出現(xiàn)的異常情況，下發(fā)汽水預(yù)警要求在正常運(yùn)行情況下實(shí)行一點(diǎn)式加藥方式，但是由于控制系統(tǒng)不滿足要求，運(yùn)行時(shí)給水系統(tǒng)pH值波動較大，不能正常投入，經(jīng)運(yùn)行技術(shù)人員和熱控專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行認(rèn)真分析和討論，制定有效的解決方案，利用機(jī)組C級檢修機(jī)會對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行升級優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)一點(diǎn)式加氨自動調(diào)節(jié)。

1 鍋爐給水加氨系統(tǒng)及概況

1.1 加氨設(shè)備系統(tǒng)概況

2臺機(jī)組加藥間布置在汽機(jī)房零米處，設(shè)置1套公用加氨系統(tǒng)，加氨計(jì)量箱為一用一備，凝結(jié)水、給水加氨計(jì)量泵均為變頻計(jì)量泵，兩用一備，原藥劑為濃度大于25%的分析純氨水，配藥水源為除鹽水，配制時(shí)經(jīng)噴射器抽吸配制成5%的氨水注入計(jì)量箱備用。

1.2 加氨自動功能現(xiàn)狀概述

凝結(jié)水經(jīng)過高速混床100%的處理后，給氫電導(dǎo)率小于0.1 μs/cm，熱力系統(tǒng)中的二氧化碳的含量基本為零，已經(jīng)達(dá)到了高純水的水平，在這種情況下，給水的電導(dǎo)率、pH之間有著嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系。二者之間的關(guān)系式為：pH=8.566+l gK（K為電導(dǎo)率，單位μs/cm），從中只要測量出一個(gè)數(shù)據(jù)，就可以求出另外一個(gè)數(shù)據(jù)。

給水自動加氨的主要是要將除氧器入口和省煤器入口的pH值控制在9.3～9.5之間，但由于pH信號滯后性大，不利于控制;而電導(dǎo)率響應(yīng)快，且能真實(shí)地反映pH值的變化，所以采用除氧器入口和省煤器入口的電導(dǎo)率的給定值通過PID控制運(yùn)算來調(diào)節(jié)加氨量。達(dá)到控制pH值在規(guī)定范圍內(nèi)。通過pH值，轉(zhuǎn)換4～20 mA的模擬量信號輸出至計(jì)量泵變頻器上，與給定值比較，差值經(jīng)過PID運(yùn)算后，輸出自動調(diào)節(jié)信號控制加氨計(jì)量泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率至相對應(yīng)的PH值，實(shí)現(xiàn)對加氨量的自動控制，確保熱力系統(tǒng)含氨量在正常范圍內(nèi)變動調(diào)節(jié)。

機(jī)組啟動時(shí)進(jìn)行手動控制，正常運(yùn)行時(shí)采用兩點(diǎn)式加藥方式進(jìn)行調(diào)整比較平穩(wěn)，實(shí)行一點(diǎn)式加藥方式只能在凝結(jié)水精處理高速混床出口母管一點(diǎn)進(jìn)行加藥。由于加藥控制系統(tǒng)與主機(jī)運(yùn)行控制系統(tǒng)不同區(qū)域，不能直接取信號，導(dǎo)致現(xiàn)使用的控制方式和程序不能滿足實(shí)際要求，汽水系統(tǒng)pH值波動較大，不能正常投入自動運(yùn)行。

2 給水加氨pH值波動較大的原因剖析

（1）由于集中取樣裝置布置在2號汽機(jī)房零米擴(kuò)建端，1號機(jī)化學(xué)在線儀表取樣管線長達(dá)80多m，2號機(jī)化學(xué)在線儀表取樣管線長達(dá)30 m以上，樣水從取樣點(diǎn)到樣水在線分析儀表需要5～10 min，所以當(dāng)前加藥量的大小影響比電導(dǎo)的變化，需要在5～10 min之后才能反饋出來，并且2臺機(jī)組的滯后時(shí)間還有所不同。

（2）康電為350 MW供熱機(jī)組，近年來地方電網(wǎng)公司經(jīng)常需要進(jìn)行調(diào)峰，高峰時(shí)出力為100%，低谷時(shí)出力為50%，從高峰到低谷的時(shí)間一般在40 min左右;負(fù)荷變化率較大。

（3）雖然可以依據(jù)電導(dǎo)率和pH值變化通過增減計(jì)量泵的運(yùn)行頻率來調(diào)節(jié)加氨量的大小，但是計(jì)量泵的出藥量跟頻率卻不是成正比的，這就造成單一靠凝結(jié)水電導(dǎo)率和pH值作為閉環(huán)控制加藥量是無法滿足控制要求的，還需要通過凝結(jié)水流量和負(fù)荷升降率進(jìn)行前饋信號來控制加藥量。

3 針對以上問題采取的主要對策

（1）控制系統(tǒng)引入凝結(jié)水流量信號作為PID的前饋信號，由于凝結(jié)水流量信號能實(shí)時(shí)的反映負(fù)荷的大小及變化趨勢。通過反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)將計(jì)量泵的機(jī)械行程設(shè)置在85%時(shí)，計(jì)量泵的頻率與出藥量的線性關(guān)系比較穩(wěn)定;然后觀察負(fù)荷在升降變化過程時(shí)，凝結(jié)水流量以及加藥計(jì)量泵的運(yùn)行頻率，并且運(yùn)算出他們之間的比例關(guān)系，這樣通過前饋信號運(yùn)算值可以在負(fù)荷變化的情況下，將計(jì)量泵頻率控制在合適的范圍內(nèi)。

（2）控制系統(tǒng)引入機(jī)組負(fù)荷信號，機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)可核算出變化率，康電鍋爐為直流鍋爐，機(jī)組機(jī)負(fù)荷變化速率較為穩(wěn)定，機(jī)組負(fù)荷17.5～300 MW時(shí)負(fù)荷變化速率為6 MW/min，300～330 MW時(shí)負(fù)荷變化速率為5 MW/min，330～350 MW時(shí)負(fù)荷變化速率為4 MW/min，通過負(fù)荷速率，來分段設(shè)置閉環(huán)PID的參數(shù)值，用PID將計(jì)量泵頻率控制在合適的數(shù)值。以下是PID參數(shù)的整定過程。

計(jì)量泵的輸出頻率=前饋信號運(yùn)算量（主調(diào)）+閉環(huán)PID運(yùn)算量（輔調(diào)）;前饋信號運(yùn)算量=前饋信號×負(fù)荷段系數(shù)，閉環(huán)PID運(yùn)算量=電導(dǎo)率值PID計(jì)算量。首先根據(jù)負(fù)荷量將給水流量的前饋信號作用于計(jì)量泵的頻率，使其控制在適合的范圍及計(jì)量泵頻率調(diào)整速率;前饋信號可以消除目標(biāo)值的時(shí)間滯后，但由于計(jì)量泵工作效率與頻率的不線型性，所以光靠前饋信號是無法將目標(biāo)值控制在我們設(shè)置的值范圍，圖1為控制原理圖。

4 優(yōu)化效果

自動加氨系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，運(yùn)行情況穩(wěn)定，任取一次機(jī)組負(fù)荷大幅調(diào)整時(shí)凝結(jié)水和給水pH值的運(yùn)行趨勢圖進(jìn)行對比。圖2為優(yōu)化前、后曲線對比圖。

加氨自動控制系統(tǒng)優(yōu)化后，加氨控制系統(tǒng)平穩(wěn)，解決了一點(diǎn)式加氨給水pH值波動大的突出問題，同時(shí)為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障，經(jīng)濟(jì)性也得到很大提高。

5 建議

從系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)來看，效果比較明顯，但因設(shè)備自動化程度的提高也提升了在線控制指表計(jì)的真實(shí)、準(zhǔn)確性，在運(yùn)行過程中，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)pH表、電導(dǎo)率表及pH電極探頭是否有故障，并定期對其進(jìn)行校驗(yàn)和實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。發(fā)現(xiàn)儀表精度下降，pH電極探頭準(zhǔn)確度下降應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修或更換。

6 結(jié)束語

控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，能夠及時(shí)、可靠、準(zhǔn)確地完成機(jī)組給水系統(tǒng)pH值的自動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)加氨量實(shí)時(shí)、微量的變化調(diào)整，運(yùn)行穩(wěn)定。徹底解決了一點(diǎn)式加氨給水pH值波動大對機(jī)組帶來的負(fù)面影響，提高了水汽品質(zhì)，有效防止了鍋爐給水系統(tǒng)的腐蝕。

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