郭　磊 趙　磊 王德帥 劉　媛 劉　佳 李寶鋼

（天津電氣科學研究院有限公司）

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火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水加酸控制系統(tǒng)實例

郭磊 趙磊 王德帥 劉媛 劉佳 李寶鋼

（天津電氣科學研究院有限公司）

摘要：冷卻水占火力發(fā)電廠整體用水量的七成，通過提高濃縮倍率的方法，以達到降低水資源的消耗同時，要保證水質(zhì)不結(jié)垢、不腐蝕、保證循環(huán)水系統(tǒng)安全穩(wěn)定地工作。同時針對老設(shè)備是人工加酸，重力加酸的方式進行自動化、可視化的改造，增加觸摸顯示屏作為上位機，進行遠距離操作和現(xiàn)場狀態(tài)的實時反饋。新系統(tǒng)更好地保障了生產(chǎn)安全，消除了人工加酸的安全隱患，降低了勞動強度，同時PH值控制更加平穩(wěn)，安全報警體系更加健全。該系統(tǒng)的應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水；加酸處理；自動控制系統(tǒng)；可視化操作

1 項目背景

本系統(tǒng)是“四平熱電廠二期擴建工程2×350MW機組等級亞臨界供熱機組—鍋爐補給水處理、循環(huán)水處理加藥裝置”項目中的循環(huán)水加酸系統(tǒng)改造。原系統(tǒng)設(shè)備比較簡單原始，即采用重力投加方式，由人工手動調(diào)節(jié)閥門改變投加量，采樣時間為2h，由化驗員去現(xiàn)場凝汽器旁取樣，檢測PH值，再判斷目前加酸量是否合適。原系統(tǒng)存在以下問題：重力加酸量非線性；人員加酸只能憑經(jīng)驗，誤差大；操作地點距離工作室較遠，勞動強度大；儲酸罐容量過小，且無剩余酸量顯示，易延誤加酸。上述問題導致原系統(tǒng)運行效果不良，使循環(huán)冷卻水堿性加大，負硬度增加，導致阻垢劑效能降低，易使汽輪機凝汽器銅管結(jié)垢，進而使汽輪機效率降低，浪費大量能源。為改善這種狀況，進行了新的循環(huán)水加酸系統(tǒng)的設(shè)計。

2 系統(tǒng)總體介紹

循環(huán)冷卻水分為兩個冷卻塔，故新系統(tǒng)設(shè)計為雙路循環(huán)水自動加酸系統(tǒng)。新系統(tǒng)中包含：一個卸酸泵，一個卸酸罐，負責將化工廠送來的硫酸打入儲酸罐中；兩個儲酸罐分別對兩個冷卻塔提供濃硫酸；每一個儲酸罐都對應(yīng)一個智能PH值儀表和兩套加酸裝置；每一套加酸裝置都包含一個變頻器、一個計量泵，一個緩沖器。電氣回路增加一個PLC和一個觸摸屏進行控制。系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)整體流程示意

2.1 加酸管道回路

原系統(tǒng)加酸罐儲量太小，不滿足新系統(tǒng)的要求，故添加一個卸酸泵和一個容積0.6m3的卸酸罐，將化工廠送來的酸通過泵自動充到兩個容積12.5m3的儲酸罐，避免人工加酸的潛在危險。儲酸罐內(nèi)置一個磁?。ǚ蚴剑┮何挥?，將罐內(nèi)硫酸液位信號變送到PLC中，用以在觸摸顯示屏上顯示和完成低液位報警提示。每一個儲酸罐出酸位置都配兩套加酸裝置，添加的硫酸需經(jīng)過一個緩沖器，將加入的濃硫酸和循環(huán)水充分混合。管道在加酸位置后50m處增加一個U型管道用于智能PH值儀表采集取樣。

2.2 電氣回路

PH值取樣在管道加酸點后50m處，將管道中循環(huán)水的PH值變?yōu)?～20mA的標準傳輸信號送到PLC中，PLC通過A/D模塊讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)PID程序運算后，通過D/A模塊同樣給出4～20mA信號到加酸裝置中，完成一個加酸的PID閉環(huán)控制。同時采用觸摸屏作為上位機，方便地進行狀態(tài)實時監(jiān)測和應(yīng)急手動控制?？刂朴肞LC選用的是臺達的DVP-ES2，具有體積小巧，I/O口多，擴展模塊豐富，具有RS232和RS485通訊端口，與觸摸屏兼容性良好。

加酸方式分為自動和手動兩種控制方式，自動情況下加酸量的多少主要由兩處控制，一個是接到PLC輸出信號的變頻器控制，一處是和隔膜計量泵配套的沖程調(diào)節(jié)器。計量泵每一次的流體泵出量決定了其計量容量，在一定的有效隔膜面積下，泵的輸出流體的體積流量正比于沖程長度和沖程頻率。這樣控制的好處在于可以不通過改變PID參數(shù)的情況下，人工可以干預加酸量的多少，用于應(yīng)對突發(fā)情況，設(shè)備正常工作時沖程設(shè)為定值。手動控制系統(tǒng)相對簡單，采用的變頻器是富士電機的FVR-E9S變頻器自帶手動功能，在變頻器上接一個電位器到控制面板，變頻器的輸出頻率由電位器給定。每一個儲酸罐對應(yīng)兩套加酸裝置，一套為常用，一套為備用，確保正常生產(chǎn)的需求。

2.3 上位機功能

觸摸屏選用的是上海富菱自動化科技有限公司的MT506SeView 觸摸屏，屏幕反應(yīng)靈敏且與PLC兼容性好。在觸摸屏的軟件編寫上，根據(jù)實際功能的需要，軟件主要分三大模塊：變頻器的控制、計量泵的控制、實時狀態(tài)的顯示，整體流程如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)觸摸屏軟件流程

2.4 算法

算法采用的是 PID控制，系統(tǒng)采樣周期是2s，每1min，將接受到的30個數(shù)據(jù)進行處理，將誤報值進行篩選后，取平均值進行PID運算，故系統(tǒng)的控制周期是1min。由PH值的特性可知，在中性點時一點點的酸或者堿都會對PH值產(chǎn)生很大的影響，故控制PH值在8.0～8.8之間，當PH值低于8.0時，系統(tǒng)給出加酸裝置關(guān)閉信號，當PH值高于8.8時，系統(tǒng)給出加酸裝置控制信號。

3 項目實施中的技術(shù)關(guān)鍵

3.1 智能PH值儀表安裝

智能PH值儀表的探針工作時脫水干燒易損壞，但電廠會有停休或者是循環(huán)水管路關(guān)斷的情況，需在智能PH值儀表安裝的位置加入一個U型管道，將探針安裝到U型管路的底端，讓底端的自存水保護探針。

3.2 管路材料

新系統(tǒng)中儲罐本體材質(zhì)為碳鋼，管道材質(zhì)采用無縫鋼管，閥門為襯聚四氟乙烯閥門。閥門、法蘭等接合面

的墊片必須采用聚四氟乙烯墊片。濃硫酸加藥裝置內(nèi)嚴禁采用橡膠制品。計量泵為隔膜塑料泵。所有泵的配套電動機軸承為密封的SKF軸承。

3.3 日常注意事項

設(shè)備運轉(zhuǎn)中，多次進行啟停操作不利于控制的穩(wěn)定性，可通過調(diào)節(jié)計量泵的沖程調(diào)節(jié)器來控制調(diào)大或者調(diào)小加酸量。新加入的冷卻水應(yīng)進行前處理，防止對平穩(wěn)系統(tǒng)造成過大的干擾。加酸量應(yīng)根據(jù)天氣的炎熱程度和機組的負荷高低來改變，當蒸發(fā)量大的時候，要及時調(diào)大加酸量。

3.4 報警系統(tǒng)

系統(tǒng)共有兩種報警：過酸、過堿報警，儲酸罐液位過低報警。當回路中循環(huán)水的PH值大于9或者小于6的時候，報警信號通過蜂鳴器提示操作人員；當儲酸罐的液位低于報警值時，報警信號同樣通過蜂鳴器提示操作人員，由于加酸周期較長，操作人員可以將蜂鳴器關(guān)閉，同時酸量不足的顯示燈會亮起，在不打擾正常工作的情況下起到警示作用。

4 結(jié)束語

根據(jù)電廠的水量平衡需求，設(shè)計新的加酸控制系統(tǒng)，保證了夏季循環(huán)水濃縮倍率在4.58左右運行，單臺機組循環(huán)水系統(tǒng)補水量為628 m3/h。新系統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，控制平穩(wěn)，選觸摸屏作為上位機實時顯示現(xiàn)場狀態(tài)，提高自動化程度，減輕操作人員的勞動強度、消除人工加酸的潛在危險，同時系統(tǒng)配備齊全的報警提示。

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收稿日期：（2015-11-17）