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130t锅炉除氧水自动控制系统的设计与应用
发布时间：2013-08-18 08:35 来源：未知
1、引言
除氧水作为锅炉的重要组成部分，其除氧给水控制的好坏，直接影响锅炉产生蒸汽的质量。而除氧给水在实际生产操作过程中由于压力温度以及流量不稳定或其它种种原因，致使除氧效果不稳定，除氧效率产生波动，进而影响锅炉汽包水位温度发生变化，最终影响蒸汽的产生效率和质量。自动化系统对除氧控制至关重要。
2、自动控制系统设计
2.1工艺概况
莱钢热电厂130t锅炉除氧给水系统主要由三台中温中压蒸汽锅炉、150t/h热力除氧器、50 m除氧水箱、锅炉给水泵、连续排污扩容器、定期排污扩容器、疏水扩容器；中间加隔板的30m3疏水箱、疏水泵等组成。站内设三台锅炉给水泵(1#、2#、3#)，最大工况两台运行一台备用，同时预留一台给水泵的位置（4#）。系统设一台连续排污扩容器，一台定期排污扩容器及一台疏水扩容器；站内设一台中间加隔板的30m3疏水箱，另设两台疏水泵，一台运行一台备用，使其符合工艺所要求达到的除氧效果，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
来自软水站的除盐水（约0~30CC，给水阀前0.5MPa，阀后压力0.2 MPa，60t/h，最大给水流量155 t/h）检测过热蒸汽温度（TI-7301B）、压力(PI-A-7301B)，流量(FRQ-7301)后，经过除盐水母管，根据除氧器水位（LI-7101/LI-7201）调节过热蒸汽流量后（LV-7101/LV-7201），送到1#、2#除氧器(130t/h)中（预留3#除氧器）；来自加热蒸汽母管的加热蒸汽根据除氧水箱内水的温度，调节过热蒸汽压力后送到除氧器加热除氧水(温度控制在102—105℃)，对除盐水进行加热除氧处理。
2.2自动控制系统的软硬件设计
针对工艺的繁杂性，考虑到备品备件的一致性，本着先进、可靠的原则，进行各种方案分析、对比，决定PLC设备选用Modicon TSX Quantum系列产品。锅炉除氧水系统配2台上位监控站，一套可编程控制器，监控计算机通过Modbus TCP/IP快速以太网与PLC进行数据交换，对生产情况进行监控和操作。
编程软件采用CONCEPT2.6，它是基于Win-dows2000的编程工具，为控制系统编程提供专门的多语言开发环境，可以方便地生成标准导出功能块，以便在应用程序内重复调用。这些DFB能够写入梯形图、功能块图、结构式文本或指令表语言中。监控软件采用MP7，实现对生产过程的全面监控，并且对重要参数形成历史记录，以报表或曲线的形式显示给操作人员。
系统硬件配置图如图l。
3、自动控制系统的功能实现
3.1 除氧水箱水位自动控制
除氧水箱水位自动控制系统设两个除盐水给水调节阀，(阀前压力0.5MPa，阀后压力0.25MPa)，采用PID控制，控制示意图如图2。
3.2除氧器压力自动调节
通过蒸汽调节阀控制除氧器压力，通过调节蒸汽压力来保证除氧器温度在102~105℃（在此温度范围内除氧效果最好）。(阀前压力0.4—0.75 MPa，阀后压力0.05 MPa)。采用PID控制，控制示意图如图3。
3.3 中温中压给水泵的控制
中温中压锅炉系统共设三台锅炉给水泵，并预留一台锅炉给水泵的位置。正常情况下两台运行，一台备用；当运行给水泵事故跳闸时，备用泵及备用泵电磁阀自动投入；当给水母管压力低于5.6MPa时，进行第一次报警；当运行给水泵出口压力低于5,4 MPa（表）时，进行第二次报警，同时备用泵及出口电动阀自动投入。
控制流程如图4。
3.4疏水泵的控制
系统共设2台疏水箱，两台疏水箱是连通的，每台疏水箱设有高、低水位信号接口，低水位信号接口为+400 mm，高水位信号接口为+1800 mm。当任意一个疏水箱水位达到>=+1800 mm，疏水泵开；当两个水箱水位<=+400 mm，输水泵关。
2台疏水泵正常情况下一台运行，一台备用；运行中一台疏水泵事故跳闸时，备用泵自动投入；当运行疏水泵出口压力低于0.3 MPa时，进行第一次报警，当运行疏水泵出口压力低于0.28 MPa时，进行第二次报警，同时备用泵自动投入。
控制流程见图5。
4、控制系统的技术特点
(1)整个自动化控制系统为三电一体化(E-IC)结构，各系统控制功能皆采用PLC完成，全部取消了二次仪表。
(2)计算机系统采用新的并行处理系统形式一机群系统�；〖恫捎肕B+网连接，实现各控制主机的分布式控制；监控级采用光纤以太环网．Client/Server结构，实现各监控终端的集中显示操作、管理。确保系统高速、可靠运行及良好的扩展性。
(3)程序内设多重联锁防止了设备竞争现象和误启停现象发生。程序�？榛峁�，简单明了，层次清楚，便于阅读、修改。
(4)响应速度快，过渡过程时间短，可以做到超调量小甚至无超调。
(5)鲁棒性强，对被控对象参数变化适应性强，控制精度高。
(6)软件系统设置抗干扰功能，采用多层数字滤波、零点漂移、延时消抖、逻辑判断等多种方法消除信号尖峰及噪声干扰。
5、使用效果
莱钢热电厂130 t锅炉除氧水控制自投入使用以来，给用户带来的效益是显著的。从用户的统计表表明除氧效果比系统投入前提高15%～20%。各系统运行可靠，同过去的控制系统相比，具有精度高，温度、压力等调节稳定可靠，故障点查找方便，便于调度管理，节能降耗显著，产品质量稳定等优点，在提高铁水产量和质量、降低焦炭消耗量等方面都发挥了巨大的作用，带来了可观的经济效益和社会效益。
