机组炉内水汽品质和加药装置
1概况
我厂6×125 MW机组是80年代初期相继投产的老机组，炉内加磷酸盐系统仍以人工加药方式为主，根据在线仪表测量值或人工分析值由运行操作人员手动改变加药量或启停计量泵。其中给水pH的控制采用直流可控硅调节加氨泵转速的方式，联氨的加入则是采用启停计量泵连续加入方式。由于设备陈旧，直流电机往往会出现时停时转或一直处于低速运转的状态，因而经常发生电机受损现象，在水质恶化的情况下，不能及时调整加药量，影响防腐防垢效果。炉内集中取样虽经改造，但也没有真正实现自动加药控制。
鉴于以上控制加药方式和磷酸盐计量泵的陈旧很难真正达到炉水水质指标的协调控制。因而提出了对协调磷酸盐控制系统的全面改造的想法，在充分利用原有设备的基础上，实现计算机协调自动磷酸盐控制，实现1台计算机对6台125 MW机组炉内水汽品质的监督和控制。
2 改造方案
根据已有的设备情况，将原来486工控机升级为586，增加内存容量和硬盘容量，扩展其通讯功能，使1台586工控机同时完成6台125 MW机组炉内水汽品质化学仪表信号的采集显示、记录和对炉水、给水的加药控制。
1）磷酸盐加药总管路采用三药箱三母管制，任意1台机组均可选择加药品种，由计算机控制及变频调速协调控制加药工艺，每2台机组为一单元、（二机三泵、二用一备）药箱3只。
2）加联氨装置更换为2只1．2 m3药箱，并增装2台柱塞计量泵，及加联氨管路更新。
3）加氨装置，现（6台）直流电机改为交流电机及变频控制。
4）为满足就地近控要求，分别设立就地泵组启停控制电气柜和就地报警装置，手操程控柜以满足就地开、关设备、调节计量泵加药量、维护、检修泵组及计算机故障时的现场手动工作需要。
3 主要设备配置 1）主机部分
上位监控用研华IPC－610P166工控机，操作系统采用Windows98，下位数据采集控制输出部分采用研华ADAM远程高隔离（3000VDC）4000系列模块，如ADAM4017模拟量输入，ADAM4052开关量输入，ADAM4060继电器输出等，通讯电缆采用双绞屏蔽线。ADAM4000系列采用485总线，通过RS232接口与PC机通讯，速度最高115．2 Kbps，网络扩展能力强，最多可下挂256个远端采集控制站，便于今后其它系统的进入组成化学DCS系统。
2）机务部分
计量泵选用美国耐普顿公司产品，液压隔膜泵型号Neptune600系列流量40 L／h，压力20MPa，不锈钢泵头。频率50 Hz，液压油、齿轮油均为一种油。
电磁阀选用全不锈钢材质，通径≥20 mm，Honeywell－LG产品718N。溶药箱选用全不锈钢材质，3台1．5 m3，带不锈钢搅拌器及二组电加热装置及药箱底部有抽样化验阀门及排污管道。 溶药箱液位计选用三点式不锈钢磁翻转侧装式。就地指示并带远传发讯。所有管路及阀门均采用全不锈钢材质。
3）电气控制部分
就地柜设置模拟信号输出控制变频器的手动操作器和三药箱自动控温仪。
就地电气柜设置所有计量泵就地开关和电磁阀就地选择切换开关及相应的设备运行指示灯及报警装置以备现场操作。
4）测量仪表
水汽品质测量仍充分利用原6台机组化学仪表，对参与控制的仪表需进行重新校验标定或整修，个别有问题的仪表进行更换。
4计算机监督控制功能
计算机监控软件除保留原6台机组炉内采样功能外，增加对炉水品质协调和给水品质控制功能，设计以通用可组态方式，Windows／95／98／NT平台上运行为目的。增加如下功能：
1）全模拟工艺流程显示及CRT远程软手操（品质数据显示，任1台泵、电磁阀启停及加药量大小改变设定）。
2）加药控制回路参数在线修改及控制方法选择。
3）协调磷酸盐处理，R值数学模型自动计算显示和三指标协调控制、在线诊断提示操作处理。
4）化学仪表故障判断处理，加药控制运行成本统计、积累和打印。
5）化学系统数据的网络传送接口。
5 方案实施
5．1就地近控
在电控柜上可手动开关加药泵，并由电磁阀选择开关切换选择加药品种，完成就地近控运行后即可进入计算机远控及自控。当在就地手动开、关泵时，计量泵满量程运行，与原人工启停泵的作用相同。可在现场通过手操器设定每台泵的加药流量，由手动切换电磁阀选择加药品种。
5．2计算机远控
应用计算机远控时，首先把现场泵启停开关和电磁阀切换开关全部切向“自动”档后方能进行。计算机远控可在炉内取样间CRT上完成。计算机CRT远控可做到对泵的启停和计量泵加药量的无级远控操作，以及加药品种电磁阀的切换选择。所有操作可在CRT上通过鼠标或轨迹球选择方式完成而无需键盘的输入。 5．3炉内给水、炉水水质指标的计算机自控 1）给水的自控。给水品质控制第一指标为其pH值，第二指标为电导率，计算机通过对炉内在线仪表的测量信号的计算并处理，输出信号控制加氨泵马达的转速，从而达到对给水加氨量的控制，使给水pH值朝期望值逼近。由于加药点到测量点存在的滞后现象，采用了类似人工判断的调一调、等一等的方法，由反应趋势决定加减药量的采样PID和智能判断相结合的控制方法来克服系统存在的纯滞后现象，为使系统尽快进入稳态，采用叠加方式的计算输出，即在人工经验控制加药量或手动加药量基础上自动投入叠加输出，避免初次投入自动或手动向自动切换时的扰动发生。
2）炉水的自控。在协调处理计算机监控系统中，对R值的获取是基于磷酸盐在水中三级水解，以及在不同pH条件下，溶液中各离子间的平衡分布规律建立起来的数学模型，应用计算机实时对炉水pH、PO4值采样、计算，显示炉水R值并指导协调控制。
由于炉内磷酸盐的加入和反应及磷酸根、pH值的在线测量这一化学反应过程较复杂，且滞后时间较长，所以在控制方法的选用上不能采用简单的PID闭环控制。
根据炉内炉水品质的变化情况和以往运行人工调整加药时所采取的方法，我们在控制设计上充分发挥计算机的运算和判断功能，采用一种模拟人工的智能控制方法来达到对三者指标的协调。
具体做法是把炉水pH、R、PO4指标分为5个控制区间，被控参数第一目标值为R值，第二为PO4，第三为pH值，在每一控制区采用采样PI控制方法。并根据我厂3个磷酸盐药箱不同R值溶液的特点，由计算机控制切换选择加药品种。正常情况下炉水指标加入Na3PO4＋Na2HPO4的混合磷酸盐溶液，当R值大于2．6时则加入Na2HPO4溶液，在R值小于2．4时加入Na3PO4溶液（R值设定点可据工况在线调试运行设定）。但对于一些特殊情况，由计算机判断选择加药，而不仅依据R值选择。计算机按预先设定好的各种条件进行判断处理及报警，并要求必要的人工干预。指标控制系统的所有控制参数和条件均可由“点检员”在线改变。
6 小结
6×125 MW机组加磷、加联氨、给水加氨近控、远控和自控系统改造工程自投用以来，从效果上看达到了技术设计总体要求，和老系统相比，自动化程度高、可靠性强，所有水汽品质状态、过程及控制全部进入了计算机监控系统，便于管理，使水质合格数据保持良好状态。但需注意下列事项：
1）投入自动运行后，运行人员应定期对现场机务设备进行巡检，以保证设备正常运行；
2）在保证计算机系统正常准确运行的同时，需保证传感器和化学仪表的准确性，即应对参与直接控制的仪表，如给水pH、电导、炉水pH、磷表等进行必要的准确度校验。对于不能满足测量精度的仪表应更换或检修；
3）由于采用变频调速方法，计量泵马达在0～50 Hz的范围内改变转速，马达在低Hz数时所产生的力矩小转速低，从而使计量泵活塞冲程变长，计量泵吸入口吸力变小，稍有管路和计量泵连接泄漏都将导致泵无出力，打不上压或使泵输出管路中有空气，从而达不到计量泵的正常出力和压力，影响正常加药生产运行。
4）需注意防止高压泵在不同状态下的结晶堵塞的可能，必需及时排堵。
来源：互联网
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