CN108427443B - 高精度自动加氧装置及自动加氧方法 - Google Patents

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Abstract

一种高精度自动加氧装置及自动加氧方法,该装置加了双重稳压装置,降低了负荷变化时引起的加氧量波动;同时其自动加氧方法使用了前馈+串级PID控制方法,引入给水流量作为前馈量,得出此时达到期望溶氧值所需的加氧量,继而使用流量传感器对加氧量信号进行实时采集,便于控制系统PLC快速准确的调节电动调节阀达到所需的加氧量,使得溶氧值保持在期望值,从而可实现给水加氧量的自动精确调节。

Description

高精度自动加氧装置及自动加氧方法
技术领域
本发明涉及电厂水汽系统化学加氧技术领域,特别是涉及一种高精度自动加氧装置及自动加氧方法。
背景技术
锅炉加氧技术为了降低锅炉管的结垢速率、防止炉前系统发生流动加强腐蚀,减缓锅炉运行压差的上升速度、延长锅炉化学清洗的周期和降低水处理药剂消耗。
目前加氧装置普遍存在加氧量不精确,无法保证给水溶氧的稳定性,其原因主要是加氧量不是单纯依靠调节阀改变过气截面积而决定的,其中压差的变化对加氧量影响较大,而气源前段的压力基本可以保持不变,但是后端加氧点的压力是跟随系统升降负荷而决定的,所以会影响到压差变化,从而影响到加氧量的准确性,继而导致给水溶氧控制不稳定。
由于绝大多数电厂机组为调峰运行,负荷经常发生变化,因此水汽系统中给水加氧量的调整无法满足负荷频繁变化的要求,导致给水溶氧的不稳定,不但影响机组运行的安全性,同时也极大地增加了运行人员的工作难度。鉴于此,需要有一种能实现高精度自动加氧的装置及控制算法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明新型提供了一种高精度自动加氧装置及自动加氧方法,在机组负荷频繁发生变化时,保证给水溶氧的稳定性。
为了达到以上目的,本发明采用如下技术方案:
一种高精度自动加氧装置,包括设置在氧气源出口管路上的减压阀1、显示减压阀出口压力的减压阀出口压力表2;减压阀出口压力表2后的管路分两路,一路设置在手动方式下的旁路手动截止阀3和手动计量阀4,从而确保手动加氧的正常运行;另一路设置在自动方式下的手动截止阀5,自动调节阀6和流量传感器7,自动调节阀6和流量传感器7连接控制系统PLC 15,控制系统PLC 15连接控制系统触摸屏16,在自动运行的情况下,通过流量传感器7传送到控制系统PLC 15,控制系统PLC 15调节自动调节阀6,保证了加氧量的实时采集和控制;手动计量阀4和自动调节阀6后的管路合并为一路管路,该管路上依次设置有加氧间稳压阀入口压力表8、加氧间稳压阀9、浮子流量计10、就地稳压阀入口压力表11、就地稳压阀12和加氧点就地压力表13,还包括设置在就地稳压阀12旁路上的就地旁路截止阀14;通过调节加氧间稳压阀9,在加氧间稳压阀入口压力表8上显示此时压力,从而确定电动调节阀6和手动计量阀4前后的压差,保证了加氧量的可控范围;浮子流量计10显示了此时加氧量;就地稳压阀12保证了从加氧间至加氧点管道之间的压差,减小了在负荷波动时,此段管道之间的压力变化,就地稳压阀入口压力表11,显示了就地稳压阀入口压力,方便调试使用;就地旁路截止阀14,设置在就地稳压阀12的旁路上,方便稳压阀的检修和更换;加氧点就地压力表13显示此时就地加氧点的压力。
所述流量传感器7的量程为2L/min,确保加氧量控制更为精确。
所述加氧间稳压阀9和就地稳压阀12均使用耐压在8-10Mpa,且压差调控范围保证在0.3-0.8Mpa,保证了流量传感器7的正常工作范围。
一种高精度自动加氧方法,通过加氧间稳压阀9和就地稳压阀12的双重稳压,为电动调节阀6提供了良好的可控范围,控制系统PLC 15对电动调节阀6使用前馈+串级PID的控制方法,控制给水溶氧;
具体方法如下:通过控制系统触摸屏16设定此时需要控制溶氧的值即设定值,之后将实时给水溶氧信号和给水流量传递给控制系统PLC 15,对其进行外环PID控制,PID控制公式如公式1所示,公式1中up(t)是PID运算出此时所需加氧的控制量,e(t)是此时给水溶氧采样值与设定值之间的误差值,kp是比例系数,TI是积分时间常数,TD是微分时间常数;
Figure BDA0001644714600000031
外环PID控制即将实时给水溶氧信号和溶氧的设定值进行差值运算,将此时的误差值带入公式1中,得出此时PID运算出的加氧控制量,同时为了提高在负荷变化时加氧的快速性,使用给水流量信号作为外环PID的前馈信号,使用公式2进行前馈信号运算,公式2中u(t)是前馈运算出此时加氧的控制量,up(t)是PID运算出此时所需加氧的控制量,ka是前馈系数,A(t)是前馈信号;
u(t)=up(t)+kaA(t) 公式2
通过公式2计算出此时所需的加氧量,之后通过流量传感器7,将此时实时的加氧量信号传递给控制系统PLC 15,将此时的实时加氧量信号和与外环PID+前馈运算出来所需的加氧量进行差值运算,代入公式1中,使用内环PID去控制自动调节阀6,得到期望的实际加氧量,从而保证了给水溶氧的稳定性。
和现有技术相比较,本发明具备如下优点:
本发明装置及方法简单实用且控制精度高,能够准确快速的调整机组加氧量,满足机组不同负荷时对水汽系统溶氧控制的要求。相比目前的加氧控制算法,增加了双重稳压装置即加氧间稳压阀9和就地稳压阀12,降低了负荷变化时引起的加氧量波动;同时使用前馈+串级PID控制方法,引入给水流量作为前馈量,得出此时达到期望溶氧值所需的加氧量,继而使用流量传感器对加氧量信号进行实时采集,便于控制系统PLC快速准确的调节电动调节阀达到所需的加氧量,使得溶氧值保持在期望值,从而可实现给水加氧量的自动精确调节。采用该发明不仅解决了水汽系统加氧量的控制问题,而且减少了运行人员的工作量,提高了发电机组运行的安全性和经济性。
附图说明
图1为本发明高精度自动加氧装置示意图。
图2为本发明高精度自动加氧方法示意图。
具体实施方式
下面结合图1和图2对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示,投运加氧装置时,调节减压阀1,保证出口压力在4Mpa,打开旁路手动截止阀3,将手动计量阀4打开,调节加氧间稳压阀9,保证其入口压力在3.5Mpa,调节就地稳压阀12,保证其入口压力在3Mpa,之后调节手动计量阀4,观察浮子流量计10,对系统进行手动加氧;切换自动过程如下,关闭旁路手动截止阀3,打开手动截止阀5,在控制系统触摸屏16上设置溶氧的期望值,如图2所示,调节内环PID参数中的kp比例系数,TI积分时间常数,TD微分时间常数。观察实时加氧量是否与流量传感器7反馈信号一致,之后调节外环PID的kp比例系数,TI积分时间常数,TD微分时间常数和给水流量的ka前馈系数,从而实现给水加氧量的自动精确调节,使得给水溶氧达到自动控制的功能。

Claims (4)

1.一种高精度自动加氧装置,其特征在于:包括设置在氧气源出口管路上的减压阀(1)、显示减压阀出口压力的减压阀出口压力表(2);减压阀出口压力表(2)后的管路分两路,一路设置在手动方式下的旁路手动截止阀(3)和手动计量阀(4),从而确保手动加氧的正常运行;另一路设置在自动方式下的手动截止阀(5),电动调节阀(6)和流量传感器(7),电动调节阀(6)和流量传感器(7)连接控制系统PLC(15),控制系统PLC(15)连接控制系统触摸屏(16),在自动运行的情况下,通过流量传感器(7)传送到控制系统PLC(15),控制系统PLC(15)调节电动调节阀(6),保证了加氧量的实时采集和控制;手动计量阀(4)和电动调节阀(6)后的管路合并为一路管路,该管路上依次设置有加氧间稳压阀入口压力表(8)、加氧间稳压阀(9)、浮子流量计(10)、就地稳压阀入口压力表(11)、就地稳压阀(12)和加氧点就地压力表(13),还包括设置在就地稳压阀(12)旁路上的就地旁路截止阀(14);通过调节加氧间稳压阀(9),在加氧间稳压阀入口压力表(8)上显示此时压力,从而确定电动调节阀(6)和手动计量阀(4)前后的压差,保证了加氧量的可控范围;浮子流量计(10)显示了此时加氧量;就地稳压阀(12)保证了从加氧间至加氧点管道之间的压差,减小了在负荷波动时,此段管道之间的压力变化,就地稳压阀入口压力表(11),显示了就地稳压阀入口压力,方便调试使用;就地旁路截止阀(14),设置在就地稳压阀(12)的旁路上,方便稳压阀的检修和更换;加氧点就地压力表(13)显示此时就地加氧点的压力。
2.根据权利要求1所述高精度自动加氧装置,其特征在于:所述流量传感器(7)的量程为2L/min,确保加氧量控制更为精确。
3.根据权利要求1所述高精度自动加氧装置,其特征在于:所述加氧间稳压阀(9)和就地稳压阀(12)均使用耐压在8-10Mpa,且压差调控范围保证在0.3-0.8Mpa,保证了流量传感器(7)的正常工作范围。
4.权利要求1至3任一项所述高精度自动加氧装置的自动加氧方法,其特征在于:通过加氧间稳压阀(9)和就地稳压阀(12)的双重稳压,为电动调节阀(6)提供了良好的可控范围,控制系统PLC(15)对电动调节阀(6)使用前馈+串级PID的控制方法,控制给水溶氧;
具体方法如下:通过控制系统触摸屏(16)设定此时需要控制溶氧的值即设定值,之后将实时给水溶氧信号和给水流量传递给控制系统PLC(15),对其进行外环PID控制,PID控制公式如式1所示,公式1中up(t)是PID运算出此时所需加氧的控制量,e(t)是此时给水溶氧采样值与设定值之间的误差值,kp是比例系数,TI是积分时间常数,TD是微分时间常数;
Figure QLYQS_1
外环PID控制即将实时给水溶氧信号和溶氧的设定值进行差值运算,将此时的误差值带入公式1中,得出此时PID运算出的加氧控制量,同时为了提高在负荷变化时加氧的快速性,使用给水流量信号作为外环PID的前馈信号,使用公式2进行前馈信号运算,公式2中u(t)是前馈运算出此时加氧的控制量,up(t)是PID运算出此时所需加氧的控制量,ka是前馈系数,A(t)是前馈信号;
u(t)=up(t)+kaA(t) 公式2
通过公式2计算出此时所需的加氧量,之后通过流量传感器(7),将此时实时的加氧量信号传递给控制系统PLC(15),将此时的实时加氧量信号和与外环PID+前馈运算出来所需的加氧量进行差值运算,代入公式1中,使用内环PID去控制电动调节阀(6),得到期望的实际加氧量,从而保证了给水溶氧的稳定性。
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