CN110182924B - 全自动配氨加氨一体机装置及全自动配氨加氨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了全自动配氨加氨一体机装置及全自动配氨加氨方法，自动配氨分别引入氨气和除盐水，通过采集氨水溶液箱内部的电导率和液位信号，使用PLC控制器对氨气电动阀和除盐水电动阀进行控制，控制氨溶液箱中的电导率和液位值达到所需区间，保证了进入水汽系统的氨水浓度具有稳定性；自动加氨使用前馈补偿PID控制方法，引入凝结水母管流量作为前馈量，采集此时除氧器入口的电导率值，通过PLC控制器运算后，使用变频器对加氨计量泵进行控制，保证除氧器入口电导率达到期望值，从而实现加氨量的自动调节。
Description
技术领域
本发明涉及电厂水汽系统化学加氨技术领域，特别是涉及全自动配氨加氨一体机装置及全自动配氨加氨方法。
背景技术
氨是热力系统用于金属防腐最常用的碱化剂，锅炉加氨技术是电厂汽水加药系统中重要的组成部分，是防止给水对金属腐蚀的最经济实用的办法。通过控制给水的pH值，而电导率是可靠性很高的信号，给水的电导率和pH值之间有换算公式，pH＝8.57+lgSC，所以控制给水的电导率就可以有效的防止给水管路的腐蚀和金属表面保护膜的破坏。
目前电厂从配置氨水到给水加氨系统都是人工操作，配氨时将买回的浓氨水按照比例添加至氨溶液箱，再补入除盐水，由于每一批次的浓氨水浓度不一，导致氨溶液箱中的氨水溶液浓度经常发生变化，使得加氨量需要经常变化；同时锅炉给水加氨采用人工操作方式，操作人员每天根据除氧器入口在线pH值(或电导率值)，人工调节计量泵的频率，从而改变加氨量，水质控制指标不稳定，存在一定的设备腐蚀。
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氨量的调整无法满足负荷频繁变化的要求，导致除氧器入口pH(电导率)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，需要有一种全自动配氨加氨一体机装置及控制算法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种全自动配氨加氨一体机装置及全自动配氨加氨方法，在机组负荷频繁发生变化时，保证除氧器入口pH(电导率)的稳定性。
为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
全自动配氨加氨一体机装置，包括与氨溶液箱21连通的除盐水管道上依次设置的除盐水一次截止阀1、除盐水电动调节阀3、除盐水止回阀4和除盐水二次截止阀5，与氨溶液箱21连通的氨气管道上依次设置的氨气一次截止阀6、氨气电动调节阀8、氨气止回阀9和氨气二次截止阀10；除盐水止回阀4和氨气止回阀9是为了防止氨溶液箱21中的氨水溶液回灌至管道中；设置在氨溶液箱21中的电导率传感器14和液位计15；氨溶液箱21底部通过管道连通凝结水加氨点，管道上设置有加氨计量泵13，加氨计量泵13入口和出口的管道上分别设置有加氨计量泵入口截止阀11和加氨计量泵出口截止阀12，加氨计量泵13连接有变频器16；与锅炉给水系统的除氧器入口连通的管路上设置有除氧器入口电导率传感器19，与锅炉给水系统的凝结水母管连通的管路上设置有凝结水母管流量计20；PLC控制器17连接除盐水电动调节阀3、氨气电动调节阀8、电导率传感器14、液位计15、变频器16、除氧器入口电导率传感器19和凝结水母管流量计20。
所述PLC控制器17连接触摸显示屏18。
还包括分别并联在除盐水电动调节阀3和氨气电动调节阀8两端的除盐水电动阀旁路阀2和氨气电动阀旁路阀7，除盐水电动阀旁路阀2和氨气电动阀旁路阀7用于在除盐水电动调节阀3和氨气电动调节阀8出现故障时，手动的向氨溶液箱21中配置氨水。
所述的全自动配氨加氨一体机装置进行全自动配氨加氨方法，打开除盐水一次截止阀1、除盐水二次截止阀5、氨气一次截止阀6、氨气二次截止阀10，关闭除盐水电动调节阀旁路阀2和氨气电动调节阀旁路阀7；在触摸显示屏18上设置氨溶液箱21内配置氨水溶液所需的电导率以及液位值，PLC控制器17通过采集氨溶液箱21中的电导率传感器14和液位计15的电导率和液位信号进行PID计算，得出此时氨气电动调节阀8和除盐水电动调节阀3的开度指令并对其进行控制；
PID计算公式如下：
其中Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，e(t)为期望值和采样值的差值，u(t)为控制量；
针对氨气电动阀电调阀开度为控制量und(t)，其中end(t)为氨水溶液箱期望的电导率和实际电导率之间的差值，通过设置氨气电动阀对应的比例系数Kndp、积分时间Tndi和微分时间Tndd，使用的PID计算公式如下所示：
针对除盐水电动阀电调阀开度为控制量uyw(t)，其中eyw(t)为氨水溶液箱期望的液位和实际液位之间的差值，通过设置除盐水电动阀对应的比例系数Kywp、积分时间Tywi和微分时间Tywd，使用的PID计算公式如下所示：
保证氨溶液箱21内的氨水溶液具有期望的电导率和液位后，在触摸显示屏18上设置除氧器入口电导率期望值，打开加氨计量泵入口截止阀11和加氨计量泵出口截止阀12，PLC控制器17通过采集除氧器入口电导率传感器19和凝结水母管流量计20的除氧器入口电导率和凝结水母管流量，进行前馈补偿PID计算，得出此时加氨计量泵13所需的控制频率，通过控制变频器16，为锅炉给水系统提供此时所需的加氨量，其中凝结水母管流量作为前馈信号，保证了在负荷发生变化时能够快速的改变加氨量，从而保证除氧器入口电导率的稳定性；
前馈补偿PID计算公式如下：
其中：Kscp为加氨计量泵对应的比例系数，Tsci为积分时间常数，Tscd为微分时间常数，Kscq为前馈系数，esc(t)除氧器入口电导率期望值和实际除氧器入口电导率之间的差值，usc(t)为加氨泵控制频率，q(t)为前馈凝结水流量信号。
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准确度高，能够准确快速的调整机组加氨量，满足不同负荷时机组对水汽系统pH(电导率)控制的要求。相比目前的加氨系统，增加了自动配氨的部分，保证了氨溶液箱内部的氨水溶液电导率保持稳定，为自动加氨部分提供了稳定的氨水来源，同时在加氨部分使用了复合PID算法，增加了凝结水流量作为前馈信号，自动改变加氨计量泵的频率，使得除氧器入口电导率达到期望值，即满足水气系统pH(电导率)的控制要求。
采用该发明不仅解决了水汽系统加氨量的控制问题，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为本发明全自动配氨加氨一体机装置示意图。
图2为本发明全自动配氨加氨方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如附图1所示，本发明全自动配氨加氨一体机装置，包括与氨溶液箱21连通的除盐水管道上依次设置的除盐水一次截止阀1、除盐水电动调节阀3、除盐水止回阀4和除盐水二次截止阀5，与氨溶液箱21连通的氨气管道上依次设置的氨气一次截止阀6、氨气电动调节阀8、氨气止回阀9和氨气二次截止阀10；除盐水止回阀4和氨气止回阀9是为了防止氨溶液箱21中的氨水溶液回灌至管道中；设置在氨溶液箱21中的电导率传感器14和液位计15；氨溶液箱21底部通过管道连通凝结水加氨点，管道上设置有加氨计量泵13，加氨计量泵13入口和出口的管道上分别设置有加氨计量泵入口截止阀11和加氨计量泵出口截止阀12，加氨计量泵13连接有变频器16；与锅炉给水系统的除氧器入口连通的管路上设置有除氧器入口电导率传感器19，与锅炉给水系统的凝结水母管连通的管路上设置有凝结水母管流量计20；PLC控制器17连接除盐水电动调节阀3、氨气电动调节阀8、电导率传感器14、液位计15、变频器16、除氧器入口电导率传感器19和凝结水母管流量计20。所述PLC控制器17连接触摸显示屏18。
作为本发明的优先实施方式，还包括分别并联在除盐水电动调节阀3和氨气电动调节阀8两端的除盐水电动阀旁路阀2和氨气电动阀旁路阀7，除盐水电动阀旁路阀2和氨气电动阀旁路阀7用于在除盐水电动调节阀3和氨气电动调节阀8出现故障时，手动的向氨溶液箱21中配置氨水。
如图1和图2所示，本发明全自动配氨加氨一体机装置进行全自动配氨加氨方法，打开除盐水一次截止阀1、除盐水二次截止阀5、氨气一次截止阀6、氨气二次截止阀10，关闭除盐水电动调节阀旁路阀2和氨气电动调节阀旁路阀7；在触摸显示屏18上设置氨溶液箱21内配置氨水溶液所需的电导率以及液位值，PLC控制器17通过采集氨溶液箱21中的电导率传感器14和液位计15的电导率和液位信号进行PID计算，得出此时氨气电动调节阀8和除盐水电动调节阀3的开度指令并对其进行控制；
PID计算公式如下：
其中Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，e(t)为期望值和采样值的差值，u(t)为控制量；
针对氨气电动阀电调阀开度为控制量und(t)，其中end(t)为氨水溶液箱期望的电导率和实际电导率之间的差值，通过设置氨气电动阀对应的比例系数Kndp、积分时间Tndi和微分时间Tndd，使用的PID计算公式如下所示：
针对除盐水电动阀电调阀开度为控制量uyw(t)，其中eyw(t)为氨水溶液箱期望的液位和实际液位之间的差值，通过设置除盐水电动阀对应的比例系数Kywp、积分时间Tywi和微分时间Tywd，使用的PID计算公式如下所示：
保证氨溶液箱21内的氨水溶液具有期望的电导率和液位后，在触摸显示屏18上设置除氧器入口电导率期望值，打开加氨计量泵入口截止阀11和加氨计量泵出口截止阀12，PLC控制器17通过采集除氧器入口电导率传感器19和凝结水母管流量计20的除氧器入口电导率和凝结水母管流量，进行前馈补偿PID计算，得出此时加氨计量泵13所需的控制频率，通过控制变频器16，为锅炉给水系统提供此时所需的加氨量，其中凝结水母管流量作为前馈信号，保证了在负荷发生变化时能够快速的改变加氨量，从而保证除氧器入口电导率的稳定性；
前馈补偿PID计算公式如下：
其中：Kscp为加氨计量泵对应的比例系数，Tsci为积分时间常数，Tscd为微分时间常数，Kscq为前馈系数，esc(t)除氧器入口电导率期望值和实际除氧器入口电导率之间的差值，usc(t)为加氨泵控制频率，q(t)为前馈凝结水流量信号。
投运全自动配氨加氨一体机时，打开除盐水一次截止阀1、除盐水二次截止阀5、氨气一次截止阀6、氨气二次截止阀10，关闭除盐水电动调节阀旁路阀2和氨气电动调节阀旁路阀7，在触摸显示屏18上，设置氨溶液箱21的期望液位和电导率值后，即可将自动配氨部分投入自动，待氨溶液箱内氨水达到期望液位和电导率后，打开加氨计量泵前截止阀11和加氨计量泵后截止阀12，设置除氧器入口电导率期望值后，将自动加氨部分投入自动即可。
如附图2所示，调节氨溶液箱液位PID和氨溶液箱电导率PID参数，确保氨溶液箱内的氨水可以达到稳定的液位和期望的电导率值。之后调节除氧器入口电导率复合式PID参数，其中包括凝结水流量的前馈系数，从而实现给水加氧量的自动精确调节，使得除氧器入口电导率具有自动控制的功能，即满足水气系统pH(电导率)的控制要求。
Claims (3)
1.全自动配氨加氨方法，其特征在于：该方法采用全自动配氨加氨一体机装置，该装置包括与氨溶液箱(21)连通的除盐水管道上依次设置的除盐水一次截止阀(1)、除盐水电动调节阀(3)、除盐水止回阀(4)和除盐水二次截止阀(5)，与氨溶液箱(21)连通的氨气管道上依次设置的氨气一次截止阀(6)、氨气电动调节阀(8)、氨气止回阀(9)和氨气二次截止阀(10)；除盐水止回阀(4)和氨气止回阀(9)是为了防止氨溶液箱(21)中的氨水溶液回灌至管道中；设置在氨溶液箱(21)中的电导率传感器(14)和液位计(15)；氨溶液箱(21)底部通过管道连通凝结水加氨点，管道上设置有加氨计量泵(13)，加氨计量泵(13)入口和出口的管道上分别设置有加氨计量泵入口截止阀(11)和加氨计量泵出口截止阀(12)，加氨计量泵(13)连接有变频器(16)；与锅炉给水系统的除氧器入口连通的管路上设置有除氧器入口电导率传感器(19)，与锅炉给水系统的凝结水母管连通的管路上设置有凝结水母管流量计(20)；PLC控制器(17)连接除盐水电动调节阀(3)、氨气电动调节阀(8)、电导率传感器(14)、液位计(15)、变频器(16)、除氧器入口电导率传感器(19)和凝结水母管流量计(20)；
所述全自动配氨加氨方法如下，打开除盐水一次截止阀(1)、除盐水二次截止阀(5)、氨气一次截止(6)、氨气二次截止阀(10)，关闭除盐水电动调节阀旁路阀(2)和氨气电动调节阀旁路阀(7)；在触摸显示屏(18)上设置氨溶液箱(21)内配置氨水溶液所需的电导率以及液位值，PLC控制器(17)通过氨溶液箱(21)中的电导率传感器(14)和液位计(15)，采集氨溶液箱(21)中的电导率和液位信号进行PID计算，得出此时氨气电动调节阀(8)和除盐水电动调节阀(3)的开度指令并对其进行控制；
保证氨溶液箱(21)内的氨水溶液具有期望的电导率和液位后，在触摸显示屏(18)上设置除氧器入口电导率期望值，打开加氨计量泵入口截止阀(11)和加氨计量泵出口截止阀(12)，PLC控制器(17)通过除氧器入口电导率传感器(19)和凝结水母管流量计(20)，采集除氧器入口电导率和凝结水母管流量，进行前馈补偿PID计算，得出此时加氨计量泵(13)所需的控制频率，通过控制变频器(16)，为锅炉给水系统提供此时所需的加氨量，其中凝结水母管流量作为前馈信号，保证了在负荷发生变化时能够快速的改变加氨量，从而保证除氧器入口电导率的稳定性；
所述PID计算公式如下：
其中Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，e(t)为期望值和采样值的差值，u(t)为控制量；
针对氨气电动阀电调阀开度为控制量und(t)，其中end(t)为氨水溶液箱期望的电导率和实际电导率之间的差值，通过设置氨气电动阀对应的比例系数Kndp、积分时间Tndi和微分时间Tndd，使用的PID计算公式如下所示：
针对除盐水电动阀电调阀开度为控制量uyw(t)，其中eyw(t)为氨水溶液箱期望的液位和实际液位之间的差值，通过设置除盐水电动阀对应的比例系数Kywp、积分时间Tywi和微分时间Tywd，使用的PID计算公式如下所示：
所述前馈补偿PID计算公式如下：
其中：Kscp为加氨计量泵对应的比例系数，Tsci为积分时间常数，Tscd为微分时间常数，Kscq为前馈系数，esc(t)除氧器入口电导率期望值和实际除氧器入口电导率之间的差值，usc(t)为加氨泵控制频率，q(t)为前馈凝结水流量信号。
2.根据权利要求1所述的全自动配氨加氨方法，其特征在于：所述PLC控制器(17)连接触摸显示屏(18)。
3.根据权利要求1所述的全自动配氨加氨方法，其特征在于：装置还包括分别并联在除盐水电动调节阀(3)和氨气电动调节阀(8)两端的除盐水电动阀旁路阀(2)和氨气电动阀旁路阀(7)，除盐水电动阀旁路阀(2)和氨气电动阀旁路阀(7)用于在除盐水电动调节阀(3)和氨气电动调节阀(8)出现故障时，手动的向氨溶液箱(21)中配置氨水。
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