CN117865322A - 一种闭式冷却水全自动加氨装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭式冷却水全自动加氨装置及方法，装置包括：PLC控制器和液氨钢瓶，液氨钢瓶通过液氨钢瓶管道与闭式冷却水管道连通；液氨钢瓶管道上依次设置有氨气减压阀阀入口压力表、氨气加压阀、氨气减压阀阀出口压力表、氨气电动调节阀；闭式冷却水管道上设置有电导率传感器；PLC控制器连接氨气减压阀、氨气减压阀阀入口压力表、氨气减压阀阀出口压力表、氨气电动调节阀、电导率传感器。本发明通过改变氨气电动阀开度，动态调节加氨量，实现闭式冷却水的加氨自动调节。

Description

一种闭式冷却水全自动加氨装置及方法

技术领域

本发明涉及电厂水汽系统闭式冷却水化学加氨技术领域，特别是涉及一种闭式冷却水全自动加氨装置及方法。

背景技术

氨是热力系统用于金属防腐最常用的碱化剂，闭式水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。通过控制闭式给水的pH值，而电导率是可靠性很高的信号，闭式水的电导率和pH值之间有换算公式，pH＝8.57+lgSC，所以控制闭式水的电导率就可以有效的防止闭式水管路的腐蚀和金属表面保护膜的破坏。

目前电厂闭式水加氨使用配置好的氨水，观察闭式冷却水的pH值，利用加氨泵人工控制泵的启停加入闭式冷却水系统，水质控制指标不稳定，存在一定的设备腐蚀。同时也极大地增加了运行人员的工作难度。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种闭式冷却水加氨方法，在闭式冷却水运行时，保证闭式冷却水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：

第一方面，本发明提供一种闭式冷却水全自动加氨装置，包括：PLC控制器和液氨钢瓶，液氨钢瓶通过液氨钢瓶管道与闭式冷却水管道连通；

液氨钢瓶管道上依次设置有氨气减压阀阀入口压力表、氨气加压阀、氨气减压阀阀出口压力表、氨气电动调节阀；闭式冷却水管道上设置有电导率传感器；

PLC控制器连接氨气减压阀、氨气减压阀阀入口压力表、氨气减压阀阀出口压力表、氨气电动调节阀、电导率传感器。

作为本发明进一步改进，所述PLC控制器连接触摸屏。

作为本发明进一步改进，所述电导率传感器设置在液氨钢瓶管道与闭式冷却水管道连通处的下游。

作为本发明进一步改进，所述液氨钢瓶管道上还设置有氨气手动阀。

第二方面，本发明提供一种闭式冷却水全自动加氨装置的加氨方法，包括如下步骤：

获取氨气减压阀阀入口压力表的氨气压力；

动态调节氨气加压阀，确保氨气减压阀阀出口压力表为预设值；PLC控制器根据设定的闭式冷却水的电导率期望值，与电导率传感器采集回来的信号值进行差值比较，使用比例计算，动态控制氨气电动调节阀指令。

作为本发明进一步改进，获取氨气减压阀阀入口压力表的氨气压力还包括：

根据氨气减压阀阀入口压力表确认液氨钢瓶是否有氨气，当氨气压力小于阈值时，提示更换液氨钢瓶。

作为本发明进一步改进，比例计算公式如下：

u(t)＝K_pe(t)

其中K_p为比例系数，e(t)为期望值和采样值的差值，u(t)为控制量；

针对氨气电动调节阀开度为控制量u_n(t)，其中e_n(t)为闭式冷却水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Kn_p、使用的比例计算公式为：

u_n(t)＝Kn_p×e_n(t)

作为本发明进一步改进，动态控制氨气电动调节阀指令，包括：

使用PLC控制器计算出来的氨气电动调节阀开度为控制量u_n(t)，动态调节氨气电动调节阀开度，实现闭式冷却水水质的控制。

作为本发明进一步改进，阈值为0.4Mpa；预设值为0.35Mpa。

第三方面，本发明提供一种闭式冷却水全自动加氨装置的加氨系统，包括：

获取模块，用于获取氨气减压阀阀入口压力表的氨气压力；

调节模块，用于动态调节氨气加压阀，确保氨气减压阀阀出口压力表为预设值；PLC控制器根据设定的闭式冷却水的电导率期望值，与电导率传感器采集回来的信号值进行差值比较，使用比例计算，动态控制氨气电动调节阀指令。

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闭式冷却水的加氨量，满足闭式冷却水对电导率控制的要求。相比目前的加氨系统，减少了氨水配置部分和氨水加氨泵，使用液氨钢瓶、减压阀和电动调节阀，根据闭式冷却水氨水电导率的实时值，动态修改加氨量，实现闭式冷却水水质的控制。采用该发明不仅解决了闭式冷却水加氨量的控制问题，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为本发明闭式冷却水自动加氨装置示意图；

图2为本发明闭式冷却水自动加氨方法流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

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。

如图1所示，本发明一种闭式冷却水全自动加氨装置，包括液氨钢瓶管道，液氨钢瓶管道与闭式冷却水管道连通，液氨钢瓶管道上依次设置的氨气手动阀1、氨气减压阀阀入口压力表P1、氨气加压阀2、氨气减压阀阀出口压力表P2、氨气电动调节阀3。与闭式冷却水管道上设置有电导率传感器4；PLC控制器5连接氨气减压阀2、氨气减压阀阀入口压力表P1、氨气减压阀阀出口压力表P2、氨气电动调节阀3、电导率传感器4。所述PLC控制器5连接触摸屏6。

本发明使用液氨钢瓶作为气源，氨气减压阀动态调节出口压力，采集闭式冷却水的电导率传感器信号，PLC控制器通过比例计算方式得到氨气电动阀的开度指令，改变氨气电动阀开度，动态调节加氨量，实现闭式冷却水的加氨自动调节。

如图1和图2所示，本发明还提供一种闭式冷却水全自动加氨装置进行加氨方法，打开氨气手动阀1、根据氨气减压阀阀入口压力表P1确认液氨钢瓶是否有氨气，当氨气压力小于0.4Mpa时，提示更换液氨钢瓶，当氨气压力大于等于0.4Mpa时，PLC控制器5动态调节氨气加压阀2，确保氨气减压阀阀出口压力表P2为0.35Mpa。PLC控制器5根据触摸屏6设定的闭式冷却水的电导率期望值，与电导率传感器4采集回来的信号值进行差值比较，使用比例计算，动态控制氨气电动调节阀3指令。

比例计算公式如下：

u(t)＝K_pe(t)

其中K_p为比例系数，e(t)为期望值和采样值的差值，u(t)为控制量；

针对氨气电动调节阀开度为控制量u_n(t)，其中e_n(t)为闭式冷却水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Kn_p、使用的比例计算公式如下所示：

u_n(t)＝Kn_p×e_n(t)

使用PLC控制器5计算出来的氨气电动调节阀开度为控制量u_n(t)，动态调节氨气电动调节阀开度，实现闭式冷却水水质的控制。

如附图2所示，调节闭式冷却水的加氨量使用比例计算公式，修改比例系数，实现闭式冷却水的加氨量精准调节，使得闭式冷却水电导率具有自动控制功能。

以下是闭式冷却水全自动加氨装置的加氨方法可能的其他步骤说明，包括如下内容：

获取氨气减压阀阀入口压力表的氨气压力：通过安装氨气减压阀阀入口压力表来测量氨气的压力，压力表可以将氨气压力信号转换为电信号，传输到控制系统。

动态调节氨气加压阀：根据氨气减压阀阀入口压力表的信号，PLC控制器可以动态调节氨气加压阀的开度，以保持氨气减压阀阀出口压力表的预设值。这样确保了氨气的压力稳定，防止了加压过快或过慢导致的不必要的操作波动。

PLC控制器根据设定的闭式冷却水的电导率期望值与电导率传感器采集回来的信号值进行差值比较：PLC控制器接收电导率传感器的信号，将实际电导率与期望电导率进行比较，计算出差值。

使用比例计算动态控制氨气电动调节阀指令：根据差值的大小和方向，PLC控制器通过比例计算来动态调整氨气电动调节阀的开度指令，从而控制氨气的流量和浓度。

实时监控与安全保护：在整个过程中，应设置实时监控系统，对氨气的压力、流量、浓度等参数进行实时监测，一旦发现异常情况，立即启动安全保护措施，如自动切断氨气供应、报警等。

自动记录与报表生成：系统可以自动记录每次加氨操作的相关数据，如时间、氨气流量、电导率等，并生成报表，方便后续的查询和分析。

智能预测与优化：根据历史数据和实时监测数据，利用智能算法对未来氨气的需求进行预测，从而优化加氨计划和控制参数，提高效率和准确性。

兼容性与扩展性：系统设计应考虑未来的兼容性和扩展性，方便与其他设备或系统进行集成，同时为未来的功能扩展预留空间。

人机界面友好：提供友好的人机界面，方便操作员进行监控、设置和调整。界面应清晰直观，易于理解和操作。

远程控制与监控：支持远程控制和监控功能，操作员可以在远程终端上查看系统状态、调整控制参数以及下达控制指令。

其中，为了进一步完善闭式冷却水全自动加氨装置的加氨方法，提高其自动化程度、安全性和稳定性。还可以采用如下步骤：

比例控制算法：根据差值的大小和方向，PLC控制器采用比例控制算法来计算氨气电动调节阀的开度指令。比例控制是一种常见的控制算法，通过调节阀门开度来改变氨气的流量和浓度，使其接近期望值。

模糊逻辑控制：为了提高控制的准确性和适应性，可以采用模糊逻辑控制方法。模糊逻辑控制能够处理不确定性和非线性问题，更好地处理差值的变化。通过将差值与模糊逻辑规则进行匹配，可以生成更精确的调节指令。

神经网络优化：神经网络是一种模拟人脑神经元结构的计算模型，具有自学习和自适应能力。通过训练神经网络来识别和预测差值的变化趋势，可以进一步提高氨气流量和浓度的控制精度。神经网络还可以用于对历史数据进行学习和优化，从而更好地调整控制参数。

反馈控制：在调节过程中，应引入反馈控制机制，实时监测氨气的流量和浓度，并将其反馈到控制系统。当实际流量和浓度与期望值存在偏差时，PLC控制器可以根据反馈信号进行修正，确保氨气的流量和浓度稳定在期望范围内。

安全性考虑：在调节过程中，应确保系统的安全性和稳定性。为此，可以设置安全保护措施，如限位开关、过载保护等，以防止调节阀出现故障或超限操作。同时，应定期对氨气管道和调节阀进行维护和检查，确保其正常运行。

自动化与智能化：为了进一步提高自动化和智能化水平，可以考虑引入人工智能技术，如机器学习、深度学习等。通过训练人工智能模型，可以自动识别和预测氨气的需求变化，并自动调整控制参数，实现更加智能化的加氨操作。

基于上述说明，本发明第三个目的是提供一种闭式冷却水全自动加氨装置的加氨系统，包括：

获取模块，用于获取氨气减压阀阀入口压力表的氨气压力；

调节模块，用于动态调节氨气加压阀，确保氨气减压阀阀出口压力表为预设值；PLC控制器根据设定的闭式冷却水的电导率期望值，与电导率传感器采集回来的信号值进行差值比较，使用比例计算，动态控制氨气电动调节阀指令。

其中各个模块的步骤与上述方法相对应，不再重复。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种闭式冷却水全自动加氨装置，其特征在于，包括：PLC控制器和液氨钢瓶，液氨钢瓶通过液氨钢瓶管道与闭式冷却水管道连通；

液氨钢瓶管道上依次设置有氨气减压阀阀入口压力表、氨气加压阀、氨气减压阀阀出口压力表、氨气电动调节阀；闭式冷却水管道上设置有电导率传感器；

PLC控制器连接氨气减压阀、氨气减压阀阀入口压力表、氨气减压阀阀出口压力表、氨气电动调节阀、电导率传感器。

2.根据权利要求1所述的一种闭式冷却水全自动加氨装置，其特征在于，所述PLC控制器连接触摸屏。

3.根据权利要求1所述的一种闭式冷却水全自动加氨装置，其特征在于，所述电导率传感器设置在液氨钢瓶管道与闭式冷却水管道连通处的下游。

4.根据权利要求1所述的一种闭式冷却水全自动加氨装置，其特征在于，所述液氨钢瓶管道上还设置有氨气手动阀。

5.一种闭式冷却水全自动加氨装置的加氨方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取氨气减压阀阀入口压力表的氨气压力；

动态调节氨气加压阀，确保氨气减压阀阀出口压力表为预设值；PLC控制器根据设定的闭式冷却水的电导率期望值，与电导率传感器采集回来的信号值进行差值比较，使用比例计算，动态控制氨气电动调节阀指令。

6.根据权利要求5所述的闭式冷却水全自动加氨装置的加氨方法，其特征在于，获取氨气减压阀阀入口压力表的氨气压力还包括：

根据氨气减压阀阀入口压力表确认液氨钢瓶是否有氨气，当氨气压力小于阈值时，提示更换液氨钢瓶。

7.根据权利要求5所述的一种闭式冷却水全自动加氨装置的加氨方法，其特征在于，比例计算公式如下：

u(t)＝K_pe(t)

其中，K_p为比例系数，e(t)为期望值和采样值的差值，u(t)为控制量；

针对氨气电动调节阀开度为控制量u_n(t)，其中e_n(t)为闭式冷却水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Kn_p、使用的比例计算公式为：

u_n(t)＝Kn_p×e_n(t)。

8.根据权利要求5所述的一种闭式冷却水全自动加氨装置的加氨方法，其特征在于，动态控制氨气电动调节阀指令，包括：

使用PLC控制器计算出来的氨气电动调节阀开度为控制量u_n(t)，动态调节氨气电动调节阀开度，实现闭式冷却水水质的控制。

9.根据权利要求6所述的一种闭式冷却水全自动加氨装置的加氨方法，其特征在于，阈值为0.4Mpa；预设值为0.35Mpa。

10.一种闭式冷却水全自动加氨装置的加氨系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取氨气减压阀阀入口压力表的氨气压力；

调节模块，用于动态调节氨气加压阀，确保氨气减压阀阀出口压力表为预设值；PLC控制器根据设定的闭式冷却水的电导率期望值，与电导率传感器采集回来的信号值进行差值比较，使用比例计算，动态控制氨气电动调节阀指令。