《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 其他 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > AI控制器在除氧器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
AI控制器在除氧器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
中國自動(dòng)化網(wǎng)
摘要: 鍋爐是國民經(jīng)濟(jì)中重要的熱能供應(yīng)設(shè)備,電力、機(jī)械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等行業(yè),以及工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的熱能。隨著社會(huì)的發(fā)展,鍋爐逐漸普及,每年因氧腐蝕而對(duì)鍋爐給水管道、省煤器和其它附屬設(shè)備的腐蝕造成的嚴(yán)重?fù)p失,已引起國家電力部越來越多的注意。
Abstract:
Key words :

一、前言
  
鍋爐是國民經(jīng)濟(jì)中重要的熱能供應(yīng)設(shè)備,電力、機(jī)械、冶 金、化工、紡織、造紙、食品等行業(yè) , 以及工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的熱能。隨著社會(huì)的發(fā)展,鍋爐逐漸普及,每年因氧腐蝕而對(duì)鍋爐給水管道、省煤器和其它附屬設(shè)備的腐蝕造成的嚴(yán)重?fù)p失,已引起國家電力部越來越多的注意,電力部因此頒步了GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和《電站除氧器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》,對(duì)除氧器含氧量提出了部頒標(biāo)準(zhǔn),即低壓除氧器給水含氧量應(yīng)小于 15цɡ/L,高壓除氧器給水含氧量應(yīng)小于7цɡ/L。,因此在鍋爐給水處理工藝過程中,除氧是一個(gè)非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。除氧器通常有熱力除氧、化學(xué)除氧等。目前大多額定蒸發(fā)量在4t/h以上的蒸汽鍋爐采用熱力式除氧器。熱力除氧是采用水的溫度越高,水中氣體溶解度越低,氣體在水中分壓力越大,其溶解度越大的原理,大氣式熱力除氧器內(nèi)壓力一般要達(dá)到0.02MPa,水溫104℃,才能保證除氧效果。由于設(shè)計(jì)、技術(shù)和認(rèn)識(shí)問題,大多數(shù)鍋爐房除氧器沒有很好的運(yùn)行,發(fā)揮應(yīng)有的作用。有的鍋爐房按設(shè)計(jì)要求裝了除氧器,卻因種種原因閑置不用;有的雖在使用,但只是運(yùn)行于人工調(diào)節(jié)狀態(tài),且不穩(wěn)定。主要存在負(fù)荷變化大,除氧頭的供汽壓力、供汽量不穩(wěn)定;沒有自動(dòng)蒸汽調(diào)節(jié)閥而是手動(dòng)調(diào)節(jié),造成供汽量調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確。本文主要介紹旋膜式除氧器和AI控制器在除氧器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
  
二、除氧器結(jié)構(gòu)及原理
  
旋膜式除氧器(也稱水膜式除氧器)的結(jié)構(gòu)是由除氧頭和水箱組成。

 

除氧頭的結(jié)構(gòu)由外殼,旋膜器組,水篦子,液汽網(wǎng),蒸汽分配盤五大部分組成。
   
1、外殼:是由筒身和沖壓橢圓形封頭焊制成。

2、起膜器組:由水室、汽室、起膜管、凝結(jié)水接管、補(bǔ)充水接管和一次進(jìn)汽接管組成。

3、淋水篦子:經(jīng)起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進(jìn)的疏水在這里混合進(jìn)行二次分配,呈均勻淋雨?duì)盥涞窖b到其下的液汽網(wǎng)上。

4、液汽網(wǎng):是由相互間隔的扁鋼帶及一個(gè)圓筒體,內(nèi)裝一定高度特制的不銹鋼扁絲網(wǎng)及不銹鋼板組成,給水在這里與二次蒸汽充分接觸,加熱到飽和溫度并進(jìn)行深度除氧,以保證除氧水中含量:低壓大氣式除氧器低于10μg/L,高壓除氧器低于5μg/L。

5、蒸汽分配盤:按一定比例成規(guī)則均分型制成,使主加熱蒸汽呈現(xiàn)均分狀態(tài)其在無節(jié)流工況下上升加熱軟化水,來保證加熱質(zhì)量,達(dá)到飽和溫度下工作除氧。
  
工作原理(射流、吸卷、紊流、傳熱、傳質(zhì)、水膜裙、淋雨?duì)?、飽和溫度):凝結(jié)水及補(bǔ)充水首先進(jìn)入除氧頭內(nèi)旋膜器組水室,在一定的壓差下從膜管的小孔斜旋噴向內(nèi)孔,形成射流,由于內(nèi)孔充滿了上升的加熱蒸汽,水在射流運(yùn)動(dòng)中便將大量的加熱蒸汽吸卷進(jìn)來(試驗(yàn)證明射流運(yùn)動(dòng)具有卷吸作用);在極短時(shí)間很小的行程上產(chǎn)生劇烈的混合加熱作用,水溫大幅度提高,而旋轉(zhuǎn)的水沿著膜管內(nèi)孔壁繼續(xù)下旋,形成一層翻滾的水膜裙,(水在旋轉(zhuǎn)流動(dòng)時(shí)的臨界雷諾數(shù)下降很多即產(chǎn)生紊流翻滾),此時(shí)紊流狀態(tài)的水傳熱傳質(zhì)效果最理想,水溫達(dá)到飽和溫度。氧氣即被分離出來,因氧氣在內(nèi)孔內(nèi)無法隨意擴(kuò)散,只能隨上升的蒸汽從排汽管排向大氣(老式除氧器雖加熱了水,分離出了氧但氧氣比重大于加熱蒸汽,部分氧又被下流的水帶入水箱,也是造成除氧效果差的一種原因)。經(jīng)起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進(jìn)的疏水在這里混合進(jìn)行二次分配,呈均勻淋雨?duì)盥涞窖b到其下的液汽網(wǎng)上,再進(jìn)行深度除氧后才流入水箱。水箱內(nèi)的水含氧量為高壓0-5 цɡ/L, 低壓小于10цɡ/L。因旋膜式除氧器在工作中使水始終處于紊流狀態(tài),并有足夠大的換熱表面積,所以傳熱傳質(zhì)效果越好,排汽量越小(即能源損失小帶來的經(jīng)濟(jì)效益也可觀)除氧效果好產(chǎn)生的富裕量能使除氧器超負(fù)荷運(yùn)行(通??沙~定出力的50%)或低水溫全補(bǔ)水下運(yùn)行。它具有以下優(yōu)點(diǎn):
  
1、除氧效率高,可達(dá)到:高壓除氧器給水含氧量≤5цɡ/L,低壓除氧器給水含氧量≤10цɡ/L。

2、運(yùn)行穩(wěn)定,無震動(dòng)??蛇m用于負(fù)壓?jiǎn)?dòng)、滑壓運(yùn)行,減免了啟動(dòng)和運(yùn)行中的人工繁雜調(diào)節(jié)操作。

3、適應(yīng)性能好,對(duì)水質(zhì)、水溫要求不苛刻等優(yōu)點(diǎn)外,而且可超出力50%左右運(yùn)行,從而可取消前置加熱器,節(jié)約設(shè)備投資規(guī)模。

4、排汽量小于入口水量的0.1%,不需另加排氣冷卻器,優(yōu)化了設(shè)備,降低了熱耗值,比同出力其它類型熱力除氧器少耗能1/3。
  
三、控制系統(tǒng)介紹
  
除氧器系統(tǒng)主要是控制水箱水位和水溫,監(jiān)視除氧器壓力??刂葡到y(tǒng)采用AI調(diào)節(jié)器、 變頻器、氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥等先進(jìn)的控制設(shè)備,對(duì)除氧器施行有效的控制,系統(tǒng)具有自動(dòng)/手動(dòng)切換功能、聲光報(bào)警提示等確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行,采用變頻器對(duì)水泵進(jìn)行起??刂?,實(shí)現(xiàn)給水的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
  
1、控制回路:
  
除氧器水位:采用單室平衡容器加差壓變送器的方法,可得到與水位成正比的4—20mA的電流信號(hào),測(cè)量?jī)x表將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為水位信號(hào),直接在儀表上顯示水位的高低。 該水位信號(hào)同時(shí)作為自動(dòng)調(diào)節(jié)的水位測(cè)量信號(hào),參與系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)器的型號(hào)為AI-808AI4X3L2L2。

 

除氧器溫度:用PT100測(cè)量水的溫度,通過溫度變化調(diào)節(jié)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的開度,改變蒸汽量的大小,使溫度保持在104度,調(diào)節(jié)器的型號(hào)為AI-808AX3L2L2。

 

2、系統(tǒng)調(diào)試
  
AI調(diào)節(jié)器是這個(gè)系統(tǒng)的核心控制設(shè)備,它的控制效果直接影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在沒有經(jīng)驗(yàn)控制參數(shù)的時(shí)候,為了達(dá)到最佳的控制效果,儀表要進(jìn)行 PID自整定,但一般的調(diào)節(jié)儀表在自整定時(shí)的調(diào)節(jié)狀態(tài)是位式控制,輸出量要么最大要么最小,在系統(tǒng)中調(diào)節(jié)輸出大幅變化是不允許的。AI-808調(diào)節(jié)器具有手動(dòng)自整定模式可以很好的解決這個(gè)問題,具體操作是:把儀表切換到手動(dòng)輸出狀態(tài),通過儀表的△ ▽鍵調(diào)整輸出量,使測(cè)量值盡量和設(shè)定值保持一致,然后在這個(gè)狀態(tài)下啟動(dòng)自整定,這樣儀表的輸出值將限制在當(dāng)前手動(dòng)輸出值的±10%范圍內(nèi),從而避免出現(xiàn)輸出值的大幅變化。在多數(shù)情況下,自整定一次就可以使獲得滿意的控制效果。如果控制有偏差時(shí),可以通過微調(diào)M5、P、T參數(shù)來修正。水位控制的PID參數(shù)取CTRL=4、M5=4、P=5、T=1。溫度控制的 PID參數(shù)最好是通過自整定來取得,除氧器壓力在0.012-0.02 MPa時(shí),如果溫度還達(dá)不到104度,可以通過調(diào)節(jié)蒸汽旁路閥來加熱,使溫度達(dá)到 104度。
  
四、結(jié)語
  
本系統(tǒng)在石獅冠宏集團(tuán)鍋爐車間已運(yùn)行兩年,經(jīng)實(shí)踐證明能夠穩(wěn)定的控制除氧器,有效去除鍋爐給水中的氧氣及其它氣體,保證給水的品質(zhì)。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。