130t锅炉除氧水自动控制系统的设计与应用.pdf

冶 金 动 力 MEr AI LURG 1 C AL P OW E R 2 0 1 0 年第 1 期 总第 1 3 7期 1 3 0 t 锅炉除氧水自动控制系统的设计与应用 齐 敏， 查丽萍， 孙亚蕾 莱芜钢铁集 团自动化部， 山东莱芜 2 7 1 1 0 4 【 摘要 】 高除氧量的水是锅炉生产的主要能源之一， 提高水的除氧量对于强化锅炉效率， 降低锅炉运行 成本有着十分重要的意义。为了达到这个目的， 通过 P L C自动控制技术实现了在除氧水压力和温度不断变化 的情况下， 一直能够进行最佳除氧效果， 大大提高了除氧的效率。 【 关键词 】 除氧控制； P I D ； 自动控制 【 中图分类号】T K 2 2 3 ． 5 【 文献标识码】B 【 文章编号1 1 006 6 7 6 4 2 0 1 0 0 1 - 0 0 8 0 - 0 3 De s i g n a nd Ap pl i c a t i o n o f De o x y g e ni z i n g W a t e r Aut o ma t i o n Co n t r o l S y s t e m o f 1 30 t Bo i l e r Q I M i n ， Z H A L i - p i n g , S U N Y a - l e i A u t o m t i o n D e p a r t me n t , L a i w u I r o nS t e e l G r o u p C o ． ， L a i w u , S h a n d o n g2 7 1 1 0 4 , C ∞J 【 A b s t r a c t ] Wa t e r w i t h l e s s o x y g e n is o n e o f th e m a i n e n e r g y s o u r c e s f o r b o il e r p r o d u c t i o n ．I m - p r o v i n g d e o x i d i z i n g a mo u n t o f wa t e r i s o f g r e a t s i g n i fi c a n c e t o s t r e n g t h e n b o i l e r e ffic i e n c y a n d t o r e - d u c e b o i l e r c o s t ． PL C a u t o ma t i c c o n t r o l t e c h n i q u e h a s a n o p t i ma l d e o x y g e n i z i n g e ffe c t i n a c h an g i n g s t a t e o f de o x y g e n i z i n g wa t e r p r e s s u r e an d t e mp e r a t u r e ． I t h as g r e a t l y i mp r o v e d d e o x i d i z i n g e ffi c i e n c y ． 【 K e y w o r d s ] d e o x y g e n i z i n g c o n tr o l ； P I D ； a u t o m a t i c c o n t r o l 1 引言 除氧水作为锅炉 的重要组成部分 ， 其除氧给水 控制的好坏， 直接影响锅炉产生蒸汽的质量。而除 氧给水在实际生产操作过程 中由于压力温度 以及 流量不稳定或其它种种原因，致使除氧效果不稳 定 ， 除氧效率产生波动 ， 进而影 响锅炉汽包水位温 度发生变化， 最终影响蒸汽的产生效率和质量。自 动化系统对除氧控制至关重要。 ’ 2 自动控制系统设计 2 ． 1 工艺概况 莱钢热电厂 1 3 0 t 锅炉除氧给水系统主要由三 台中温中压蒸汽锅炉、 1 5 0 t ／ h 热力除氧器、 5 0 m除 氧水箱、 锅炉给水泵、 连续排污扩容器、 定期排污扩 容器、 疏水扩容器； 中间加隔板的3 0 m 疏水箱、 疏 水泵等组成。 站内设三台锅炉给水泵 1 * 、 2 、 3 ， 最 大工况两台运行一台备用 ， 同时预留一台给水泵的 位置 4 。系统设一台连续排污扩容器 ， 一台定期 排污扩容器及一台疏水扩容器 ； 站 内设一台中间加 隔板的 3 0m， 疏水箱 ， 另设两台疏水泵 ， 一台运行一 台备用， 使其符合工艺所要求达到的除氧效果。 来 自软水站的除盐水 约 0 3 0 C，给水阀前 0 ． 5 M P a ，阀后压力 0 ． 2 MP a ， 6 O t ／ h ，最大给水 流量 1 5 5 t ／ h 检测过热蒸汽 温度 T I 一 7 3 0 1 B 、 压力f I I A 一 7 3 0 1 B 、 流量 F RQ 一 7 3 0 1 后 ， 经过除盐水母 管， 根 据除氧器水位 L I 一 7 1 0 1 ／ L I 一 7 2 0 1 调节过热蒸汽流 量后 L V 一 7 1 0 1 ／ L V 一 7 2 0 1 ， 送到 l 、 2 除氧器 1 3 0 t ／ } 1 中 预 留 3 除氧器 ； 来 自加热蒸汽母管的加 热蒸汽根据除氧水箱 内水 的温度 ， 调节过热蒸汽压 力后 送 到除 氧器 加 热 除 氧水温度 控制在 1 0 2 1 0 5 o C ， 对除盐水进行加热除氧处理。 2 ． 2 自动控制系统的软硬件设计 针对工艺的繁杂性，考虑到备品备件的一致 性， 本着先进、 可靠的原则， 进行各种方案分析、 对 比，决定 P L C 设备选用 M o d i c o n T S X Q u a n tu m系列 产品。锅炉除氧水系统配 2台上位监控站， 一套可 编程控制器，监控计算机通过 M o d b u s T C P ／I P 快速 以太网与 P L C进行数据交换 ， 对生产情况进行监控 和操作 。 编 程软件 采用 C O N C E P T 2 ． 6 ，它是基于 Wi n d o w s 2 0 0 0的编程工具 ， 为控制系统编程提供专门的 多语言开发环境， 可以方便地生成标准导出功能块 ，以便在应用程序内重复调用。这些 D F B能够写入 梯形图、 功能块图、 结构式文本或指令表语言中。监 冶 金 动 力 ME T A L L U R G I C A L P O WE R 81 控软件采用 M P 7 ， 实现对生产过程的全面监控 ， 并且 对重要参数形成历史记录， 以报表或曲线 的形式显 示给操作人员。 系统硬件配置图如图 1 。 图 1 锅 炉 除氧 水 自动 控 制 系统硬 件 配置 图 3 自动控制系统的功能实现 3 ． 1 除氧水箱水位 自动控制 除氧水箱水位 自动控制系统设两个 除盐水给 水 调节 阀 ， 阀前压 力 0 ． 5 M P a ，阀后 压 力 0 ． 2 5 MP a ， 采用 P I D控制 ， 控制示意图如图 2 。 图 2 除氧水箱水位控制框图 除氧水水位 中心为 O m m 正常水位 H 7 0 0 m m； 最高水位 H 8 5 0 m m； 最低水位 H 5 5 0 m m； 3 ． 2除氧器压力自动调节 通过蒸汽调节阀控制除氧器压力 ， 通过调节蒸 汽压力来保证除氧器温度在 1 0 2 ～ 1 0 5℃ 在此温度 范围内除氧效果最好 。 阀前压力 0 ． 4 0 ． 7 5 MP a ， 阀后压力 0 ． 0 5 M P a 。 采用 P I D控制 ， 控制示意图如 图 3 。 图 3除氧器压力控制框图 3 ． 3 中温中压给水泵的控制 中温中压锅炉系统共设三台锅炉给水泵 ， 并预 留一台锅炉给水泵的位置。正常情况下两台运行， 一 台备用； 当运行给水泵事故跳闸时， 备用泵及备 用泵 电磁 阀 自动投入 ；当给水母 管 压力低于 5 ． 6 M P a时 ， 进行第一次报警 ； 当运行给水泵出 口压力 低于 5 ．4 M P a 表 时， 进行第二次报警， 同时备用 泵及出口电动阀自动投入。 控制流程如图4 。 图 4 中温 中压给 水泵控制框图 3 ． 4疏水 泵 的控 制 系统共设 2台疏水箱 ，两台疏水箱是连通的， 每台疏水箱设有高 、 低水位信号接口， 低水位信号 接口为 4 o 0 m m， 高水位信号接 口为 1 8 0 0 m m。当 任意一个疏水箱水位达到 1 8 0 0 m m， 疏水泵开； 当两个水箱水位 4 O 0 mm， 输水泵关。 2台疏水泵正常情况下一台运行 ， 一台备用 ； 运 行中一台疏水泵事故跳闸时，备用泵自动投入； 当 运行疏水泵出口压力低于 0 ． 3 MP a 时 ，进行第一次 报警，当运行疏水泵出口压力低于0 ．2 8 M P a 时， 进 行第二次报警， 同时备用泵自动投入。 控制流程见图 5 。 4控制系统的技术特点 1 整个 自动化控制系统为三电一体化 E I C 结构 ， 各系统控制功能皆采用 P L C完成， 全部取 消了二次仪表。 2计算 机系统 采用新 的并行处理 系统形 式一机群系统。基础级采用 MB 网连接， 实现各控 制主机的分布式控制 ；监控级采用光纤以太环网， C l i e n t ／ S e r v e r 结构 ，实现各监控终端的集中显示操 作、 管理。确保系统高速、 可靠运行及良好的扩展 性。 3 程序内设多重联锁防止了设备竞争现象 和误启停现象发生。程序模块化结构 ， 简单明了， 层 次清楚， 便于阅读 、 修改。 4 响应速度快 ， 过渡过程肘间短 ， 可 以做到 超调量小甚至无超调 。 5鲁棒性强 ，对被控对象参数变化适应性 强， 控制精度高。 8 2 冶 金 动 力 MEr A I ．I I i GI CA L P O W E R 2 01 0 年第 1期 总 第1 3 7期 图 5 疏水泵的控 制框 图 6 软件系统设置抗干扰功能， 采用多层数字 面都发挥了巨大的作用， 带来了可观的经济效益和 滤波、 零点漂移、 延时消抖 、 逻辑判断等多种方法消 社会效益 。 除信号尖峰及噪声干扰。 [参 考 文 献】 5使用效果 莱钢热电厂 1 3 0 t 锅炉除氧水控制 自投入使用 以来 ， 给用户带来的效益是显著的。从用户的统计 表表明除氧效果比系统投入前提高 1 5 ％～ 2 0 ％。各 系统运行可靠 ， 同过去的控制系统相 比， 具有精度 高， 温度、 压力等调节稳定可靠， 故障点查找方便 ， 便于调度管理， 节能降耗显著， 产品质量稳定等优 点 ， 在提高铁水产量和质量 、 降低焦炭消耗量等方 [ 1 】1谢 晋生编著． 锅炉给水处 理及分析 第三版 【 M ] ， 北京 科学出版 社 。 1 9 9 8 ． [ 2 】 解鲁生． 锅炉水处理原理与实践【 M 】 ， 北京 中国建筑工业出版社， l 9 9 7 ． 【 3 1 李培元， 王蒙聚， 宋建华等． 低压锅炉水质处理 修订本 I ra] ， 第 2 版， 武汉 湖北科学技术出版社， 1 9 9 2 ． 收稿 日期 2 0 0 9 - 0 6 2 3 作者简介 齐敏 1 9 7 6 一 ， 女， 大学本科学历， 工程师， 现从事自动化 计控方面工作 。 上接第 7 9页 S FC1 4 EN EN0 W1 6 2 O C 一 LADDR RET _VAL 一 DB3 ． DBW 4 8 P撑 DB3 ． DBXO． 0 REC 0RD 一 BYT E l 2 图 2读取状态数据 2 利用 S F C 1 5 通讯程序将 D B 2中的控制命令 写人到变频器 ， 如 图 3 ， “ W 1 6 2 0 C ” 对应通讯 区地 址 “ P Q W5 2 4 ”。 S FC1 5 EN ENO W 1 6 2 0 C LADDR RET _VAL 一 DB2 ． DBW 4 8 P DB 2 ． DB X0． O B YTE 1 2 - RECORD 图 3写入控 制命令 其他 3台变频器与 1 变频器相 同， 只是地址作 改变， 控制命令与设定速度完全相同， 以实现几台 变频器的同步运行。 在此基础上， 与 Win C C软件配合 ， 在人机界面 中加人变频器的停机、 运行、 故障等状态信号， 加入 电机电压 、 频率、 转矩历史纪录曲线 ， 实现时时监 视， 大大提高了运行稳定性。 6 结论 以P r o fi b u s 为基础，通过网络配置和参数设定 建立起 P L C与传动装置的通讯， 只需改变参数就可 实现对装置 的启动 、 停机 、 调速控制 ， 并可实时监视 运行状态， 操作简单 ， 功能完善， 运行可靠， 其应用 越来越普及 。 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 1 6 作者简介 王育峰 1 9 8 3 - ，男， 助理工程师， 现从事冶金电气设备维护 管理工作 。