工业锅炉热力除氧器系统自动控制设计

一、热力除氧器立项的必要性
       通过对水电公司热电厂的学习与实践，来解决除氧系统的自动控制，改善热力除氧器的进水温度，降低热力除氧器的能耗，提高热力除氧器运行的稳定性。
       水电公司热电厂采用淋盘式热力除氧器，主要由除氧塔头、水箱两大部件组成。规程中规定：蒸汽压力为3.55kg/㎝2,除氧塔头气压保持在0.2kg/㎝2,给水温度在102-104℃之间，含氧量保持在30微克/公斤以下。我对一、二电厂的现场情况进行了实地考察，充分考虑了除氧系统的运行以及未来电厂对热力除氧器稳定性的需要、锅炉给水参数的具体要求，因热力除氧器压力过低，进水温度低而导致锅炉给水氧含量过高，水位波动频繁，不仅妨碍传热过程的有效进行，而且会严重腐蚀各受热面的金属壁面，降低给省煤器、水冷壁管的使用寿命，致使锅炉省煤器、水冷壁管道在短时间内出现麻点和穿孔等现象，给电厂运行带来不安全隐患。因此，对热力除氧器的技术改造迫在眉睫。
二、热力除氧器主要研究内容
       1、热力除氧器自动控制的技术研究，建立相关的数学模式。
       2、相关参数的设定，如热力除氧器的目标温度和压力系数。
       3、设计锅炉单冲量给水控制系统，能够实现给水流量的自动控制。
       4、编写运行程序、操作程序及有关电路图的设计。
       5、热力除氧器的调试与运行。
三、热力除氧器主要改造项目
       1、在热力除氧器进水管安装温度变送器和流量传感器。
       2、在热力除氧器安装水位变送器，检测进水温度、进水流量、热力除氧器水位等信号，保证热力除氧器温度在104±1.5℃。
       3、在锅炉给水管道安装阀门定位器与电动调节阀。
       4、安装MCC控制柜，将各点的采样信号输入至计算处理模块。
四、热力除氧器预期目标
       1、热力除氧器实现自动控制后，水温保持在104±1.5℃之间，效果稳定，运行安全可靠。
       2、在意外情况下，发生热力除氧器水位异常现象可自动报警。热力除氧器水箱水通过溢流管排入软化水箱。
       3、可实现人工手动操作，通过旋转旋钮控制电动执行器的开度。
       4、可显示电动执行器的开度、蒸汽压力、温度，进水压力、温度，热力除氧器水温。
       5、将检测信号传入计算处理模块，以控制热力除氧器进水与加热蒸汽的水力工况和热力工况平衡。
五、热力除氧器经费构成
1、热力除氧器全自动控制设备
       能和各种热力除氧器配套使用，全面实现自动化控制，适应各种复杂运行工况。自动控制设备目前国内外采用的有：机械式自动控制、智能仪表自动控制方式。本套设备应用技术属于后者，但控制仪表的选择与匹配不同于一般的仪表控制方式，具有控制精度高、自适应能力强，同时由于配备了PLC可编程控制器，增强了系统的稳定性与安全性。
2、阀门定位器与电动调节阀
       在自动控制系统中，检测仪表将被控变量转换成测量信号后，还需送控制仪表，以便控制生产过程的正常进行，使被控变量达到预期的要求。执行器是自动控制系统的终端控制元件之一，其选型的正确与否对系统工作的好坏关系很大。执行器的选型主要考虑以下几个方面：
       （1）根据工艺条件，选择合适的执行器结构型式和材质。
       （2）根据工艺对象的特点，选择合适的流量特性。
       （3）根据工艺变量，计算出流量系数，选择合适的阀门口径。
       （4）根据工艺过程要求，选择合适的辅助装置。
       按照以上要求，我选择阀门定位器与电动调节阀配套使用。它接受调节器的输出信号，然后成比例地输出信号至执行机构（电动阀），当阀门移动后，其位移量又通过机械装置负反馈到阀门定位器，因此定位器和执行机构构成了一个闭环系统。电/气阀门定位器具有电/气转换器和阀门定位器的双重作用，它接受电动调节器输出的4~20mA的直流信号，输出20~100Kpa或40~200Kpa的气动信号，输入与输出成线性关系。
六、总结
       智能型多功能热力除氧器控制设备中采用的智能复合调节器控制仪表具有前馈功能，同时具有约束补水增量的功能，在保证除氧头压力恒定的前提下，逐渐增加补水量，有效保障热力除氧器的正常工作，维持温度恒定。
       智能型多功能热力除氧器控制系统运用了人工智能技术，将热力除氧器系统的开、停车操作由PLC编程控制器来完成，同时系统运行过程中对供水、供汽压力实时监测，当工况不能保证热力除氧器运行或对热力除氧器安全造成威胁时，系统会自动停车，同时给出相应的报警信号，当报警消失，系统会自动恢复运行。
       智能型多功能热力除氧器控制系统安全控制措施全面、具有自恢复特点。如水位控制先接受复合调节器的控制，其次具有高液位停泵（停止供水）控制功能，后有溢流疏水器溢流，由三道防线保障液位不会超高而形成“泛塔”的危险工况；同时电动调节阀具有断电自复位（关闭）的功能，以及溢流疏水的阻汽作用保障在系统断水、断电、停汽等危险工况下，系统具有自保护作用。
       智能型多功能热力除氧器控制系统的关键技术是稳定的汽、水平衡控制以及溢流疏水器的采用。稳定的汽、水平衡控制依赖于复合控制器的前馈功能和可限定补水变化的功能。所谓前馈功能是指当补水量发生变化时复合控制器同时向补汽阀发出前馈信号，将补水的变化量迭加到补汽的变化量上；可限定补水变化先是大补水量的限制（限幅），其次为通过仪表PID的设置对补水变化率进行的限制（限率），以前馈功能和对补水的限幅、限率控制形成了以压力为控制目标的汽、水平衡控制技术。溢流疏水器及真空破坏器的使用保证在因停汽等原因造成热力除氧器内形成短促负压时，热力除氧器能够自动恢复工作。智能型多功能热力除氧器控制系统的创新点是模拟人工智能技术的应用。
       该技术的应用不仅保证了系统的自动化，同时保证了系统的可靠性、稳定性及安全性能。控制按钮的互锁功能，不仅防止误操作造成的危害，同时体现了人工智能技术又是一套家系统，要求操作人员必须遵守操作规程。