劉向東

(中國華電科工集團(tuán)有限公司，北京，100160)

凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)分析

劉向東

(中國華電科工集團(tuán)有限公司，北京，100160)

文章分析了凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)及設(shè)備概況，凝結(jié)水精處理工藝流程及控制方式，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)控制方案等內(nèi)容。

凝結(jié)水，精處理，PID控制

1 系統(tǒng)及設(shè)備概況

湖北華電江陵發(fā)電廠一期工程2×660 MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)按中壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，兩臺機(jī)組的高速混床共用一套高分離率的體外再生系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。再生系統(tǒng)的主要功能應(yīng)能滿足混床運(yùn)行工況時(shí)的樹脂分離、清洗、再生及樹脂貯存、混合的全部要求，且不能對樹脂造成不必要的損害。系統(tǒng)采用在國內(nèi)有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的高塔類再生技術(shù)。每臺機(jī)組配3×50%高速混床，正常時(shí)，二臺運(yùn)行，一臺備用。每臺機(jī)組配2×50%的除鐵過濾器，不設(shè)備用。

2 凝結(jié)水精處理工藝流程及控制方式

機(jī)組啟動初期，凝結(jié)水含鐵量1 000～3 000 μg/L時(shí)，不進(jìn)入凝結(jié)水精處理混床系統(tǒng)，僅投入前置過濾器，迅速降低系統(tǒng)中的鐵懸浮物含量，使機(jī)組盡早轉(zhuǎn)入運(yùn)行階段。過濾器進(jìn)出口母管設(shè)一個(gè)0～50%～100%的旁路。當(dāng)一臺前置過濾器的壓降達(dá)到設(shè)定值時(shí)，表明截留了大量固體，50%旁路打開，前置過濾器自動退出運(yùn)行，用反洗水泵來水和壓縮空氣對濾芯外表面的吸附微粒進(jìn)行反沖洗，反洗出水合格后并入系統(tǒng)，50%旁路關(guān)閉。整個(gè)過程通過控制系統(tǒng)自動進(jìn)行。旁路系統(tǒng)與母管進(jìn)出閥門采用氣動蝶閥（旁路閥設(shè)有手動檢修旁流閥），前置過濾器的正常運(yùn)行周期應(yīng)不低于10 d，濾元的正常使用壽命不低于兩年（或反洗次數(shù)不低于100次）。

混床為二臺運(yùn)行，一臺備用，當(dāng)其中一臺混床出水不合格或壓差過大時(shí)，將啟動備用混床進(jìn)行再循環(huán)運(yùn)行直至出水合格并入系統(tǒng)，此時(shí)，將失效的混床解列，并將失效樹脂輸送至再生系統(tǒng)進(jìn)行再生，然后將再生好的備用樹脂輸送至該混床備用?；齑策M(jìn)出口母管設(shè)一個(gè)0～100%的旁路，在遇到下列情況之一時(shí)，旁路調(diào)節(jié)閥的100%應(yīng)能自動打開同時(shí)關(guān)閉混床進(jìn)出水母管閥門，切除高速混床系統(tǒng)，旁路系統(tǒng)與母管進(jìn)出閥門采用氣動蝶閥（旁路閥設(shè)有手動檢修旁流閥）。

全套凝結(jié)水精處理除鹽系統(tǒng)采用自動程序控制。當(dāng)電導(dǎo)率或鈉含量等參數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，凝結(jié)水精處理混床自動退出運(yùn)行，自動將失效樹脂用水力輸送至體外再生系統(tǒng)，以自動進(jìn)行分離和徹底的化學(xué)再生。已再生好的備用樹脂由體外再生系統(tǒng)自動輸送至該混床中，并自動正洗至出水電導(dǎo)率合格后投入運(yùn)行。在混床出水電導(dǎo)率合格前，應(yīng)用再循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)沖洗。混床沖洗排水和除鐵過濾器排水排至廢水池，然后由廢水泵送至工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。

由于凝結(jié)水精處理系統(tǒng)控制的設(shè)備比較多，而且對設(shè)備之間的運(yùn)行要求有很強(qiáng)的時(shí)序性，整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行操作過程中設(shè)有單操、步序、自動三種控制方式。其中單操控制就是運(yùn)行人員對單個(gè)設(shè)備（比如泵、電動閥門等）通過DCS或PLC進(jìn)行啟/停操作。步序控制是指對設(shè)備按順序啟停操作，即根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行流程的時(shí)間順序相關(guān)性，按順序操作工藝流程操作所涉及的相關(guān)設(shè)備。

2.1 前置過濾器具體操作步序

（1）前置過濾器從停運(yùn)到備用；

（2）前置過濾器從備用到運(yùn)行；

（3）前置過濾器從運(yùn)行到備用；

（4）前置過濾器從備用到停運(yùn)；

（5）前置過濾器反洗。

2.2 混床與再生操作步驟

（1）失效樹脂從混床輸送到分離罐；

（2）備用樹脂從陽再生罐輸送到混床；

（3）失效樹脂在分離罐內(nèi)分離并送出；

（4）陰樹脂在陰再生罐內(nèi)再生；

（5）陽樹脂在陽再生罐內(nèi)再生；

（6）陰再生罐內(nèi)樹脂輸送到陽再生罐；

（7）陽、陰樹脂在陽再生罐內(nèi)空氣混合并漂洗備用；

（8）混脂從陽再生罐輸送到分離罐；

（9）混床從停運(yùn)狀態(tài)切換到運(yùn)行狀態(tài)；

（10）混床從運(yùn)行狀態(tài)切換到停運(yùn)狀態(tài)；

（11）混床系統(tǒng)壓差或溫度超過規(guī)定值時(shí)，旁路門動作步驟；

（12）本系統(tǒng)有1#、2#、3#三套混床系統(tǒng)、A#、B#兩套再生系統(tǒng)。設(shè)定為1#混床在A#再生系統(tǒng)再生、3#混床在B#再生系統(tǒng)再生。2#混床在A#或B#再生系統(tǒng)再生。

3 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)控制方案

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)PID控制原理圖如圖1所示。檢測儀表采用PH分析儀、測溫?zé)犭娕?、電?dǎo)率儀表、流量變送器等元件。通過測量過濾器出口處凝結(jié)水中PH值、Fe、Cu、SiO2、懸浮物等的含量，并將其轉(zhuǎn)化成為標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號送入DCS或PLC的I/O卡件中。再將采集到的各個(gè)信號作為調(diào)節(jié)值傳輸?shù)絇ID控制器中，測量值與設(shè)定值進(jìn)行計(jì)算比較后，輸出對應(yīng)的控制信號到執(zhí)行機(jī)構(gòu)或閥門。通過以上一系列的循環(huán)操作過程完成凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的控制任務(wù)。

圖1 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)控制原理圖

PID控制就是根據(jù)測量值與設(shè)定值的比較值，利用PID控制器內(nèi)已設(shè)定的算法，計(jì)算出控制量去控制對象。

給定值r（t）與實(shí)際輸出值y（t）構(gòu)成比較值見式（1）:

將比較偏差e（t）的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過算法計(jì)算出控制量，控制被控對象達(dá)到要求，其控制算法見式（2）、式（3）:

寫成傳遞函數(shù)形式，見式（4）:

PID控制器各校正環(huán)節(jié)的工作原理如下:

比例系數(shù)（Kp）:按比例值改變控制系統(tǒng)的比較偏差數(shù)字e（t），比較偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即引起反饋，產(chǎn)生效果，向相反的方向調(diào)小偏差。Kp越大，控制器的負(fù)調(diào)節(jié)作用越大。

積分系數(shù)（Tt）:主要用于抵消靜態(tài)偏差，使系統(tǒng)的無差度提高。積分作用的效果好壞取決于積分系數(shù)Tt，相互之間成負(fù)作用關(guān)系，積分系數(shù)增大，積分作用變?nèi)?，反之則變強(qiáng)。

微分系數(shù)（TD）:該系數(shù)反映偏差值的變化速率或者變化趨勢，并能在偏差值變得過大前，將修正信號引入系統(tǒng)中，從而提高控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度，減小動蕩時(shí)間。

計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，控制量是根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值來計(jì)算的。因此PID控制器能投入運(yùn)行前，需要將模擬量進(jìn)行離散化。在凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)中的PID控制器通過增量式PID算法來控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（例如電動閥門）動作。此控制算法有許多優(yōu)點(diǎn):減少誤動作的影響，減少手動/自動切換時(shí)的沖擊，無擾動切換容易實(shí)現(xiàn)。此外，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者輸出通道中存在信號的鎖存性能，所以PID控制輸出值能保持原值。算法不需要累加，僅通過最近k次的采樣值確定控制增量Δu（k），所以比較容易通過加權(quán)處理而獲得較好的控制效果。

4 結(jié)束語

本文詳細(xì)闡述了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的控制方式及工藝流程，介紹了凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)的控制步驟及工作原理。通過對PID控制器的比例、積分、微分等參數(shù)的調(diào)節(jié)，證明了凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)PID控制器具有較好的效果。

Analysis on Control System of Condensated Water Fine Processing

Liu Xiangdong

（China huadian Engineering Co.,Ltd.,Beijing，100160）

This paper analyzes the control system of condensated water fine processing,introduces the system and equipment,process flow,control mode and control sheme of condensated water fine processing.

condensated water,fine processing,PID control

TK3

B

1674-9987（2017）02-0013-03

10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2017.02.004

劉向東（1979-），男，工程師，畢業(yè)于長沙理工大學(xué)能源與動力學(xué)院，現(xiàn)從事電廠施工調(diào)試方面的工作。