侯金泉

摘? 要：該文針對(duì)鍋爐除氧加藥系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，加藥精度不高等情況，著力于介紹一種鍋爐除氧加藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)主要依靠PLC控制器采集鍋爐補(bǔ)水量信號(hào)，通過周期循環(huán)的數(shù)據(jù)處理邏輯和算法，計(jì)算出加藥時(shí)間，控制加藥泵實(shí)現(xiàn)加藥，實(shí)現(xiàn)了鍋爐除氧加藥的24小時(shí)自動(dòng)化運(yùn)行以及加藥量的精確控制。該系統(tǒng)的特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單、采集信號(hào)點(diǎn)少、可靠性高、便于改造實(shí)施。

關(guān)鍵詞：除氧加藥;自控;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP27? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

除氧裝置作為鍋爐系統(tǒng)的重要組成部分為大家熟知。為保證鍋爐長期穩(wěn)定運(yùn)行，鍋爐水在進(jìn)入鍋爐前要進(jìn)行除氧和部分藥品添加，以保證鍋爐內(nèi)壁不受腐蝕。目前，采用較多的方法是在鍋爐水進(jìn)入鍋爐前進(jìn)行熱力除氧，同時(shí)在熱力除氧階段進(jìn)行水質(zhì)調(diào)整即藥品添加。我廠LOOS鍋爐根據(jù)原水水質(zhì)等情況需要進(jìn)行磷酸三鈉的添加，磷酸根離子能夠與水中微量鈣鎂離子形成疏松沉淀，此沉淀能夠隨排污及時(shí)除去，避免產(chǎn)生水垢，保證鍋爐水中的鈣鎂離子不會(huì)形成頑固水垢。但磷酸根離子濃度過高時(shí)，也會(huì)帶來一定的危害。因磷酸三鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，過量添加的話也會(huì)造成堿度過高，排污增加，帶來一定的熱力損失。為保證磷酸酸鈉濃度穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)精確控制加藥量，就需要一套自動(dòng)化程度高、控制性強(qiáng)的加藥系統(tǒng)。

1 磷酸根離子濃度測(cè)定

磷酸根離子濃度測(cè)定方法：目前按照國家標(biāo)準(zhǔn)我們主要采用磷鉬藍(lán)比色法進(jìn)行測(cè)定，是根據(jù)試樣溶液顏色深淺的程度與已知標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，來確定物質(zhì)濃度的方法。在實(shí)際測(cè)量中，我們一般采用0 mg/L～50 mg/L間隔為10 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比色。此種測(cè)定方法存在一定的局限性。1） 測(cè)定時(shí)間過長，每次進(jìn)行測(cè)定需2 h以上。2）測(cè)定需人工進(jìn)行操作，耗費(fèi)人力。3）采用比對(duì)法進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)精度不高。

2 除氧加藥裝置設(shè)計(jì)思路

加藥裝置設(shè)計(jì)的一般思路是通過檢測(cè)鍋爐水中磷酸根離子濃度，再根據(jù)磷酸根離子濃度來判定加藥量。但由于磷酸根離子在工業(yè)中的測(cè)定方法耗時(shí)較長（單次人工測(cè)定需2 h）且需要人工判定，因此可行性不高。所以該文著力考慮根據(jù)鍋爐除氧補(bǔ)水量來判定加藥量的方法。

由于加藥量已確定是通過鍋爐除氧補(bǔ)水量來判定，下一步就是控制加藥的實(shí)現(xiàn)。目前，可以影響加藥實(shí)現(xiàn)的因素主要有加藥濃度、加藥時(shí)間和加藥速度。在操作中，主要通過恒定其中2個(gè)變量，控制剩余一個(gè)變量的方法實(shí)現(xiàn)加藥，因此有3種備選方案，如圖1所示。方案1穩(wěn)定加藥濃度、加藥速度，控制加藥時(shí)間。方案2穩(wěn)定加藥濃度，加藥時(shí)間，控制加藥速度。方案3，穩(wěn)定加藥速度，加藥時(shí)間，控制加藥濃度。方案3中控制加藥濃度需要大量人工配藥操作，較難實(shí)現(xiàn)，方案2中控制加藥速度需要加藥設(shè)備更新投入較大，所以最終選擇方案1恒定加藥濃度、加藥速度，控制加藥時(shí)間來作為主要控制思路。

3 除氧加藥裝置方案細(xì)化

3.1 方案原理

根據(jù)除氧裝置設(shè)計(jì)思路，繪制了原理圖，如圖2所示。

裝置主要由3個(gè)部分組成，主要包括數(shù)據(jù)采集裝置、控制器以及執(zhí)行裝置。數(shù)據(jù)采集裝置是由流量計(jì)構(gòu)成?？刂破饔晌鏖T子PLC300控制器構(gòu)成。執(zhí)行裝置由加藥泵構(gòu)成。3個(gè)部分相互配合協(xié)同完成整個(gè)控制過程。主要過程是通過數(shù)據(jù)采集流量計(jì)采集除氧罐進(jìn)水流量并上傳數(shù)據(jù)到控制器中，控制器根據(jù)算法計(jì)算出控制結(jié)果，并將結(jié)果通過執(zhí)行裝置執(zhí)行。

3.2 方案軟件

根據(jù)需求在西門子PLC300中編寫設(shè)計(jì)了一套可以采用周期循環(huán)處理的方式，對(duì)加藥時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)控制，其邏輯示意圖如圖3所示。

其主要控制邏輯為采集周期開始時(shí)刻流量計(jì)計(jì)數(shù)并記錄。同時(shí)調(diào)取上一周期開始時(shí)的流量計(jì)計(jì)數(shù)，兩者相減即可計(jì)算出周期時(shí)間內(nèi)的流量。根據(jù)計(jì)算出的流量值乘以相應(yīng)系數(shù)最終計(jì)算出執(zhí)行時(shí)間，并發(fā)送指令到執(zhí)行器執(zhí)行。

3.3 方案硬件

根據(jù)工廠對(duì)除氧加藥系統(tǒng)的的要求，規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)，并選取相應(yīng)的硬件材料，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)主要由流量采集裝置、控制器、加藥機(jī)以及本地控制電路組成。選取1臺(tái)西門子PLC—300作為控制器，采用1個(gè)E+H流量計(jì)和2臺(tái)國產(chǎn)恒定流量加藥機(jī)。

3.4 方案補(bǔ)充

針對(duì)藥液補(bǔ)充情況分別做以下方案設(shè)計(jì)。1） 藥品稱量方式目前主要有直接重量稱量和標(biāo)定體積稱量2種方式。直接重量稱量主要是通過使用電子秤直接對(duì)磷酸三鈉進(jìn)行重量稱量，標(biāo)定體積稱量主要利用固體磷酸三鈉密度基本不變，通過稱量體積達(dá)到所0需加藥量的方法。如果所需測(cè)量精度要求不高，使用標(biāo)定體積稱量方式即可達(dá)到要求。標(biāo)定體積法較為簡便，我們采用標(biāo)定體積法稱量藥品。2）針對(duì)補(bǔ)藥間隔，我們主要考慮每班加藥與每天加藥，我們按照鍋爐最大日補(bǔ)水量對(duì)鍋爐的所需磷酸三鈉用量進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過估算我們得到每天所需的最大加藥量為3 kg，考慮到加藥罐能夠很輕易地溶解3 kg磷酸三鈉，在保證需求的前提下，最大限度地節(jié)約人力，我們最終選擇每天加藥一次作為補(bǔ)藥間隔。

4 除氧加藥裝置控制過程

鍋爐補(bǔ)水流量通過E+H流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)，并將數(shù)據(jù)上傳PLC，PLC內(nèi)的周期循環(huán)處理程序自動(dòng)計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)的鍋爐水補(bǔ)給量，系統(tǒng)程序根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的鍋爐水補(bǔ)給量，按照預(yù)設(shè)比例進(jìn)行換算，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)鍋爐水需要添加的磷酸三鈉量，并通過已知磷酸三鈉溶液濃度，計(jì)算出加藥機(jī)需要運(yùn)行的加藥時(shí)間，并最終發(fā)出控制信號(hào)?？刂萍铀帣C(jī)在下一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)完成預(yù)定加壓時(shí)間的加藥，隨后繼續(xù)計(jì)算下一單位時(shí)間的鍋爐水補(bǔ)給量，繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)加藥，以此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)不間斷自動(dòng)根據(jù)補(bǔ)水流量進(jìn)行加藥的過程。

5 除氧加藥裝置控制特色

該文所設(shè)計(jì)的加藥系統(tǒng)主要采用了的數(shù)據(jù)處理邏輯，能夠循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以單位時(shí)間為時(shí)間間隔，不斷往復(fù)計(jì)算，從而連續(xù)不間斷地對(duì)加藥進(jìn)行控制，有效規(guī)避了根據(jù)磷酸根離子濃度進(jìn)行添加的弊端，有效地保證了加藥量根據(jù)補(bǔ)水量的變化而變化，從而保證了加藥的穩(wěn)定性和加藥系統(tǒng)的全天候運(yùn)行。

6 結(jié)語

該文討論了磷酸三鈉在鍋爐水系統(tǒng)的作用情況，并介紹了一種基于PLC控制的除氧加藥系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)鍋爐水補(bǔ)給量添加一定濃度的磷酸三鈉，采用了周期循環(huán)的數(shù)據(jù)處理邏輯，實(shí)現(xiàn)了加藥系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行，有效控制了鍋爐水中磷酸根離子的濃度變化，從而有效地保證了鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行。該系統(tǒng)已在工廠中得到實(shí)際應(yīng)用，并取得了良好的運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)

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