智能电磁流量计等自动化仪表在凝结水精处理自
2021-04-08 15:04
智能电磁流量计等自动化仪表在凝结水精处理自动控制系统中的应用
冷凝水一般是指锅炉产生的蒸汽在汽轮机中做功后,由循环冷却水冷凝而成的水。由于热力系统中水蒸气的不可避免的损失,需要向热力系统补充一定量的补给水(脱盐水箱的水)。所以冷凝水主要包括:汽轮机内蒸汽做功后的冷凝水,各种排水和锅炉补给水。这部分冷凝水需要通过有效的处理过程来利用。本文所述凝结水精处理自动化的目的是实现整个水处理系统的安全可靠运行,保证优质出水水质或达到规定标准,提高管理人员的劳动生产率,降低能源和材料消耗。针对预滤器+高速混床法的工艺流程,提出了自动控制设计方案,主要包括电磁流量计等现场仪表的设计选型和配置以及控制系统的设计,并给出了自动控制功能的要求。凝结水精处理自动化设计应用于某电厂,取得了良好的应用效果,提高了现场工作人员的工作效率。写这篇文章与大家分享。
电磁流量计
1导言
自动化技术的广泛应用,极大地将人类从复杂的体力劳动和不安全的工作环境中解放出来,极大地改善了人类的工作环境和生活质量。而且自动化技术的应用明显增强了企业的竞争力,使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。凝结水精处理工艺的自动化旨在实现整个水处理系统的安全可靠运行,保证高质量的出水水质,提高管理人员的劳动生产率,降低能源和材料消耗。
2控制范围本文主要针对火电厂凝结水精处理系统,提出了自动控制设计方案。每个精加工单元包括两个预过滤器、三个精加工高速混床、三个树脂收集器、一个循环泵和三个旁路系统。精处理再生装置由分离塔、负再生罐、正再生罐和树脂捕集器以及辅助装置的罗茨风机、热水罐、压缩空气储罐和酸碱系统组成。控制系统主要包括#1机组精加工系统、#2机组精加工系统、体外再生系统、辅助机组等。
3自动控制系统设计
一套完整的自动控制系统设计,本地设备和工艺参数的测量必不可少,通过采集工艺参数数据,配合D C S或P L C控制系统,可以完成整个工艺工程的在线测量、监控和控制。
3.1仪器选择和配置
根据工艺流程和工厂管理的要求,配置合理的在线仪表,正确显示设备状态和工艺参数。仪器主要包括温度仪器、压力仪器、流量仪器、液位仪器、分析仪器等。在凝结水精处理过程中,广泛使用压力和流量测量仪表。压力测量主要包括就地指示压力表、远程压力变送器和压力开关等。每台泵的出口处应设置一个就地压力表,并应选择防震型。腐蚀性介质应选用隔膜压力表[2]。差压变送器安装在预过滤器旁通阀、混床旁通阀、预过滤器和树脂阱的前后,以监控相应系统的差压。当树脂捕集器前后的压差超过某一设定值时,树脂捕集器所在塔内的混床将被关闭。确认备用混床运行成功后,故障混床停止运行,树脂捕集器反冲洗。每套预滤器和混床的入口前设置一个增压旁通阀。增压旁通阀的作用是保证预滤器和混床投入运行前入口压力缓慢上升,防止预滤器和混床内部结构受到压力上升过大的冲击。压力变化由压力变送器[3]监控。
电磁流量计和差压流量计是常用的流量测量仪器。电磁流量计要求测量介质必须有电导率,且电导率大于阈值。如果电导率低于阈值,会有很大的测量误差。在选择电磁流量计时,应根据过程介质选择合适材料制成的电极。对于非腐蚀性水,不锈钢电极可以满足要求。还需要考虑安装位置是否方便人员查看。如果管道的安装位置相对较高或难以观察,需要选择分体式电磁流量计,将变送器和传感器分开,使传感器安装在易于观察的位置。电磁流量计应有良好的接地。差压流量计主要包括孔板流量计和杆式流量计。应注意流量计的安装,以满足前后直管段的要求。每个预滤器和混床的入口都装有流量计。流量计用于监测通过预过滤器和混床的冷凝水流量,也可以通过流量计的输出信号累计周期性的产水量。阳阴再生塔冲洗水管配有流量计,用于监测再生塔冲洗水流量。冲洗水泵出口母管上装有流量计,以指示泵启动后输送到各部分的流量。温度变送器用于监控系统入口主管道中冷凝水的温度。
稀碱液管上设有温度变送器,三通调节阀的开度由温度变送器的输出信号控制。热水箱配有温度变送器,温度变送器的输出信号控制加热器的开/关和投入加热器的组数。
在水处理过程中,分析量的测量尤为重要,它是反映水质的重要参数,如P H、电导率、硅含量、浓度计等。每个混床的出口都设有电导率仪、硅仪和钠仪,主要用于监测混床的出水水质。当某一出水指标不合格时,备用混床投入运行后,故障混床将停止运行进行再生。混床出水管上设有电导率仪、硅仪和酸度计,主要监测精处理系统的出水水质。在阴再生塔的排水管上设置电导率仪,监测阳、阴再生塔的树脂再生和清洗是否合格。稀酸碱液管配有酸碱浓度计,指示再生用酸碱液的浓度。精处理混床单元设有分析仪器取样架,电导率仪、磷氢仪、钠仪和硅仪集中安装在取样架内。每个水样在锅内减压冷却后进入传感器。硅表是多通道的,每个混床出口和出水管共用一个三通道硅表。
经常有水池,水箱等。在水处理过程中。应根据具体情况选择合理的液位计。通常情况下,开放式水池配有超声波液位计。超声波液位计测量精度高,稳定性好,不需要与被测介质接触。药箱通常配有磁性翻板液位测量仪,不仅能提供明显的就地指示,还能向控制系统传输液位的模拟或开关信号。预滤器和混床的排气母管上设有液位开关,自动监测预滤器和混床是否进水。再生塔的排气母管上设有液位开关,自动监测再生塔是否充满水。热水箱配有液位开关,以防止加热器在液位低时过热和烧毁。酸碱计量箱配有带远程传输信号的磁性翻板液位计,不仅具有就地显示液位的功能,还具有信号输入控制系统后在LC/D屏幕上显示液位的功能。
3.2控制系统的选择和配置
根据具体的输入输出点和控制功能要求,选择合适的控制系统。集散控制系统和可编程控制器作为计算机技术和控制技术的结合,为提高水处理过程的自动化水平做出了自己的贡献[3]。目前,水处理自动控制系统有三种基本形式:集散控制系统、现场总线系统和可编程控制器控制系统。从规模来看,三种制度的适用规模是不同的。集散控制系统和现场总线系统一般适用于控制点较多和工厂规模较大的系统,而可编程控制器控制用于控制点较多的小型控制系统。集散控制系统适用于模拟量较多、闭环控制较多的系统。然而,现场总线系统的主要优点是它适用于控制点相对较少的系统,特别是分散的控制点。从建设和维护的角度来看,传统的DCS系统接线的工作量远远大于现场总线系统。此外,与DC系统相比,现场总线系统的开发和扩展更为重要。
由于凝结水精处理布置相对集中,通常采用分散控制,DCS控制系统被认为较为常见。如果在比较远的距离有比较集中的控制设备,可以考虑远程IO站[4]。通常#1单元的精细处理系统、#2单元的精细处理系统和体外再生系统布置在不同的位置,并且彼此远离。根据控制规模和工厂人员设置,可配置2至3套操作员控制台。
4自动控制功能的要求
工艺系统中的所有电动/气动阀门、风机和泵均采用自动控制、远程控制和就地控制。本地控制模式:当设备的现场控制箱或MCC控制柜上的“本地/远程”开关选择为“本地”模式时,通过现场控制箱或MCC控制柜上的按钮实现设备的开/关和开/关操作。遥控方式:遥控手动方式。选择现场控制箱或M C C控制柜上的“本地/远程”开关作为“远程”模式,操作人员可以通过中控系统操作站的监控画面,用鼠标或键盘选择“远程控制”模式,并启动/停止和打开/关闭设备。自动控制模式:当现场控制箱或MCC控制柜上的“本地/远程”开关选择“远程”模式,并将控制站的“自动/远程控制”设置为“自动”模式时,设备的运行或开/关控制完全由各控制站根据水处理系统的工况和生产要求完成,无需人工干预。控制方式设计如下:***本地手动控制,在此基础上设置远程控制和自动控制。控制级别由高到低依次为:现场手动控制、远程控制和自动控制[5]。凝结水精处理系统的自动阀主要是气动阀,气动阀的控制电磁阀相对集中在局部电磁阀柜/箱内,尽可能考虑设备的完整性。例如每套预过滤装置都设有电磁阀柜,附近设有公共阀门。电磁阀柜面板上有本地操作开关,本地/远程操作开关为按键式开关,所有按键式开关都可以一键操作,既避免了操作人员带多个按键,又避免了无关人员的误操作[6]。
该工艺凝结水精处理的主要控制功能至少需要以下工艺控制:顺序控制优先[7]。排水、空气洗涤、水冲洗、注水、曝气清洗、增压等。预滤器的;加压、循环正洗、操作、卸压、树脂输送、树脂进料、排水、树脂混合等。高速混床;进水、进排气、空气洗涤、树脂分离、冲洗等。分离塔;阴再生罐重力排水、阴树脂空气洗涤、阴树脂空气洗涤及反洗、压缩空气充气等。正再生罐重力排水、正树脂空气洗涤、正树脂空气洗涤和反洗等。
5个应用示例
天津北塘热电厂2 × 350MW机组凝结水精处理系统***终设计规模为2 × 950吨/小时,处理工艺采用预滤器+高速混床法。具体要求如下:(1)根据工艺流程,配置必要的液位、流量、水质分析等检测仪器;所有检测仪器和电气设备操作信号的传输和显示;根据电气设备的运行要求和主要工艺参数的控制要求,建立了自动控制系统。根据工艺要求,本项目配备必要的测量仪表、5套温度变送器、50套就地压力表、25套压力或差压变送器、3套磁性翻板液位计、2套超声波液位计、7套液位开关、17套孔板流量计、2套浓度计、2套酸度计、10套电导计、2套多通道硅表和2套钠表等。
采集工艺参数,每个气动阀采用双电控方案:DO:2分/DI:2分;每个电动门:DO:2点/DI:3点;每个电机:DO:2点/DI:4点。测量点的实际数量如表1所示。其中AI表示模拟输入信号;AO表示模拟输出信号;DI表示数字输入信号;代表数字输出信号。根据控制点和过程控制要求,配置了一套由北京国电申智控制技术有限公司提供的EDPF集散控制系统,系统网络采用工业以太网冗余配置,设有一个中央控制室、2套操作员站、1套打印机和1套工程师站。电厂操作员可以在操作员站监控工艺流程图和测量参数。根据工艺系统的特点和控制系统的安全可靠性,整个集散控制系统配置三对DPU控制器模块,分别用于# 1机组凝结水精处理单元、# 2机组凝结水精处理单元和公共系统单元。实现了预滤器、高速混床和树脂分离塔的顺序控制。