輔汽調溫調壓裝置研究

摘 要： 托克托發電公司煙氣調質系統減溫減壓裝置采用獨立的控制儀表進行控制。經過多年運行使用，這些控制儀表大多出現故障，嚴重影響了整個煙氣調質系統的正常運行，擬將減溫減壓控制部分改造為PLC控制，同時在就地加裝帶觸摸屏控制柜，以方便操作維護。

關鍵詞：煙氣調質 減溫減壓 PID調節 可靠性

Abstract：Tuoketuo Power Company gas conditioning system temperature and pressure reduction device uses a separate control instrumentation control. After many years of operational use， most of the current failure of these controlinstruments，these problems seriously affected the normal operation of the gas conditioning system， intends to control the temperature and pressure reduction part of the transformation of PLC control， while in-place installation with touch-screen control panel for easy operation and maintenance.

Key words：Flue gas conditioning， temperature and pressure reduction， PID regulation， reliability

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）10-0247-02

一、前言

1.煙氣調質系統投入背景

托電發電用的準格爾煤發熱量偏低，燃燒后灰樣中SiO2和AI2O3含量高，比電阻高，對于國內生產的電除塵器來說，較難以捕獲，電除塵器效率達不到設計要求，粉塵排放超標，造成環境污染，間接造成引風機葉片嚴重磨損，威脅機組安全穩定運行。

2.煙氣調質系統介紹

煤在燃燒過程中，其中的硫和氧生成二氧化硫，其中約0.4%-3.0%的二氧化硫在爐膛中被進一步氧化成三氧化硫，三氧化硫和煙氣中的水分結合形成硫酸，以極薄的一層均勻地凝結于飛灰顆粒的表面。如果煤燃燒產生的SO3恰好和飛灰比例平衡，就會產生足夠的酸附著在灰顆粒上，提供合適的電阻率以利于飛灰被收集。煙氣調質系統控制三氧化硫噴入速率，通過酸覆蓋層提供恰當的電導率以調節灰顆粒的比電阻以達最合適的數值。

3.煙氣調質系統減溫減壓站改造前狀況

一二期煙氣調質系統有相對獨立的12個控制節點，這12個節點用AB的DH-485網絡連接。分別為#1、#2、#3、#4系統集成箱控制PLC；4臺就地觸摸屏；硫磺罐控制PLC；以及一二期除灰控制室的各2臺操作員站。蒸汽減溫減壓控制裝置獨立工作，沒有接入到DH-485網絡。其它所有控制設備均接入了DH-485網絡，網絡結構圖如圖1-1所示：

圖1-1 煙氣調質系統網絡拓撲圖

由于DH-485網絡是早期產品，采用了RS485接口，DH+通訊協議，通訊速度約為115KBP/S。且通訊距離隨通訊速度和節點數量的增加而減少，通訊速度在115KBP/S時，通訊距離大約在500米左右。

減溫壓部分就采用了獨立的控制儀表進行控制。經過多年運行使用，目前這些控制儀表大多出現故障，難于使用，嚴重影響了整個煙氣調質系統的正常運行，將減溫減壓控制部分改造為PLC控制。

二、減溫減壓裝置系統組成

1.減壓系統

減壓系統中主要包括減壓閥（減溫減壓閥）、節流孔板，其作用主要是減壓。

2.安全保護系統

主要包括彈簧安全閥、主安全閥、沖量安全閥，其作用是當管內蒸汽壓力超過一定值時泄壓，保護整個系統。

3.減溫系統

減溫系統中各承壓元件有噴嘴、止回閥、給水調節閥、截止閥、節流閥以及節流裝置，管路系統有文丘里氏管及擴散管。

三、減溫減壓裝置投入使用前檢查及調試

按現場接線圖檢查各現場傳感器、執行機構、水泵與控制柜間接線是否正確。

檢查進出口熱電阻及壓力變送器是否裝反，一般進口量程高于出口量程。

水泵通電前必須注滿水將全部空氣排出，以免空運轉將水泵機械密封燒壞。

在確認水泵注滿水后，給水泵通電，檢查水泵是否正轉。如反轉，關閉水泵將任意兩相電源調換即可。檢查完畢關閉水泵。

觸摸屏切換為手動狀態，手動調節閥門，檢驗閥門是否能正常全行程開關。以檢驗調節回路中的儀器元件是否正常。

手動調節滿足要求的情況下，方可通入自動（自動調試通過）。

1.預熱

開啟裝置出口的旁通閥或疏水閥，緩慢打開入口閘閥，保持壓力在0.05MPa以內，預熱30分鐘。目的：暖管，清空管內雜質及冷凝水。

2.減壓調試

在二次壓力調節儀上手動將閥位調整到10%左右（避免減壓閥動作過慢以至安全閥起跳），緩慢開大進口閘閥，注意二次壓力調節儀顯示值，當二次壓力接近目標值時，將二次壓力調節儀切換到自動，使系統進入自動調節狀態，繼續緩慢開大閘閥，觀察系統的調壓能力，直至各參數達到要求。

3.減溫調試

通過二次溫度調節儀手動調整給水調節閥位到10%，當二次蒸汽溫度接近目標值時，開水泵并將二次溫度調節儀切換到自動，使系統進入自動調節狀態，觀察系統的調溫能力，直至各參數達到要求。

四、減溫減壓裝置PID參數整定

由于PID算法簡單、魯棒性好和可靠性高而被廣泛地應用于過程控制和運動控制中。將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構成控制量，用這一控制量對被控對象進行控制，這樣的控制器稱PID控制器。 在控制系統中，控制器最常用的控制規律是PID控制。

該系統由模擬PID控制器和被控對象組成。 r（t）是給定值， y（t）是系統的實際輸出值，給定值與實際輸出值構成控制偏差e（t）

e（t）=r（t）-y（t）

e （t）作為PID控制的輸入，u（t）作為PID控制器的輸出和被控對象的輸入。所以模擬PID控制器的控制規律為

u（t） =Kp [e（t） + dt+Td ]

其中：Kp 控制器的比例系數

Ti-- 控制器的積分時間，也稱積分系數

五、常見故障分析及處理方法

1.執行器振蕩

如果是減壓閥執行器振蕩，則可能是二次壓力調節儀死區太小，將PID參數中的sd值調大（一般設為2左右，即死區為2%）（應先檢查電機剎車及位發信號是否正常）。如果是給水調節閥執行器振蕩（指在二溫度調節儀手動時，執行器仍上下擺動），則給水調節閥執行器死區太小，須適當增大該執行器dF值。

2.執行器不動作

若為開關量執行器不動作（一般是減壓閥執行機構），則可能是二次壓力調節儀對應的可控硅損壞，需更換二次壓力調節儀；也可能是執行器電源零線及相線接反了。

執行器故障，檢查執行器是否損壞，先斷開電源，通過執行器手輪將閥位調整到中間位置，接通執行機構的電源，用帶良好絕緣外殼的導線給執行機構的反行接線端子通電（即反行接線端子接相線），則執行機構反行（閥門反裝時是正行），接著斷開反行接線端子的電源，給執行機構的正行接線端子通電（即正行接線端子接相線），則執行機構正行（閥門反裝時是反行）。若以上正行和反行動作可實現且閥位反饋信號正常（一般為4-20mA的直流電流輸出，中間位置對應的輸出為12mA左右），則可確認執行機構是好的。一體化執行機構請接上電源并在輸入信號端子上輸入4-20mA的直流電流（注意信號的正負極），當輸入信號與閥位反饋有較大差值時（0.48mA以上）時，觀察執行機構是否動作，且動作停止時控制輸入與閥位反饋輸出是否一致（誤差應小于0.24mA）。

若執行器反向動作，

a、PID儀表正反作用設錯

b、若為開關量執行器（一般是減壓閥執行機構），則可能是正行信號線和反行信號線接反，將兩根線互換即可

3.二次溫度離設定值漂移擺動過大

蒸汽參數不穩定，流量太小，因流量太小而震蕩時，適當調節給水調節閥入口處的節流閥及回水閥，使調節閥前后壓差合適，從而改善調節效果。

六、總結

本裝置應用于煙氣調質系統的減溫減壓站控制裝置，其包括自減溫系統、減壓系統、安全保護系統，本次改造在就地加裝PLC控制柜及操作屏，提高了設備的可靠性，降低維護難度，方便操作、控制和使用；該裝置的投入以保證硫磺管道伴熱蒸汽溫度在規定的范圍內，避免硫磺在輸送管道中冷凝結晶，維持伴熱蒸汽溫度正常，是煙氣調質系統投入使用噴射燃燒的必要條件，保證粉塵排放合格，降低對環境的污染，滿足國家可持續發展的戰略要求，同時保障機組的安全穩定經濟運行。

參考文獻

[1]張方煒等，鍋爐煙氣余熱利用研究。《電力勘測設計》2010年8月第4期。

[2]梁著文等，煙氣余熱回收裝置的利用。《沿海企業與科技》2010年第10期（總第125期）。

[3]張建福，趙欽新，王海超，張知翔，周津煒等，煙氣余熱回收裝置的參數優化分析。《動力工程學報》2010年9月第9期第30卷。

[4]張洪源等，鍋爐煙氣余熱回收利用分析與措施研究.《企業技術開發》2009年第5期。

[5]計算機網絡實用教程—技術基礎與實踐，劉四清 田力，21世紀高等學校計算機教育使用規劃教材

[6]自動控制原理.胡壽松，北京：科學出版社， 2009：144～170，305～380

作者簡介：杜志超（1988-），男，助理工程師，本科，從事發電廠集控、輔控運行工作。