凝結水精處理控制系統分析

劉向東

(中國華電科工集團有限公司，北京，100160)

凝結水精處理控制系統分析

劉向東

(中國華電科工集團有限公司，北京，100160)

文章分析了凝結水精處理控制系統，介紹了系統及設備概況，凝結水精處理工藝流程及控制方式，凝結水精處理系統控制方案等內容。

凝結水，精處理，PID控制

1 系統及設備概況

湖北華電江陵發電廠一期工程2×660 MW超超臨界燃煤發電機組凝結水精處理系統按中壓系統設計，兩臺機組的高速混床共用一套高分離率的體外再生系統及輔助系統。再生系統的主要功能應能滿足混床運行工況時的樹脂分離、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。系統采用在國內有成熟運行經驗的高塔類再生技術。每臺機組配3×50%高速混床，正常時，二臺運行，一臺備用。每臺機組配2×50%的除鐵過濾器，不設備用。

2 凝結水精處理工藝流程及控制方式

機組啟動初期，凝結水含鐵量1 000～3 000 μg/L時，不進入凝結水精處理混床系統，僅投入前置過濾器，迅速降低系統中的鐵懸浮物含量，使機組盡早轉入運行階段。過濾器進出口母管設一個0～50%～100%的旁路。當一臺前置過濾器的壓降達到設定值時，表明截留了大量固體，50%旁路打開，前置過濾器自動退出運行，用反洗水泵來水和壓縮空氣對濾芯外表面的吸附微粒進行反沖洗，反洗出水合格后并入系統，50%旁路關閉。整個過程通過控制系統自動進行。旁路系統與母管進出閥門采用氣動蝶閥（旁路閥設有手動檢修旁流閥），前置過濾器的正常運行周期應不低于10 d，濾元的正常使用壽命不低于兩年（或反洗次數不低于100次）。

混床為二臺運行，一臺備用，當其中一臺混床出水不合格或壓差過大時，將啟動備用混床進行再循環運行直至出水合格并入系統，此時，將失效的混床解列，并將失效樹脂輸送至再生系統進行再生，然后將再生好的備用樹脂輸送至該混床備用。混床進出口母管設一個0～100%的旁路，在遇到下列情況之一時，旁路調節閥的100%應能自動打開同時關閉混床進出水母管閥門，切除高速混床系統，旁路系統與母管進出閥門采用氣動蝶閥（旁路閥設有手動檢修旁流閥）。

全套凝結水精處理除鹽系統采用自動程序控制。當電導率或鈉含量等參數達到設定值時，凝結水精處理混床自動退出運行，自動將失效樹脂用水力輸送至體外再生系統，以自動進行分離和徹底的化學再生。已再生好的備用樹脂由體外再生系統自動輸送至該混床中，并自動正洗至出水電導率合格后投入運行。在混床出水電導率合格前，應用再循環泵進行循環沖洗。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廢水處理系統。

由于凝結水精處理系統控制的設備比較多，而且對設備之間的運行要求有很強的時序性，整個系統在運行操作過程中設有單操、步序、自動三種控制方式。其中單操控制就是運行人員對單個設備（比如泵、電動閥門等）通過DCS或PLC進行啟/停操作。步序控制是指對設備按順序啟停操作，即根據系統運行流程的時間順序相關性，按順序操作工藝流程操作所涉及的相關設備。

2.1 前置過濾器具體操作步序

（1）前置過濾器從停運到備用；

（2）前置過濾器從備用到運行；

（3）前置過濾器從運行到備用；

（4）前置過濾器從備用到停運；

（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分離并送出；

（4）陰樹脂在陰再生罐內再生；

（5）陽樹脂在陽再生罐內再生；

（6）陰再生罐內樹脂輸送到陽再生罐；

（7）陽、陰樹脂在陽再生罐內空氣混合并漂洗備用；

（8）混脂從陽再生罐輸送到分離罐；

（9）混床從停運狀態切換到運行狀態；

（10）混床從運行狀態切換到停運狀態；

（11）混床系統壓差或溫度超過規定值時，旁路門動作步驟；

（12）本系統有1#、2#、3#三套混床系統、A#、B#兩套再生系統。設定為1#混床在A#再生系統再生、3#混床在B#再生系統再生。2#混床在A#或B#再生系統再生。

3 凝結水精處理系統控制方案

凝結水精處理系統PID控制原理圖如圖1所示。檢測儀表采用PH分析儀、測溫熱電偶、電導率儀表、流量變送器等元件。通過測量過濾器出口處凝結水中PH值、Fe、Cu、SiO2、懸浮物等的含量，并將其轉化成為標準的模擬量信號送入DCS或PLC的I/O卡件中。再將采集到的各個信號作為調節值傳輸到PID控制器中，測量值與設定值進行計算比較后，輸出對應的控制信號到執行機構或閥門。通過以上一系列的循環操作過程完成凝結水精處理系統的控制任務。

圖1 凝結水精處理系統控制原理圖

PID控制就是根據測量值與設定值的比較值，利用PID控制器內已設定的算法，計算出控制量去控制對象。

給定值r（t）與實際輸出值y（t）構成比較值見式（1）:

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

寫成傳遞函數形式，見式（4）:

PID控制器各校正環節的工作原理如下:

比例系數（Kp）:按比例值改變控制系統的比較偏差數字e（t），比較偏差一旦產生，控制器立即引起反饋，產生效果，向相反的方向調小偏差。Kp越大，控制器的負調節作用越大。

積分系數（Tt）:主要用于抵消靜態偏差，使系統的無差度提高。積分作用的效果好壞取決于積分系數Tt，相互之間成負作用關系，積分系數增大，積分作用變弱，反之則變強。

微分系數（TD）:該系數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中，從而提高控制系統的調節速度，減小動蕩時間。

計算機控制是一種采樣控制，控制量是根據采樣時刻的偏差值來計算的。因此PID控制器能投入運行前，需要將模擬量進行離散化。在凝結水精處理控制系統中的PID控制器通過增量式PID算法來控制相應的執行機構（例如電動閥門）動作。此控制算法有許多優點:減少誤動作的影響，減少手動/自動切換時的沖擊，無擾動切換容易實現。此外，當計算機發生故障時，執行機構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處理而獲得較好的控制效果。

4 結束語

本文詳細闡述了凝結水精處理系統的控制方式及工藝流程，介紹了凝結水精處理控制系統的控制步驟及工作原理。通過對PID控制器的比例、積分、微分等參數的調節，證明了凝結水精處理控制系統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，畢業于長沙理工大學能源與動力學院，現從事電廠施工調試方面的工作。