鍋爐補給水系統的自動控制方案分析與研究

楊寧

（華電濰坊發電有限公司，山東 濰坊 261200）

1 鍋爐補給水的概況及重要性

1.1 概況

隨著科學技術的發展，鍋爐的蒸汽參數和容量較以往來說都有了很大的提高，對鍋爐運行的可控制性和安全性會直接影響到我國國民經濟的發展。氣和水系統的運行質量如存在問題，可能導致出現鍋爐爆管、汽輪機的有關設備結垢和腐蝕等問題，不但對工作人員的安全生產帶來影響，還會導致經濟上的損失。對鍋爐的補給水進行處理，也是減少發生安全問題的必要手段之一。我們對鍋爐水進行簡單的歸納，大致分為：原水、軟化水、凈化水、補給水、回水、排污水、冷卻水等。

1.2 重要性

通過長期的實踐證明，鍋爐的給水質量會直接影響到自身和其熱力系統，會對鍋爐的經濟、安全、穩定運行帶來巨大的影響。補給水通常是選用地下水、地表水或者天然水，這些水里都含有大量的鈉鹽、鎂鹽、鈣鹽離子，在經過加熱之后，會對鍋爐的熱力面帶來危害，使得熱力面被腐蝕、積鹽、結垢等，使鍋爐的傳熱效率受到阻礙，阻塞水管，直接導致熱面金屬的溫度過高而造成損壞，比如爆管和鼓包等情況。此外，還會產生一定量的金屬腐蝕，進而減少鍋爐的壽命。由此可見，做好對鍋爐的補給水的處理非常必要。

2 鍋爐補給水的主要工藝流程

本文所針對的鍋爐是以采用超濾、反滲透以及加上離子交換系統的鍋爐補給水的處理，對此，我們提出了自動化的控制方案。其主要工藝流程是：由主廠房的生水加熱器加熱出水，出水經過生水箱里的生水泵運送到自動清洗過濾器進行超濾，超濾結束后的水會流到超濾產水箱里，再由清水泵運送到保安過濾器，通過反滲透的高壓泵進行處理，處理之后由中間水泵運輸到陽離子的交換器和陰離子交換器，最后進入除鹽水箱。根據這個工藝流程，大致可以把整個過程分為以下幾個系統：預處理、超濾處理、反滲透處理、膜處理、離子交換等。

3 自動控制系統設計

3.1 對儀表和配置進行選擇

根據工廠的管理和相關的工藝流程的需要，要對鍋爐裝配合理的在線儀表，使儀表正確顯示出設備的工作狀態和工藝的具體參數。儀表的種類也非常多，大概包括了壓力儀表、分析儀表、液位儀表、流量儀表、溫度儀表等。這些儀表都可以運用于鍋爐對補給水的處理，其中流量和壓力的儀表應用范圍最廣。對壓力進行測量的儀表主要分為遠傳壓力的變送器、壓力開關以及就地指示的壓力表。每臺泵的出口都會設置耐震性就地壓力表，如果介質帶有一定的腐蝕性，就要選擇隔膜壓力表。

反滲透的裝置在所有的進出水口都應該安裝就地壓力表，以便于對運行壓力加以監控。在反滲透的高壓泵入口安裝低壓力的開關，出口安裝高壓力的開關，就可以方便在進水時出現水壓偏低的情況，實現報警停泵，出水口的壓力過高，在持續一段時間不恢復正常時，也可以報警停泵。在保安過濾器的進出水口，設置壓力開關或者差壓表，可以便于及時發現濾芯的堵塞情況，進行及時的處理和更換。在超濾的進出水口、反滲透的出入水口，還要安裝壓力的變送器。

流量的測量儀表通常會選用差壓式和電磁流量計。電磁的流量計對于介質的要求是其必須具備導電的能力，且電導率要大于閾值，低于閾值就會出現巨大的測量誤差。在選擇電磁流量計時，要根據相應的工藝介質來選擇合適的電極，不含腐蝕性的水最好是選用不銹鋼的電極，安裝的位置要便于查看，若是由于管道的位置不佳，則應該選擇分體的電磁流量計，把傳感器和變送器分開，便于查看。電磁流量計要具有良好的接地性。鍋爐的補給水在進行反滲透處理前，都可以選用電磁流量計。

在通過反滲透的系統后，水的整體的導電率會變低，這時，選用差壓式的流量計就尤為合適。差壓式的流量計包括了巴類、孔板類的流量計等。流量儀表的安裝和設置要注意滿足前后直管段的需求。在鍋爐的補給水過程中，超濾后的水、泵出口的母管、離子交換的設備的出水口、反滲透進水口等，都要安裝流量儀表，分別對每個過程的流量進行監控。

鍋爐的補給水的處理過程中會存在一些水箱和水池等，要根據實際情況科學的選用液位計。開放式水池可以安裝超聲波的液位計，這種液位計的穩定性良好，測量的精確度比較高，在不與介質接觸的情況下就可以完成測量；在藥罐上就要安裝磁翻板式液位測量表，該儀表可以明顯的顯示就地的指示，還可以把液位的開關量和模擬量的信息傳至控制系統。對室外的水箱，則可以安裝靜壓式的液位計。在對水的處理過程中，對于各種成分含量的測量也特別重要，它可以反映出水質的好壞，比如對水里電導率、濁度、硅的含量等都會做出具體的顯示。

3.2 對控制系統配置的選擇

要根據實際的輸入和輸出的點數以及具體的控制功能的要求，進行適合的控制系統的選擇。在使污水的處理過程實現自動化的過程中，PLC和DCS系統都發揮了關鍵作用，這2個系統都結合了控制技術和計算機技術。目前，污水處理廠的自控系統中最為常見的3種形式：PLC控制、現場總線以及DCS系統，3種系統適用的規模都不同。

現場總線的系統和DCS系統適合于廠區的規模大、控制點多的系統，PLC則適合于小型的、控制點集中的系統。DCS的系統常用于模擬量大，且閉環控制比較多的系統；現場總線的系統的優點在于適合特別分散和控制點少的系統。從維護和施工的角度來看，以往的DCS的布線的工作范圍比現場的總線系統大。此外，現場的總線系統的另外一個優點是擴展方便、開發性較好。

由于鍋爐的補給水的工藝流程比較長，布置又相對集中，因此常常采用集散式的控制，大多采取DCS式的控制系統，如果有距離比較遠，又比較集中的控制設備，則可以考慮遠程的IO站。這種系統是在綜合大樓設置一個中央控制室，再根據控制的規模和本廠的工作人員的具體設置，配套2～4個操作員的控制站加以執行控制命令。

4 具體事例分析

以我國某市的電熱廠為例，該廠熱網的補給水的處理系統以及2×350MW的鍋爐最后的規模確定為100t/h，對水的處理工藝，采用超濾＋離子交換＋反滲透的方法，具體的要求如下。

（1）按照鍋爐補給水的主要工藝流程來配備必須的流量、水質分析以及液位等不同類型的用于檢測的儀表。

（2）保證所有的電氣設備以及檢測儀表的正常運行，運行的信號要可以正常的顯示和傳送。

（3）根據電氣設備的實際運行需求和相關工藝參數的要求，對自動控制系統進行設置。

該項目根據其實際的工藝需求，安裝了必要的測量儀表。其中就地壓力表為95套，壓力開關7套，差壓或壓力變送器為25套，靜壓式的液位計7套，磁翻板的液位儀23套，孔板式流量計14套，電磁的流量計12套，濁度儀表4套，電導儀表10套、pH儀表3套等。

5 結語

對鍋爐補給水的過程加以實現自動化控制，目的在于使得全部的水處理系統可以得到安全和可靠的運行，以保證出水的水質質量，提高相關工作人員的工作效率，降低物料和能源的消耗。

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