給水加氨自動控制優化

鮑文東 劉鳳雨 呼斯樂

[摘? ? 要 ]文章通過對京能康巴什熱電（以下簡稱康電）1、2號機組實行一點式自動加藥時出現給水pH值波動較大的原因進行深度分析，通過增加凝結水、給水流量、機組負荷反饋信號、不斷優化自動加氨控制參數及控制程序，實現機組給水加氨自動控制，達到穩定給水pH值、提高給水質量、降低熱力設備腐蝕的目的。

[關鍵詞]給水加氨;自動控制;優化改造

[中圖分類號]TM621.6 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）11–000–02

[Abstract]This paper deeply analyzes the causes of feed water pH value fluctuation of Jingneng Kangbashi thermal power （hereinafter referred to as Kangdian）units 1 and 2 in the implementation of one-point automatic dosing. By increasing condensate， feed water flow， unit load feedback signal， and continuously optimizing automatic ammonia dosing control parameters and control procedures， the automatic control of feed water ammonia dosing of the unit is realized， so as to achieve stable ammonia dosing Water pH value， improve the quality of water supply， reduce the purpose of thermal equipment corrosion.

[Keywords]feed water ammoniation; automatic control; optimization and transformation

康電2×350 MW超臨界直流爐機組于2014年全部投產運行，工程設計為給水自動加氨系統，一級加氨為凝結水加氨和二級加氨為給水加氨兩部分;一級加氨點在高速混床出口母管，二級加氨點在除氧器出口。2019年電力控股公司根據部分發電機組在檢修過程中出現的異常情況，下發汽水預警要求在正常運行情況下實行一點式加藥方式，但是由于控制系統不滿足要求，運行時給水系統pH值波動較大，不能正常投入，經運行技術人員和熱控專業技術人員進行認真分析和討論，制定有效的解決方案，利用機組C級檢修機會對自動控制系統進行升級優化，實現給水系統一點式加氨自動調節。

1 鍋爐給水加氨系統及概況

1.1 加氨設備系統概況

2臺機組加藥間布置在汽機房零米處，設置1套公用加氨系統，加氨計量箱為一用一備，凝結水、給水加氨計量泵均為變頻計量泵，兩用一備，原藥劑為濃度大于25%的分析純氨水，配藥水源為除鹽水，配制時經噴射器抽吸配制成5%的氨水注入計量箱備用。

1.2 加氨自動功能現狀概述

凝結水經過高速混床100%的處理后，給氫電導率小于0.1 μs/cm，熱力系統中的二氧化碳的含量基本為零，已經達到了高純水的水平，在這種情況下，給水的電導率、pH之間有著嚴格的數學關系。二者之間的關系式為：pH=8.566+l gK（K為電導率，單位μs/cm），從中只要測量出一個數據，就可以求出另外一個數據。

給水自動加氨的主要是要將除氧器入口和省煤器入口的pH值控制在9.3～9.5之間，但由于pH信號滯后性大，不利于控制;而電導率響應快，且能真實地反映pH值的變化，所以采用除氧器入口和省煤器入口的電導率的給定值通過PID控制運算來調節加氨量。達到控制pH值在規定范圍內。通過pH值，轉換4～20 mA的模擬量信號輸出至計量泵變頻器上，與給定值比較，差值經過PID運算后，輸出自動調節信號控制加氨計量泵電機的運轉頻率至相對應的PH值，實現對加氨量的自動控制，確保熱力系統含氨量在正常范圍內變動調節。

機組啟動時進行手動控制，正常運行時采用兩點式加藥方式進行調整比較平穩，實行一點式加藥方式只能在凝結水精處理高速混床出口母管一點進行加藥。由于加藥控制系統與主機運行控制系統不同區域，不能直接取信號，導致現使用的控制方式和程序不能滿足實際要求，汽水系統pH值波動較大，不能正常投入自動運行。

2 給水加氨pH值波動較大的原因剖析

（1）由于集中取樣裝置布置在2號汽機房零米擴建端，1號機化學在線儀表取樣管線長達80多m，2號機化學在線儀表取樣管線長達30 m以上，樣水從取樣點到樣水在線分析儀表需要5～10 min，所以當前加藥量的大小影響比電導的變化，需要在5～10 min之后才能反饋出來，并且2臺機組的滯后時間還有所不同。

（2）康電為350 MW供熱機組，近年來地方電網公司經常需要進行調峰，高峰時出力為100%，低谷時出力為50%，從高峰到低谷的時間一般在40 min左右;負荷變化率較大。

（3）雖然可以依據電導率和pH值變化通過增減計量泵的運行頻率來調節加氨量的大小，但是計量泵的出藥量跟頻率卻不是成正比的，這就造成單一靠凝結水電導率和pH值作為閉環控制加藥量是無法滿足控制要求的，還需要通過凝結水流量和負荷升降率進行前饋信號來控制加藥量。

3 針對以上問題采取的主要對策

（1）控制系統引入凝結水流量信號作為PID的前饋信號，由于凝結水流量信號能實時的反映負荷的大小及變化趨勢。通過反復試驗，發現將計量泵的機械行程設置在85%時，計量泵的頻率與出藥量的線性關系比較穩定;然后觀察負荷在升降變化過程時，凝結水流量以及加藥計量泵的運行頻率，并且運算出他們之間的比例關系，這樣通過前饋信號運算值可以在負荷變化的情況下，將計量泵頻率控制在合適的范圍內。

（2）控制系統引入機組負荷信號，機組負荷變化時可核算出變化率，康電鍋爐為直流鍋爐，機組機負荷變化速率較為穩定，機組負荷17.5～300 MW時負荷變化速率為6 MW/min，300～330 MW時負荷變化速率為5 MW/min，330～350 MW時負荷變化速率為4 MW/min，通過負荷速率，來分段設置閉環PID的參數值，用PID將計量泵頻率控制在合適的數值。以下是PID參數的整定過程。

計量泵的輸出頻率=前饋信號運算量（主調）+閉環PID運算量（輔調）;前饋信號運算量=前饋信號×負荷段系數，閉環PID運算量=電導率值PID計算量。首先根據負荷量將給水流量的前饋信號作用于計量泵的頻率，使其控制在適合的范圍及計量泵頻率調整速率;前饋信號可以消除目標值的時間滯后，但由于計量泵工作效率與頻率的不線型性，所以光靠前饋信號是無法將目標值控制在我們設置的值范圍，圖1為控制原理圖。

4 優化效果

自動加氨系統投入運行以來，運行情況穩定，任取一次機組負荷大幅調整時凝結水和給水pH值的運行趨勢圖進行對比。圖2為優化前、后曲線對比圖。

加氨自動控制系統優化后，加氨控制系統平穩，解決了一點式加氨給水pH值波動大的突出問題，同時為機組安全穩定運行提供了有力保障，經濟性也得到很大提高。

5 建議

從系統運行狀態來看，效果比較明顯，但因設備自動化程度的提高也提升了在線控制指表計的真實、準確性，在運行過程中，要及時發現pH表、電導率表及pH電極探頭是否有故障，并定期對其進行校驗和實測數據進行對比。發現儀表精度下降，pH電極探頭準確度下降應及時進行維修或更換。

6 結束語

控制系統投入運行后，能夠及時、可靠、準確地完成機組給水系統pH值的自動調節，實現加氨量實時、微量的變化調整，運行穩定。徹底解決了一點式加氨給水pH值波動大對機組帶來的負面影響，提高了水汽品質，有效防止了鍋爐給水系統的腐蝕。

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