凝结水精处理控制系统分析

刘向东

(中国华电科工集团有限公司，北京，100160)

凝结水精处理控制系统分析

刘向东

(中国华电科工集团有限公司，北京，100160)

文章分析了凝结水精处理控制系统，介绍了系统及设备概况，凝结水精处理工艺流程及控制方式，凝结水精处理系统控制方案等内容。

凝结水，精处理，PID控制

1 系统及设备概况

湖北华电江陵发电厂一期工程2×660 MW超超临界燃煤发电机组凝结水精处理系统按中压系统设计，两台机组的高速混床共用一套高分离率的体外再生系统及辅助系统。再生系统的主要功能应能满足混床运行工况时的树脂分离、清洗、再生及树脂贮存、混合的全部要求，且不能对树脂造成不必要的损害。系统采用在国内有成熟运行经验的高塔类再生技术。每台机组配3×50%高速混床，正常时，二台运行，一台备用。每台机组配2×50%的除铁过滤器，不设备用。

2 凝结水精处理工艺流程及控制方式

机组启动初期，凝结水含铁量1 000～3 000 μg/L时，不进入凝结水精处理混床系统，仅投入前置过滤器，迅速降低系统中的铁悬浮物含量，使机组尽早转入运行阶段。过滤器进出口母管设一个0～50%～100%的旁路。当一台前置过滤器的压降达到设定值时，表明截留了大量固体，50%旁路打开，前置过滤器自动退出运行，用反洗水泵来水和压缩空气对滤芯外表面的吸附微粒进行反冲洗，反洗出水合格后并入系统，50%旁路关闭。整个过程通过控制系统自动进行。旁路系统与母管进出阀门采用气动蝶阀（旁路阀设有手动检修旁流阀），前置过滤器的正常运行周期应不低于10 d，滤元的正常使用寿命不低于两年（或反洗次数不低于100次）。

混床为二台运行，一台备用，当其中一台混床出水不合格或压差过大时，将启动备用混床进行再循环运行直至出水合格并入系统，此时，将失效的混床解列，并将失效树脂输送至再生系统进行再生，然后将再生好的备用树脂输送至该混床备用。混床进出口母管设一个0～100%的旁路，在遇到下列情况之一时，旁路调节阀的100%应能自动打开同时关闭混床进出水母管阀门，切除高速混床系统，旁路系统与母管进出阀门采用气动蝶阀（旁路阀设有手动检修旁流阀）。

全套凝结水精处理除盐系统采用自动程序控制。当电导率或钠含量等参数达到设定值时，凝结水精处理混床自动退出运行，自动将失效树脂用水力输送至体外再生系统，以自动进行分离和彻底的化学再生。已再生好的备用树脂由体外再生系统自动输送至该混床中，并自动正洗至出水电导率合格后投入运行。在混床出水电导率合格前，应用再循环泵进行循环冲洗。混床冲洗排水和除铁过滤器排水排至废水池，然后由废水泵送至工业废水处理系统。

由于凝结水精处理系统控制的设备比较多，而且对设备之间的运行要求有很强的时序性，整个系统在运行操作过程中设有单操、步序、自动三种控制方式。其中单操控制就是运行人员对单个设备（比如泵、电动阀门等）通过DCS或PLC进行启/停操作。步序控制是指对设备按顺序启停操作，即根据系统运行流程的时间顺序相关性，按顺序操作工艺流程操作所涉及的相关设备。

2.1 前置过滤器具体操作步序

（1）前置过滤器从停运到备用；

（2）前置过滤器从备用到运行；

（3）前置过滤器从运行到备用；

（4）前置过滤器从备用到停运；

（5）前置过滤器反洗。

2.2 混床与再生操作步骤

（1）失效树脂从混床输送到分离罐；

（2）备用树脂从阳再生罐输送到混床；

（3）失效树脂在分离罐内分离并送出；

（4）阴树脂在阴再生罐内再生；

（5）阳树脂在阳再生罐内再生；

（6）阴再生罐内树脂输送到阳再生罐；

（7）阳、阴树脂在阳再生罐内空气混合并漂洗备用；

（8）混脂从阳再生罐输送到分离罐；

（9）混床从停运状态切换到运行状态；

（10）混床从运行状态切换到停运状态；

（11）混床系统压差或温度超过规定值时，旁路门动作步骤；

（12）本系统有1#、2#、3#三套混床系统、A#、B#两套再生系统。设定为1#混床在A#再生系统再生、3#混床在B#再生系统再生。2#混床在A#或B#再生系统再生。

3 凝结水精处理系统控制方案

凝结水精处理系统PID控制原理图如图1所示。检测仪表采用PH分析仪、测温热电偶、电导率仪表、流量变送器等元件。通过测量过滤器出口处凝结水中PH值、Fe、Cu、SiO2、悬浮物等的含量，并将其转化成为标准的模拟量信号送入DCS或PLC的I/O卡件中。再将采集到的各个信号作为调节值传输到PID控制器中，测量值与设定值进行计算比较后，输出对应的控制信号到执行机构或阀门。通过以上一系列的循环操作过程完成凝结水精处理系统的控制任务。

图1 凝结水精处理系统控制原理图

PID控制就是根据测量值与设定值的比较值，利用PID控制器内已设定的算法，计算出控制量去控制对象。

给定值r（t）与实际输出值y（t）构成比较值见式（1）:

将比较偏差e（t）的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过算法计算出控制量，控制被控对象达到要求，其控制算法见式（2）、式（3）:

写成传递函数形式，见式（4）:

PID控制器各校正环节的工作原理如下:

比例系数（Kp）:按比例值改变控制系统的比较偏差数字e（t），比较偏差一旦产生，控制器立即引起反馈，产生效果，向相反的方向调小偏差。Kp越大，控制器的负调节作用越大。

积分系数（Tt）:主要用于抵消静态偏差，使系统的无差度提高。积分作用的效果好坏取决于积分系数Tt，相互之间成负作用关系，积分系数增大，积分作用变弱，反之则变强。

微分系数（TD）:该系数反映偏差值的变化速率或者变化趋势，并能在偏差值变得过大前，将修正信号引入系统中，从而提高控制系统的调节速度，减小动荡时间。

计算机控制是一种采样控制，控制量是根据采样时刻的偏差值来计算的。因此PID控制器能投入运行前，需要将模拟量进行离散化。在凝结水精处理控制系统中的PID控制器通过增量式PID算法来控制相应的执行机构（例如电动阀门）动作。此控制算法有许多优点:减少误动作的影响，减少手动/自动切换时的冲击，无扰动切换容易实现。此外，当计算机发生故障时，执行机构或者输出通道中存在信号的锁存性能，所以PID控制输出值能保持原值。算法不需要累加，仅通过最近k次的采样值确定控制增量Δu（k），所以比较容易通过加权处理而获得较好的控制效果。

4 结束语

本文详细阐述了凝结水精处理系统的控制方式及工艺流程，介绍了凝结水精处理控制系统的控制步骤及工作原理。通过对PID控制器的比例、积分、微分等参数的调节，证明了凝结水精处理控制系统PID控制器具有较好的效果。

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

刘向东（1979-），男，工程师，毕业于长沙理工大学能源与动力学院，现从事电厂施工调试方面的工作。