锅炉补给水系统的自动控制方案分析与研究

杨宁

（华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261200）

1 锅炉补给水的概况及重要性

1.1 概况

随着科学技术的发展，锅炉的蒸汽参数和容量较以往来说都有了很大的提高，对锅炉运行的可控制性和安全性会直接影响到我国国民经济的发展。气和水系统的运行质量如存在问题，可能导致出现锅炉爆管、汽轮机的有关设备结垢和腐蚀等问题，不但对工作人员的安全生产带来影响，还会导致经济上的损失。对锅炉的补给水进行处理，也是减少发生安全问题的必要手段之一。我们对锅炉水进行简单的归纳，大致分为：原水、软化水、净化水、补给水、回水、排污水、冷却水等。

1.2 重要性

通过长期的实践证明，锅炉的给水质量会直接影响到自身和其热力系统，会对锅炉的经济、安全、稳定运行带来巨大的影响。补给水通常是选用地下水、地表水或者天然水，这些水里都含有大量的钠盐、镁盐、钙盐离子，在经过加热之后，会对锅炉的热力面带来危害，使得热力面被腐蚀、积盐、结垢等，使锅炉的传热效率受到阻碍，阻塞水管，直接导致热面金属的温度过高而造成损坏，比如爆管和鼓包等情况。此外，还会产生一定量的金属腐蚀，进而减少锅炉的寿命。由此可见，做好对锅炉的补给水的处理非常必要。

2 锅炉补给水的主要工艺流程

本文所针对的锅炉是以采用超滤、反渗透以及加上离子交换系统的锅炉补给水的处理，对此，我们提出了自动化的控制方案。其主要工艺流程是：由主厂房的生水加热器加热出水，出水经过生水箱里的生水泵运送到自动清洗过滤器进行超滤，超滤结束后的水会流到超滤产水箱里，再由清水泵运送到保安过滤器，通过反渗透的高压泵进行处理，处理之后由中间水泵运输到阳离子的交换器和阴离子交换器，最后进入除盐水箱。根据这个工艺流程，大致可以把整个过程分为以下几个系统：预处理、超滤处理、反渗透处理、膜处理、离子交换等。

3 自动控制系统设计

3.1 对仪表和配置进行选择

根据工厂的管理和相关的工艺流程的需要，要对锅炉装配合理的在线仪表，使仪表正确显示出设备的工作状态和工艺的具体参数。仪表的种类也非常多，大概包括了压力仪表、分析仪表、液位仪表、流量仪表、温度仪表等。这些仪表都可以运用于锅炉对补给水的处理，其中流量和压力的仪表应用范围最广。对压力进行测量的仪表主要分为远传压力的变送器、压力开关以及就地指示的压力表。每台泵的出口都会设置耐震性就地压力表，如果介质带有一定的腐蚀性，就要选择隔膜压力表。

反渗透的装置在所有的进出水口都应该安装就地压力表，以便于对运行压力加以监控。在反渗透的高压泵入口安装低压力的开关，出口安装高压力的开关，就可以方便在进水时出现水压偏低的情况，实现报警停泵，出水口的压力过高，在持续一段时间不恢复正常时，也可以报警停泵。在保安过滤器的进出水口，设置压力开关或者差压表，可以便于及时发现滤芯的堵塞情况，进行及时的处理和更换。在超滤的进出水口、反渗透的出入水口，还要安装压力的变送器。

流量的测量仪表通常会选用差压式和电磁流量计。电磁的流量计对于介质的要求是其必须具备导电的能力，且电导率要大于阈值，低于阈值就会出现巨大的测量误差。在选择电磁流量计时，要根据相应的工艺介质来选择合适的电极，不含腐蚀性的水最好是选用不锈钢的电极，安装的位置要便于查看，若是由于管道的位置不佳，则应该选择分体的电磁流量计，把传感器和变送器分开，便于查看。电磁流量计要具有良好的接地性。锅炉的补给水在进行反渗透处理前，都可以选用电磁流量计。

在通过反渗透的系统后，水的整体的导电率会变低，这时，选用差压式的流量计就尤为合适。差压式的流量计包括了巴类、孔板类的流量计等。流量仪表的安装和设置要注意满足前后直管段的需求。在锅炉的补给水过程中，超滤后的水、泵出口的母管、离子交换的设备的出水口、反渗透进水口等，都要安装流量仪表，分别对每个过程的流量进行监控。

锅炉的补给水的处理过程中会存在一些水箱和水池等，要根据实际情况科学的选用液位计。开放式水池可以安装超声波的液位计，这种液位计的稳定性良好，测量的精确度比较高，在不与介质接触的情况下就可以完成测量；在药罐上就要安装磁翻板式液位测量表，该仪表可以明显的显示就地的指示，还可以把液位的开关量和模拟量的信息传至控制系统。对室外的水箱，则可以安装静压式的液位计。在对水的处理过程中，对于各种成分含量的测量也特别重要，它可以反映出水质的好坏，比如对水里电导率、浊度、硅的含量等都会做出具体的显示。

3.2 对控制系统配置的选择

要根据实际的输入和输出的点数以及具体的控制功能的要求，进行适合的控制系统的选择。在使污水的处理过程实现自动化的过程中，PLC和DCS系统都发挥了关键作用，这2个系统都结合了控制技术和计算机技术。目前，污水处理厂的自控系统中最为常见的3种形式：PLC控制、现场总线以及DCS系统，3种系统适用的规模都不同。

现场总线的系统和DCS系统适合于厂区的规模大、控制点多的系统，PLC则适合于小型的、控制点集中的系统。DCS的系统常用于模拟量大，且闭环控制比较多的系统；现场总线的系统的优点在于适合特别分散和控制点少的系统。从维护和施工的角度来看，以往的DCS的布线的工作范围比现场的总线系统大。此外，现场的总线系统的另外一个优点是扩展方便、开发性较好。

由于锅炉的补给水的工艺流程比较长，布置又相对集中，因此常常采用集散式的控制，大多采取DCS式的控制系统，如果有距离比较远，又比较集中的控制设备，则可以考虑远程的IO站。这种系统是在综合大楼设置一个中央控制室，再根据控制的规模和本厂的工作人员的具体设置，配套2～4个操作员的控制站加以执行控制命令。

4 具体事例分析

以我国某市的电热厂为例，该厂热网的补给水的处理系统以及2×350MW的锅炉最后的规模确定为100t/h，对水的处理工艺，采用超滤＋离子交换＋反渗透的方法，具体的要求如下。

（1）按照锅炉补给水的主要工艺流程来配备必须的流量、水质分析以及液位等不同类型的用于检测的仪表。

（2）保证所有的电气设备以及检测仪表的正常运行，运行的信号要可以正常的显示和传送。

（3）根据电气设备的实际运行需求和相关工艺参数的要求，对自动控制系统进行设置。

该项目根据其实际的工艺需求，安装了必要的测量仪表。其中就地压力表为95套，压力开关7套，差压或压力变送器为25套，静压式的液位计7套，磁翻板的液位仪23套，孔板式流量计14套，电磁的流量计12套，浊度仪表4套，电导仪表10套、pH仪表3套等。

5 结语

对锅炉补给水的过程加以实现自动化控制，目的在于使得全部的水处理系统可以得到安全和可靠的运行，以保证出水的水质质量，提高相关工作人员的工作效率，降低物料和能源的消耗。

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