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PLC實(shí)現(xiàn)大型火力發(fā)電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)


程量換算、限值判斷等處理后,將處理過的信息作為新的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫乃數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心,脫硫DCS系統(tǒng)擁有兩個數(shù)據(jù)庫:一個是控制器數(shù)據(jù)庫,另一個是上位機(jī)數(shù)據(jù)庫。上位機(jī)通過Modbus-TCP協(xié)議與控制器聯(lián)接,按一定的采樣周期循環(huán)掃描控制器數(shù)據(jù)庫的變化,并同時對上位機(jī)數(shù)據(jù)庫與畫面顯示進(jìn)行更新。

(2)模擬量控制系統(tǒng)(MCS)

    模擬量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脫硫控制系統(tǒng)的模擬量閉環(huán)調(diào)節(jié)功能,脫硫控制系統(tǒng)的主要閉環(huán)調(diào)節(jié)回路有:增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)、吸收塔液位自動調(diào)節(jié)、石灰石供漿流量調(diào)節(jié),還有公用系統(tǒng)中的濾餅厚度調(diào)節(jié)等。

    ● 增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)

    增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)的目的在于使鍋爐爐膛壓力保持穩(wěn)定。將鍋爐正常運(yùn)行時的引風(fēng)機(jī)出口壓力作為增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)的設(shè)定值,測量實(shí)際運(yùn)行的壓力,然后進(jìn)行比較得出偏差,偏差經(jīng)過控制算法計算,得出調(diào)節(jié)量作用在增壓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)導(dǎo)葉上,使得增壓風(fēng)機(jī)入口壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近。

    增壓風(fēng)機(jī)入口壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)控制算法通常是PID調(diào)節(jié),這是因?yàn)镻ID算法簡單而且能夠滿足工程的要求。為了提高壓力調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度,將鍋爐負(fù)荷作為前饋量引入到調(diào)節(jié)中,從而縮短了調(diào)節(jié)時間和減小了超調(diào)量。

    ● 吸收塔液位自動調(diào)節(jié)

    高溫?zé)煔膺M(jìn)入吸收塔反應(yīng)后由于冷卻和飽和作用會帶走一部分水,使得漿液變稠,脫硫吸收效果變差。這部分損失掉的水,通過吸收塔上部的除霧器沖洗系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。除霧器沖洗系統(tǒng)由32個電磁閥組成,每組8個,共四組。它們是按一定的順序輪流開關(guān),兩個工藝相鄰閥門之間的開啟間隔時間則是依據(jù)吸收塔液位來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

    在所能參考的資料中還沒有精確的吸收塔液位與煙氣流量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)熱力學(xué)原理,由進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣流量及其在塔內(nèi)的熱量交換可以計算出蒸發(fā)與飽和作用帶走的水量率,假定吸收塔除霧器沖洗閥每次開閥沖洗的時間為常數(shù),只要煙氣所帶走的水量率按時間作積分所得的值等于每次沖洗所能補(bǔ)充的水量時,則進(jìn)行沖洗。由此得到了吸收塔除霧器兩次沖洗的時間間隔,它隨著煙氣流入量的波動而變化。

    在弘電項(xiàng)目的吸收塔液位調(diào)節(jié)算法中,增加了一個閾函數(shù),意在使液位能夠盡快地收斂到設(shè)定值附近。其基本原理是當(dāng)吸收塔液位偏差的絕對值大于預(yù)先設(shè)定的閾值時,吸收塔調(diào)節(jié)時間將乘以一個懲罰系數(shù),促使調(diào)節(jié)往收斂方向加速發(fā)展。懲罰系數(shù)可以是偏差函數(shù)或者是常數(shù),在弘電的脫硫系統(tǒng)中,液位偏差落在偏差閾值內(nèi)時,懲罰系數(shù)為1,當(dāng)出現(xiàn)正偏差并超出閾值時,懲罰系數(shù)可取為大于零而小于1的數(shù)值,這樣就能減少除霧器沖洗門兩次沖洗的等待時間;當(dāng)出現(xiàn)負(fù)偏差并超出閾值時,可將懲罰系數(shù)取為大于1的數(shù)值,從而延長沖洗間隔時間,添加了懲罰系數(shù)能使控制效果得到更好的改善。

    ● 石灰石供漿流量調(diào)節(jié)

    石灰石供漿流量調(diào)節(jié)的目的在于調(diào)節(jié)吸收塔內(nèi)的pH值,使煙氣與石灰石漿液在最適合的pH值下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這是保證脫硫質(zhì)量的關(guān)鍵之處。

    采用普通的PID控制時,由于pH值具有較大的滯后,控制效果并不理想??紤]到影響吸收塔pH值的主要因數(shù)是煙氣中的硫元素與漿液中的鈣元素的摩爾比,因此在弘電脫硫系統(tǒng)中使用了串級PID控制的思想。引入了硫鈣比閉環(huán)調(diào)節(jié)的石灰石供漿流量調(diào)節(jié)后使得系統(tǒng)的反應(yīng)速度和超調(diào)量等都有了較大的改善。

    硫元素和鈣元素的摩爾比不能直接測出,只能經(jīng)過間接的方式求出。脫硫系統(tǒng)安裝有原煙氣分析儀和煙氣差壓計,經(jīng)過流體力學(xué)中的伯努利方程計算可以粗略得到煙氣的流量值,進(jìn)一步算出硫的摩爾數(shù),將主控回路中的輸出作為修正系數(shù)算出與硫摩爾數(shù)對應(yīng)的鈣摩爾數(shù),根據(jù)現(xiàn)場安裝的石灰石漿液密度和供漿流量算出鈣的摩爾數(shù),比較得出偏差,經(jīng)副控回路計算后作用在供漿調(diào)節(jié)閥上。

    ● 濾餅厚度調(diào)節(jié)

    石膏漿經(jīng)過旋流后,底流將輸送到真空皮帶進(jìn)行真空脫水,為了保證脫水效果,濾餅厚度要控制在一定的范圍之內(nèi)。濾餅的厚度往往容易受到底流漿液密度和流量變化的干擾,因此通過設(shè)立一個濾餅厚度調(diào)節(jié)降低操作人員手動介入操作的頻率,降低操作人員的勞動強(qiáng)度。

    濾餅厚度調(diào)節(jié)是通過

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