1  引言
    浙江某發(fā)電廠三期工程(2×300MW機(jī)組)的水務(wù)控制系統(tǒng)主要作用是控制和改善電廠的水質(zhì)，包括凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)、渣水處理控制系統(tǒng)、酸堿再生控制系統(tǒng)、加藥控制系統(tǒng)、取樣控制系統(tǒng)、工業(yè)水泵房控制系統(tǒng)。其中的自動(dòng)加藥系統(tǒng)是整個(gè)水務(wù)控制系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)，本文著重講ControlLogix在自動(dòng)加藥系統(tǒng)的運(yùn)用。控制系統(tǒng)采用AB公司的ControlLogix可編程控制器進(jìn)行順序控制，雙機(jī)熱備、雙網(wǎng)冗余的形式使系統(tǒng)穩(wěn)定高效。

2  控制要求
    加藥控制系統(tǒng)包括加磷酸鹽、加聯(lián)氨、加氨、加十八胺4個(gè)子系統(tǒng)。
2.1  加磷酸鹽系統(tǒng)
    加磷酸鹽系統(tǒng)包括三臺(tái)磷酸鹽計(jì)量泵(二用一備)、三個(gè)磷酸鹽溶液箱、三臺(tái)磷酸鹽溶液箱攪拌器。根據(jù)爐水磷酸根信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)磷酸鹽計(jì)量泵。采用計(jì)量泵將磷酸鹽藥液直接加入鍋爐汽包內(nèi)，維護(hù)磷酸根含量0.5～3.0mg/L。當(dāng)爐水PH異常時(shí)，或機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可實(shí)施爐水協(xié)調(diào)處理。把磷酸氫二鈉溶液或NaOH的綜合溶液加入爐水中，調(diào)節(jié)爐水PH值達(dá)9.0～10.0。泵與泵聯(lián)鎖，當(dāng)酸鹽溶液箱液位高、低時(shí)報(bào)警， 低低時(shí)自動(dòng)停泵，參見圖1。

圖1     磷酸鹽系統(tǒng)

2.2  加聯(lián)氨系統(tǒng)
    加聯(lián)氨系統(tǒng)包括六臺(tái)聯(lián)氨計(jì)量泵、二個(gè)聯(lián)氨溶液箱、二臺(tái)聯(lián)氨溶液箱攪拌器。泵與泵聯(lián)鎖，當(dāng)溶液箱液位高、低時(shí)報(bào)警，低低時(shí)自動(dòng)停泵。
其中三臺(tái)泵(二用一備)將濃度為0.1～0.2％的聯(lián)氨溶液加入除氧器下降管，加藥量由自動(dòng)控制的方式來(lái)完成，控制信號(hào)來(lái)源于給水流量信號(hào)和除氧器水箱出口溶氧表信號(hào)。
另三臺(tái)泵(二用一備)根據(jù)需要手動(dòng)將聯(lián)氨加入閉式循環(huán)冷卻水中，參見圖2所示。

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圖2     聯(lián)氨系統(tǒng)

2.3  加氨系統(tǒng)
    加氨系統(tǒng)包括6臺(tái)氨計(jì)量泵、2個(gè)氨溶液箱、2臺(tái)氨溶液箱攪拌器。氨加藥裝置將給水PH值調(diào)節(jié)在8.8～9.3范圍內(nèi),以達(dá)到中和給水中的CO2,緩解金屬腐蝕，同時(shí)，也是給后級(jí)水系統(tǒng)提供良好的水質(zhì)條件。按工藝過(guò)程要求，把加氨裝置劃分為兩個(gè)工作單元:
    其中3臺(tái)泵(二用一備)向凝結(jié)水精處理出口母管加入0.3～0.5％氨溶液，取凝結(jié)水流量信號(hào)及凝結(jié)水精處理出口PH表控制計(jì)量泵加藥量，實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水精處理加氨過(guò)程的自動(dòng)控制，調(diào)節(jié)性能的不確定度小于0.2PH值。泵與泵聯(lián)鎖，當(dāng)溶液箱液位高、低時(shí)報(bào)警，低低時(shí)自動(dòng)停泵。
    向除氧器下降管中加入0.3～0.5%的氨溶液，采用雙電控的方式來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)給水流量波動(dòng)時(shí)，由給水流量信號(hào)控制變頻器進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，有效抑制由于負(fù)荷變化而引起的PH值波動(dòng)。由省煤器PH表發(fā)送的電流信號(hào)(4～20mA)為反饋信號(hào)，調(diào)整計(jì)量泵沖程，修正PH值的偏差量，控制PH值不確定度小于0.2PH值。泵與泵聯(lián)鎖，當(dāng)溶液箱液位高、低時(shí)報(bào)警，低低時(shí)自動(dòng)停泵，參見圖3所示:

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圖3     氨系統(tǒng)

2.4  加十八胺系統(tǒng)
    加十八胺系統(tǒng)包括2臺(tái)十八胺計(jì)量泵(一用一備)、2個(gè)十八胺溶液箱、2臺(tái)十八胺溶液箱攪拌器。加藥是通過(guò)計(jì)量泵手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行，在停爐前3小時(shí)，按1.5～2%濃度比加入給水母管,保持給水中十八胺含量為2～3mg/L。泵與泵聯(lián)鎖，當(dāng)溶液箱液位高、低時(shí)報(bào)警，低低時(shí)自動(dòng)停泵，參見圖4所示:

圖4     胺系統(tǒng)

2.5  問(wèn)題分析
    此控制系統(tǒng)中的聯(lián)鎖和報(bào)警功能很容易在Control Logix中實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)碰到的問(wèn)題主要是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥的問(wèn)題。
    磷酸鹽自動(dòng)加藥系統(tǒng)根據(jù)爐水磷酸鹽濃度來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)量泵頻率，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速改變從而改變磷酸鹽的加藥量，使?fàn)t水磷酸鹽濃度維持在設(shè)定值附近。
    自動(dòng)加氨系統(tǒng)是根據(jù)凝結(jié)水精處理混床出口的凝結(jié)水PH信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)量泵頻率，計(jì)量泵轉(zhuǎn)速改變從而改變氨的加藥量，使出口PH維持在設(shè)定值。

3  系統(tǒng)設(shè)計(jì)[1]

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3.1  控制結(jié)構(gòu)
    運(yùn)用ControlLogix中的PID指令，來(lái)控制過(guò)程變量:PID指令接受來(lái)自模擬量輸入模塊的過(guò)程變量PV(出口PH值)，并且通過(guò)模擬量輸出模塊調(diào)節(jié)控制變量CV(計(jì)量泵頻率)輸出，以保持過(guò)程變量在希望的設(shè)定點(diǎn)SP(PH期望值)。具體控制系統(tǒng)工藝參見圖5所示:

圖5     工藝控制系統(tǒng)圖

3.2  PID配置[2]
    ControlLogix PLC的PID 組態(tài)設(shè)計(jì)參見圖6所示:

圖 6     PID配置指令

    在PID設(shè)置框中可設(shè)置比例(Kc)、積分(Ti)、微分(Td)系數(shù)值，參見圖7所示。

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圖7     設(shè)置PID值

4  PID參數(shù)整定
4.1  PID對(duì)系統(tǒng)性能的影響[3]
    (1) 比例系數(shù)P對(duì)系統(tǒng)性能的影響
    比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小;P偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng);P太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定;P太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。
    (2) 積分控制I對(duì)系統(tǒng)性能的影響
    積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，I小(積分作用強(qiáng))會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。 
    (3) 微分控制D對(duì)系統(tǒng)性能的影響
    微分作用可以改善動(dòng)態(tài)特性，D偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較短;D偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng);只有D合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間。
4.2  PID參數(shù)整定[4]
    一般工程項(xiàng)目的PID參數(shù)整定方法都采用經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)置。
    (1) 首先將I、D設(shè)置為0，只用純比例，調(diào)P值在控制范圍內(nèi)成臨界振蕩狀態(tài)，記下臨界振蕩的周期Ts;
    (2) 設(shè)定Kc值=純比例時(shí)的P值
    (3) 在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到參數(shù)Ti、Td值。其中一種經(jīng)驗(yàn)公式為:控制精度=1.05%，則Ti=0.49Ts、Td=0.14Ts
    (4) 也可參照PID經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)
    溫度T: P=20～60%,T=180～600s,D=3～180s;
    壓力P: P=30～70%,T=24～180s;
    液位L: P=20～80%,T=60～300s;
    流量L: P=40～100%,T=6～60s。

5  結(jié)束語(yǔ)
    可編程控制器(PLC)系統(tǒng)運(yùn)用于電廠輔控控制系統(tǒng)，具有集成度高，組網(wǎng)靈活，管理能力強(qiáng)的特點(diǎn)。PLC中的PID調(diào)節(jié)配置內(nèi)容豐富、控制調(diào)節(jié)精度高，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的高靈活性和穩(wěn)定性。本文提出的PID調(diào)節(jié)方法具有設(shè)置迅速、控制質(zhì)量好的特點(diǎn)。其控制可靠性和準(zhǔn)確性得到電廠業(yè)主好評(píng)。