蒸汽换热首站自动调节标准规范

一 前言 随着计算机技术和控制技术的不断发展，品质控制和信息化管理被得到了广泛的应用和推广，随着建设节约和谐社会的发展状况，热电联产的自动化控制得到了大规模应用，本文将工程技术经验和国家有关自控规定结合，制定了蒸汽一级首站的自动调节和信息化管理。 二 首站控制机制 2．1 控制系统应选用分散控制系统（DCS），系统由现场传感器﹑驱动环节﹑控制柜﹑DCS操作屏等组成 2．2 传感器完成现场过程信号检测，如（温度﹑压力﹑流量﹑水位﹑设备功耗电流﹑电压等）最好选用标准4－20mA信号 （两线制或三线制设计） 2．3 驱动环节包括所有泵的拖动﹑电动阀和各种操作件的操作控制，驱动装置的设计和控制规范请参考控制一节。 2． 4 控制柜主要负责发出驱动能量拖动现场设备和提供操作机制并负责与DCS控制柜之间通讯等一系列任务。 三 首站控制要完成的主要任务 3．1 温度控制 根据工艺要求把目标供水温度间接或直接的控制一定范围内。 3．2 换热器水位控制 根据工艺要求水位控制在一定安全范围内。 3．3 水箱水位自动控制 根据工艺要求控制水箱的自动加减水阀。 3．4 热网安全泻水控制 根据工艺要求控制供回水管网压力在一定范围内。 3．5 定回水压力控制 根据工艺要求控制回水压力在一定范围。 3．6 定供水定压控制 根据工艺要求控制供水压力在一定范围内。 3．7 凝水液位箱控制 根据工艺要求控制回电厂的凝水压力和凝水箱液位在一定范围内。 3．8 数据检测 自动检测工艺区所有工艺参数。 3．9 数据表现 根据IEC标准组态表现数据在人机界面，并提供各种报表﹑曲线（实时和历 史数据）﹑操作权限等功能，详细数据表现请参看组态标准。 3．10 连锁保护 系统应具备紧急停电应急措施，在市电中断后应保证系统能供电8小数以上 3．11 通讯 系统应具备完整的通讯机制和开放的接口协议。 四 主要技术要求 4．1 温度控制要求 温度控制是指系统根据设定温度与实际温度进行比较运算，最终输出电信号 驱动蒸汽调节开关运动，从而达到调节温度的目的。 —— 温度调节由于有一定的滞后所以要设定一个调节周期，以避免调节阀频繁动作损坏和降低使用寿 命。 —— 温度调控制算法应采用模糊控制或增量逐次逼近控制算法，不易采用PID算法。 —— 首站温度调节的主要依据和思路是设定三段供水温度（供热初﹑中末期，温度设定值可修改）为 主调节温度，由于首站带动换热站过多，不易直接采用室外温度对应目标供水温度的调节系统。 —— 根据室外温度做一小范围的叠加修正量（修正范围可任意设定，一般上限不会超过10度），当不 需要室外温度修正时所有温度段设定为零，即可取消室外温度叠加修正控制。 —— 软件还应设有分时段控制功能，如果时段控制温度不为零，系统即可根据设定温度叠加再主调温 度上作为目标温度设定值。 软件应设有阀门调节极限设定窗口（可设定极限范围从0－100％），可根据工艺需要设定阀门在一个 小范围内调节，这样降低调节振荡周期和幅值，能更快的调节温度在一个稳态范围内。 —— 由于首站供出的高温水再经过子站换热才能到用户，而高温水供出到子站根据系统不同到达时间 也不相同，时间修正量都应提前设定。在上位机界面上应设有自动调节和手动阀位给定两种功能，两种功能必须做到无绕切换，阀门在任何时候都可自动跟踪当前位置反馈。 •电动调节阀技术要求； —— 自动 表示电动阀控制由监控中心微机或自动化仪表调节，而不需要人为的干扰，完全由自控系统完成调节阀的开关。 —— 手动 是指调节阀在电路设计时设有转换开关和电位器或脉冲开关，开关和电位器设在DCS控制柜中或现场。这个功能用处是很大的，如果调试因为程序中一个小小的失误而需要停控制系统，如果电动阀人为停止时需关闭蒸汽，给用户和调试都带来了很多的不方便，或者说在自控系统失灵时，应有能及时关闭和打开阀门的手动操作开关，如果这个功能在阀体上那就有点不方便了，因为谁也不想到高温高压的环境下去开那些开关或旋钮，这是人自我保护的意识。 —— 机械操作 指自控系统和手动系统都失灵或停电时需要打开或关闭阀门时的一种操作机制，一般西门子的调节阀都有这个功能。 —— 一个完整的首站选择调节阀是很重要的，一般可根据自己的需求选择，但大多数用户都选择带液压驱动器的调节阀（阀体为平衡阀体，平衡阀体的好处是你不用再考虑进出口压差大而阀体关闭不了的问题）在电路设计时应有调节阀独立的供电系统，调节阀驱动电源应设有自动空气开关和保护电路，控制电源和驱动电源应独立分开，这样设计时可以在微机自控系统失灵或调试需要重新启动系统时不影响调节阀驱动电源，从而可以保证调节阀可以继续用手动开关或电位器调节，因此可以保证系统在手动和自动之间轻松切换。 —— 电动调节阀应基本具备以下电气接口 ①4－20mA阀位调节信号；②4－20mA阀位位置反馈信号；③脉冲开关阀接口（无源）；④全开全关优先执行接口（无源）；⑤电子板报警信号（无源）；⑥AC24V或DC24V供电接口。 4．2 换热器液位控制：换热器液位控制是指根据工艺需求把腔体液位控制在一定范围内，控制对象是液位出水阀，换热器设计时最好有两路凝水出口管道，一路为控制调节用（调节阀）。一路作安全紧急输出口（电动蝶阀或电磁阀），一般控制方法有两种。 —— 纯水位控制系统，是指在上位软件或仪表上设定一工艺需求水位（水位在软件中可任意设定），控制程序根据设定与实际水位比较运算直接调节凝水电动阀，从而达到换热器水位被控制在一定范围内，控制原则是只保证液位必须在工艺范围之内。 —— 回水温度叠加控制系统，本控制回路应采用串级调节系统，控制算法以回水温度加一个经验修正量作为一级PID设定量，并与凝水出水温度作控制目标，水位作间接量的一种控制方法，采用此控制发放可以把凝水出水温度控制一定范围内，使热量浪费降低，液位只在一定安全范围内，但波动较大，一般大首站凝水温度采用液位控制出口温度大多数都超过100度，当采用回水温度叠加控制系统时凝水温度可降低到50度以下。 —— 凝水阀控制算法应采用模糊控制或增量逐次逼近控制算法，不易采用PID算法，调节方式为反动作方式，但调节周期要小于蒸汽阀调节周期，以提高系统的相应速度。 —— 凝水阀控制程序应设有阀门水位调节上限和下限作为安全值（此值可任意设定），当实际液位超过设定值时高或低时都应执行上下限保护动作。如果配有旁路电动紧急泻水阀的控制系统时应该紧急泻水阀的动作优先于电动调节阀，如果在一段延时内紧急泻水阀能足够满足让水位在正常水位内，那么调节阀将继续调节，否则调节阀也执行与紧急泻水阀相同的动作命令，从而可以达到快速水位处理的能力。 —— 凝水调节阀要有软件手自动切换功能，自动时无需人工干预，手动时可以人为的输入调节阀的设定电流或阀门位置。以保证在自动失灵或调试时用。 —— 凝水调节阀也同样要设计与蒸汽阀同样的功能，就地电动开关阀﹑阀位电位器或脉冲调节，并要做同步位置指示。 —— 凝水紧急泻水电动阀要做到在电气控制柜或就地能电动开关阀功能，具体要有开阀﹑关阀﹑远近选择开关，就地关阀控制开关应优先自动控制。 —— 凝水调节阀和电动阀配电要有独立的配电空气开关﹑保护电路，当DCS和系统瘫痪时仍然能保证电动打开和关闭。 —— 所有凝水阀都应在软件让不做任何操作及可在就地开关调节控制，当就地控制时，DCS上要同步显示阀门所有当前信息。 •电动调节阀应基本具备以下电气接口； —— 调节阀具备：①4－20mA阀位调节信号；②4－20mA阀位位置反馈信号；③脉冲开关阀接口（无源）；④全开全关优先执行接口（无源）；⑤电子板报警信号（无源）；⑥AC24V或DC24V供电。 —— 电动阀具备：①开关阀电气接口电压小于AC250V；②无源常开或2－20mA阀位置指示；没指示的阀门要做外部电路。 4．3 水箱水位自动控制 根据工艺要求控制水箱的自动加水，一般采用水位变送器把实际水位与设定水位比较并发出一指令指挥水箱软化水或自来水入口电动阀。 —— 水箱水位自动控制时要设定一个加水区间，以避免加水电动蝶阀频繁动作降低使用寿命，正常区间是根据不同的工艺要求制定的，比如两米高的水箱开阀水位可以设定在80cm，关阀水位可设定在170cm左右，设定值可以在微机上任意调节，但要做一设定值判断，当错误设定开阀水位大于关阀水位时，软件提示相关错误信息： —— 水箱水位自动控制算法采用设定减实际的偏差，当偏差到达时软件延时滤波（时间可任意设定）时自动执行相关动作。 —— 水箱加水电动阀的动作要以开关量或4－20mA的信息反馈到DCS中，并要有就地控制或控制柜上手动操作按钮。 —— 水箱加水电动阀要有独立的配电空气开关﹑保护电路，当DCS和系统瘫痪时仍然能保证电动打开和关闭。 •电动调节阀应基本具备以下电气接口； —— 电动阀具备：①开关阀电气接口电压小于AC250V；②无源常开或2－20mA阀位置指示；没指示的阀门要做外部电路。 4．4 安全泻水阀控制 是根据工艺要求控制供回水管网压力在一定范围内，其主要是在供回水管上各安装一只电动蝶阀或电磁阀，当实际供回水压力超过设定值时自动开启泻水，水压正常时关闭，当泻水阀开启泻水时补水泵或循环泵必须降低一个等级，否则会出现一边泻水一边补的现象，蒸汽首站最好选用电动调节阀泻水，在高温高压下突然开启安全泻水会很容易造成管网汽化。 —— 泻水阀自动控制算法采用设定减实际的偏差，当偏差到达时软件延时滤波（时间可任意设定）时自动执行相关动作。 —— 泻水阀的动作要以开关量