基于MACS的电厂给水除氧系统设计
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给水除氧系统的优化与改良摘要:锅炉给水除氧系统存在溶解氧超标问题,缘故是进除氧器的水温不能知足除氧的温度要求,除氧器的塔内损坏。
通过脱盐水复热改造以提高除样器进水温度、采纳加固除氧器塔内喷嘴的方式完善除氧设备性能和改造取样器减小分析误差、标准操作以稳固除氧器压力和水位,将锅炉给水溶解氧稳固在5μg/L左右,除氧合格率提高至100%,排除锅炉长周期稳固运行的隐患。
关键词:锅炉水处置除氧器脱盐水中国神马集团公司动力厂热电装置是生产尼龙66盐的配套装置,为全公司各生产装置的系统提供合格的高、中、低压蒸汽和部份生产装置余热炉的锅炉水,其给水除氧系统的作用是除去给水中所含的氧,保证给水品质,幸免热力设备受到氧侵蚀,延长利用寿命,给水除氧系统工艺流程如图1。
除氧设备选用大气压力式除氧器,其大体结构如图2所示。
其工作原理为:除氧水第一进入中心进水管,继而流入环形配水管,在环形配水管上装有假设干可调式不锈钢弹簧喷嘴,水由喷嘴喷成雾状。
加热蒸汽从除氧塔下部向上流动,由于汽水间传热面积增大,水被专门快地加热到除氧塔内压力下的饱和温度,于是水中溶解的气体大部份以小气泡的形式逸出。
在喷雾层的下边还装设一些固定填料(如Ω形不锈钢片),使水在填料层上形成水膜,水的表面张力减小,于是残留在水里10%~20%的气体就较容易地扩散到水的表面。
分离出来的气体与少量蒸汽(约是加热蒸汽的3%~5%)由塔顶排气管排出。
1 存在的问题给水除氧系统运行近4年来,发此刻工艺、设备等方面存在一些缺点,造成溶解氧严峻超标,最大达352μg/L,最小为6μg/L,合格率仅为12%,通过度析,发觉系统存在问题要紧有以下几点。
软水加热器故障咱们明白,气体从水中分离出来的一个必要条件确实是必需将水加热到除氧器内蒸汽压力的饱和温度,当除氧器进水温度太低时,除氧水水温达不到除氧器内压力的饱和温度,给水中的溶解氧就会增加。
我公司除氧器进水湿度要求不低于40℃,而按原设计的工艺流程,当软水加热器故障时,给水通过旁路未经加热进入除氧器,温度较低,不能保证进水温度。
基于DCS下的动力锅炉自动控制系统的应用---以和利时MACS系统为例摘要:北京和利时系统工程股份有限公司MACS自动控制系统的功能和技术都是世界领先的,通过分析该自动控制系统在某热电厂锅炉应用情况,表明该控制系统性能先进、自动化控制水平高,能最大程度的减轻操作人员和检修人员的工作量,提高机械设备的运行经济性。
关键词:DCS;电热厂;锅炉;自动控制系统;和利时MACS系统DCS在热电厂控制系统中的应用极为深入,其自动化程度也非常高。
DCS在在火电机组中使用能够有效的监督锅炉炉膛,保证其运行安全,实现信息集中管理。
DCS控制系统能够有效提升机组的运行效率,确保系统各个功能的实现。
采用专业的方法进行全面的保护,最大程度的保护热电厂控制系统的运行安全。
和利时MACS自动控制系统融合国际信息技术、电子计算机数和自动控制技术,具有大型综合控制系统的优势。
1 DCS系统概述DCS是典型的控制系统,其最大的特点是具有集散性,与其他的控制系统有较大差异,作为新的控制系统,其系统融合了计算机控制系统和显示系统,结合微型计算机局域网,最大程度的确保控制系统的时效性和安全性,能够实现实时监控。
DCS的主要功能包括显示、制表记录、历史数据存储和检索、性能计算及打印。
2 和利时MACS控制系统简介和利时MACS系统是杭州和利时公司多年研发出来的大型综合控制系统,有统一的中央实时数据库,该系统的现场总线技术是全世界领先的。
和利时MACS 控制系统通过以太网和现场总线技术实现控制网络,把各工程师站、操作员站、现场控制站和数据服务器连接在一起组合成综合自动化系统。
系统硬件包括检测控制层和现场控制层,检测控制层的数据是检测的依据,操作指令下穿到下层就能实现工程设计的功能;现场控制层是主控单元I/O单元组成的,该层可以把现场采集到的所有数据通过后台做运算处理,然后输出控制指令,执行器在接受到指令以后把数据传递给检测控制层,主控系统完成自动控制指令。
中国平煤神马集团已二酸已内酰胺项目热电站新建工程给水、除氧系统调试方案黑龙江省火电一公司调试分公司二○一五年六月批准:_________________ 审核:_________________ 编写:_________________目录1 编制目的 (1)2调试依据及标准 (1)3 调试对象和范围 (1)4 调试说明 (3)5 试运前应具备的条件 (3)6 给水泵再循环试运行 (4)7 给水系统管道冲洗 (4)8 除氧器的投运 (6)9 试运所需的仪器仪表 (6)10 参与各方的分工和职责 (6)11 环境、职业健康安全风险因素控制措施 (6)1 编制目的为保障平煤神马集团已二酸已内酰胺发电站1、2#机组电动给水泵除氧系统调试工作的顺利进行,特编写本技术方案。
本方案适用于指导完成设备单体调试和分部试运行后给水泵分系统调试试运工作,以确认给水泵组及给水系统所有设备、管道安装正确无误,设备运行性能良好。
DCS控制系统工作正常,系统能满足机组整套启动需要。
2调试依据及标准给水分系统调试应严格遵循以下有关规程:2.1《火力发电建设工程启动试运及验收规程》(2009年版)。
2.2《电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇(现行版本)》。
2.3《火电工程启动调试工作规定》。
2.4《火电工程调整试运质量检验及评定标准(1996年版)》。
2.5《电力建设工程调试定额(2002年版)》。
2.6《电力基本建设工程质量监督规定》。
2.7《火力发电建设工程机组调试技术规范》(2013年版)2.8《火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程》(2013年版)2.9 黑龙江省电力科学研究院《质量手册》和《程序文件》。
3.0中冶北方工程技术有限公司提供的有关图纸。
3.1厂家等制造商提供有关系统图及设备资料说明书。
3 调试对象和范围3.1 系统功能概述平煤神马集团已二酸已内酰胺发电站建设规模一期为两炉两机,其中锅炉为四川川锅锅炉有限责任公司制造的G-260t/h CFB型高温高压流化床锅炉,蒸发量为260t/h.工程共建设安装两台高温高压、单缸、抽汽、背压式汽轮机,额定功率25MW汽轮发电机组,汽轮机为中国东方汽轮机有限公司生产的CB25-8.83/1.6/0.7型抽汽背压式汽轮机,配套发电机为山东济南发电设备厂有限公司,生产的QFW-30-2 型发电机.3台给水泵通过给水母管对2台锅炉进行供水,根据运行方式,正常时2台泵运行,1台为备用泵。
基于MACS的电厂给水除氧系统设计
摘要:本设计使用和利时公司的MACS系统进行组态,并对相应的硬件设备进行配置,设计实现给水除氧过程中的除氧器压力、除氧器水位、给水泵、给水泵电动门的自动控制。
关键词:集散控制系统MACS系统组态除氧器
引言
随着工业过程规模的不断扩大,需要测量处理的参数和控制回路成倍的增加,使得仪表数量大增,运行人员监控难度加大,系统的自动控制难度也同步加大。
为了降低运行监控人员的劳动强度和减少故障率,降低工业过程运行成本,提高效率,电力、石油、化工、制药、冶金、建材等众多行业都使用了DCS(集散控制系统)。
在电力行业中,其应用尤为突出。
本设计参照电厂中给水除氧系统的实际运行情况,进行测点统计,设定控制方案,应用和利时公司的第四代DCS系统MACS系统的组态软件进行组态,并配置相应的FM系列模块,建立工程,实现电厂中给水除氧系统中除氧器压力、除氧器水位、给水泵、给水泵电动门的自动控制。
将该工程应用在实际的电厂给水除氧设备的控制上,可以降低现场运行人员的劳动强度,提高系统的安全性,提高除氧效果,以及准确的控制锅炉给水的流量。
1MACS系统介绍
MACS系统是和利时公司的第四代DCS系统,是由以太网和使用现场总线技术的控制网络连接的各工程师站、操作员站、现场控制站、通讯控制站、打印服务站、数据服务器组成的综合自动化系统,能完成大、中型分布式控制系统、大型数据采集监控系统功能。
其系统结构由三层网络结构组成,分别是监控网、系统网和控制网,设备主要有工程师站、操作员站、现场控制站、通讯控制站、打印服务站、数据服务器。
2给水除氧原理、流程介绍
火力发电厂运行过程中,给水会不断地溶解入气体。
溶解于给水系统中的气体,有的是由补充水带进,有的是由于系统中处于真空下工作的设备(凝汽器及部分低压加热器等)及管道附件中漏进了空气。
当水和气体接触时,总有一部分溶于水中。
溶于给水中的氧会引起汽水管道腐蚀,若有二氧化碳会加速氧对金属的腐蚀,从而使其工作可靠性和使用寿命降低。
如果水中溶有0. 03mg/L的氧,高温下工作的给水管道和省煤器在短期内就会出现导致穿孔的点状腐蚀,引起泄漏或者爆管。
所有的不凝结气体都使热阻增加,引起传热设备传热恶化,凝汽器真空下降。
因此给水中溶解任何气体都是有害的。
2.1除氧原理和方法
为了保证发电厂生产的安全和经济,必须除去锅炉给水中溶解的气体。
给水除氧有两种方法,一种是化学除氧,一种是物理除氧。
(1)化学除氧。
化学除氧是利用易和氧发生化学反应的化学药剂,使这些化学药剂和水中溶解的氧化合生成另一种物质,从而除去水中氧。
化学除氧能达到彻底除氧的目的,但不能除去其他气体,且生成的氧化物还增加了给水中可溶性盐类的含量,而且价格昂贵,中小电厂很少采用。
(2)物理除氧。
物理除氧用的最广泛的是热除氧法。
它价格便宜,既能除氧又能除去其他气体,还没有任何残留物质,所以,目前所有电厂都毫无例外的采用它。
即使在亚临界以及超临界参数电厂中,热除氧也是其主要的除氧手段。
热除氧原理是建立在亨利定律和道尔顿分压力定律基础上的。
2.2除氧器水位控制
除氧器水箱的作用是为了保证锅炉有一定的给水储备量,一般就不小于锅炉额定负荷下连续运行1 5 -20min的给水需要量,它还担负着向给水泵不断的供水的任务,为了保证给水泵的安全运行,要求避免给水泵入口发生汽化或缺水事故。
除氧器给水箱水位过高,汽轮机汽封将进水,抽汽管将发生水击威胁汽轮机的安全运行;除氧器给水箱水位过低,除了影响给水泵的安全运行之外,甚至会威胁锅炉上水,造成停炉事故。
除氧器水位控制系统的控制任务是保证除氧器给水箱保持规定的水位。
3给水除氧系统设计
为了实现对除氧器压力、除氧器水位、给水泵、给水泵电动门进行控制以及对给水流量进行累计,要用MACS各组态工具进行组态后编译、下装,调试后在线测试,最终用于现场设备的实际控制。
组态也就是把通用系统提供的模块化的功能单元按一定的逻辑结合起来,形成一个能完成特定要求的应用系统。
组态后将产生应用系统的数据库、控制运算程序、历史数据库、监控流程图以及各类生产管理报表。
4测试
为了确保系统能够正确、稳定的运行,在使用前必须进行详尽的测试。
首先是测试环境的搭建:工程师站一台(配备四块网卡,分别连到监控网和系统网),操作员站一台(配备两块网卡),服务器两台,路由器两个,现场控制站一台,其中配备:风机单元,为现场控制站柜内设备通风散热;主控单元,包括冗余主控器和电源模块;设备组态时用到的I/O模块;接着下装:打开数据库总控组态软件,进行基本编译、联编和生成下装文件;按顺序进行测试:由于测试时I/O模块中并没有实际的输入信号(端口并没有连接到实际设备上),所以靠外部输入的AI、AO都只能强制修改值,并且也只能修改进入的初始值,而不是已经转换过的,也就是在“POUs/lO/P_H_E (PRG)”中修改左端输入值,而对于一些自己定义的变量则需要手动输入值。
5结语
本设计应用和利时公司的MACS系统,按照组态流程,经过测点定义、模块配置、使用组态软件进行组态后对各个程序块和操作界面都进行了详尽的测试,实现了设计目标。
经过进一步的优化和完善后可以用于实际设备的控制。
在整个设计过程中,测点清单的定义和控制方案的确定是整个工程的基础,所有的数据流都是以测点数据库为基础,而控制器算法组态是整个控制的核心,主要是参照控制方案来进行编写程序的。
根据市场分析机构ARC的研究,中国DCS市场预计在未来五年内的复合增长率将达到近14%。
中国传统的重工业行业,如电力、炼油、油气和石化行业,本土工厂建设的稳固增长大大促进了DCS市场的快速发展。
爆炸式的增长预计也会出现在其他工业行业,如制药、食品和饮料以及水和污水处理,虽然这些行业中没有大规模的采用先进的自动化技术。
在所有行业中,电力行业对DCS的需求仍然是主要的推动因素,在未来的五年内,这个市场的增长仍然十分可观。