除氧器

沈阳工程学院课程设计设计题目：除氧器压力控制系统二级学院自动化系别名称自动化班级自动化B141学生姓名樊晓旭学号 2014338133指导教师郭南/梁强职称副教授/副教授起止日期：2015年12月28日起—至 2016 年1 月8日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：除氧器压力控制系统二级学院自动化系别名称自动化班级自动化B141学生姓名樊晓旭学号 2014338133指导教师郭南/梁强职称副教授/副教授课程设计进行地点：教学F615任务下达时间： 2015年12月26 日起止日期：2015年12月28日起——至2016年1月8日止系主任 2015年12月25日批准1.设计主要内容及要求（1）查找资料，完成题目相关电厂热工系统工艺分析。

（2）画出并分析指定控制系统SAMA图。

（3）完成控制系统组态设计，使用INFI-90DCS完成硬件组态的程序设计。

（4）完成课程设计说明书。

2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求（1）课程设计说明书是体现课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。

（2）学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。

课程设计说明书的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。

应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

（3）课程设计说明书要求打印。

打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。

（4）课程设计说明书装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、结论、致谢、参考文献。

3.时间进度安排沈阳工程学院计算机控制系统课程设计成绩评定表二级学院自动化系别名称自动化专业班级：自动化B141 学生姓名：樊晓旭沈阳工程学院课程设计摘要除氧器除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一，如除氧器除氧能力差，将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐蚀造成的严重损失，引起的经济损失将是除氧器造价的几十或几百倍。

其作用是将溶解在水中的有害气体尤其是水中的溶解氧从水中除去，以免这些有害气体进入锅炉系统造成热力设备腐蚀，从而影响锅炉系统的正常运作，所以除氧器在热力发电厂中起到了很重要的作用。

为了保证热力除氧器能得到很好的除氧效果，必须采用恰当的控制算法将除氧器压力控制在一定的范围内，使水中溶解的氧气量始终保持在合格的范围内。

分散控制系统（DCS）是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。

本次计算机控制系统课程设计基于INFI-90分散控制系统，对除氧器压力控制系统进行组态设计，主要以PID调节器和M/A控制站为中心进行逻辑算法设计，通过调节辅汽至除氧器压力调阀对除氧器压力进行控制，发生故障及时报警，保证除氧器的除氧效果和热力设备的安全运行。

关键词除氧器，DCS，压力控制，组态除氧器压力控制系统目录摘要 (I)1引言 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.2 除氧的方法 (1)1.3 INFI-90分散控制系统概述 (1)2 热力除氧器的工艺及原理 (3)2.1 旋膜式除氧器的结构 (3)2.2 旋膜式除氧器的原理 (4)2.3 除氧器的运行方式 (5)3除氧器压力控制系统SAMA图分析 (6)3.1 PID功能块 (6)3.2 M/A功能块 (6)3.3 控制站的输出 (7)4 除氧器压力控制系统组态设计 (8)4.1 调节器 (8)4.2 控制接口 (8)4.3 控制站 (9)4.4 硬件组态 (9)结论 (10)致谢 (11)参考文献 (12)沈阳工程学院课程设计1 引言1.1课题研究的背景和意义除氧器的主要作用是除去锅炉给水中的氧气和其它不凝结气体，以保证给水的品质。

若水中溶解氧气，就会使与水接触的金属被腐蚀，同时在热交换器中若有气体聚积，将使传热的热阻增加，降低设备的传热效果。

因此水中溶解有任何气体都是不利的，尤其是氧气，它将直接威胁设备的安全运行。

在火电厂采用热力除氧，除氧器本身又是给水回热系统中的一个混合式加热器，同时高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的高压疏水、排汽等均可汇入除氧器加以利用，减少发电厂的汽水损失。

由于对锅炉给水中溶解氧的含量的要求不断提高，因此除氧器作为去除锅炉给水中所含溶解氧的设备，对其的技术要求也越来越高。

正常情况下，除氧器内压力与水的饱和温度是相对应的，但当除氧器内压力突然升高时，水温变化跟不上压力的变化，水温暂时低于升高后压力对应的饱和温度，因而水中的含氧量随之升高，待水温上升至升高后压力对应的饱和温度时，水中的溶解氧才又降至合格范围内；当除氧器压力突降时，出于同样的原因，水温暂时高于该压力下的饱和温度，有助于水中溶解气体的析出，溶解氧随之降低，待水温下降至该压力下的饱和温度后，溶解氧又缓慢回升。

因此要将除氧器压力控制在一定的范围内，使水中溶解的氧气量始终保持在合格的范围内。

1.2 除氧的方法根据气体溶解定律(亨利定律：任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压力和水温有关)，某气体的分压力越大，则溶解度越大。

在一定压力下，随着水温增高，水蒸气的分压力增大，而空气和氧气的分压力越来越小。

在100℃时，氧气的分压力降低到零，水中的溶解氧也降低到零。

当水面上压力小于大气压时，氧气的溶解度在较低水温时也可达到零。

根据这个原理，从水中除氧可以从以下几个方面着手：①使水升温，减小其中氧的溶解度，水中氧气就可逸出。

②将水面上部空间氧气分子排除掉，或者让其转化成其它气体(如CO2)，从而减小水面上氧气的分压力，水中氧气就会不断逸出。

③采用化学或电化学的方法，使水中的溶解氧在进入锅炉前就转变成与金属或其它元素的稳定化合物，从而将其消除。

1.3 INFI-90分散控制系统概述分散控制系统（DCS）是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。

INFI-90分散控制系统是美国Bailey公司1987年推出的产品，该系统与Bailey公司1980年推出的N-90系统兼容，系除氧器压力控制系统统结构和功能也基本相同。

因而，INFI-90属于N-90的改进型产品，是一种集过程控制，过程管理为一体的现代化过程控制与管理系统。

INFI-90系统主要由过程控制单元（PCU）、运行员操作站（OIS）、计算机接口（CIU）和把它们联成一个系统的通讯环路以及作为应急手段的模拟控制站（SAC）和数字逻辑站（DLS）组成。

INFI网主环能带多达250个节点，多个子环通过就地和远程接口与主环相连，每个子环能带多达250个节点，一个主环最多连接250个子环，整个系统有带62500个节点的能力。

下面简单介绍一下厂区环路中各节点的组成和主要功能：（1）过程控制单元（PCU）它是INFI-90系统的核心部件。

由它完成闭环控制、顺序逻辑控制和数据采集的任务。

PCU柜包括模件安装单元（MMU）、端子安装单元（TMU）和电源安装单元（PMU）。

模件安装单元（MMU）是一个为INFI-90模件提供电源和通信口的印刷板扦笼，模件安装单元中的模件包括三种类型，它们是通信模件（也叫接口模件）、智能模件（也叫主模件）和I/O模件。

端子安装单元（TMU）供端子单元（TU）安装，端子单元提供现场信号与模件之间的连接。

电源安装单元（PMU）供电源系统模件安装。

（2）运行员操作站（OIS）运行员操作站是INFI-90系统的一个节点，为INFI-90系统提供了完整的操作接口、数据采集和记录报告能力。

它的主要功能包括：过程监视和控制、报警管理、系统状态及诊断、系统组态及调整。

（3）计算机接口(PCI)计算机接口是INFI-90系统的一个节点，通过它可以方便地将INFI-90系统和计算机连接起来。

使计算机可以从PCU输入过程数据，并向PCU输出控制数据。

计算机接口的组成包括：环路接口模件(LIM)、总线转换模件(BTM)和厂环至计算机的转换模件(PCT)。

它的主要功能包括：数据采集、组态、过程控制。

（4）厂区通讯环路（PCL）厂区通讯环路是一个冗余的双股电缆系统。

是所有INFI-90设备共同享用的串行通讯通道，通讯速率是500K波特，支持63个节点，节点间最大距离为2000米。

节点是靠环路接口模件（LIM）连到环路上，这个环路接口模件能使一个节点上的模件与另一个节点上的模件通讯。

（5）模拟控制站(SAC)模拟控制站为INFI-90系统应用提供常规的过程接口。

它是盘装设备，安装在主控室。

它可以与多功能处理器（MFP）进行通讯，并能监视和控制一个独立的控制回路。

面板上的按钮可供操作员调整设定点和控制输出，转换控制方式（手/自动切换）等。

（6）数字逻辑站(DLS)数字逻辑站是用于对多功能处理器作数字输入/输出的带有按钮和状态指示灯的站。

它是盘装设备，安装在主控室。

它通过数字子模件（DSM）可以与多功能处理器进行通讯。

沈阳工程学院课程设计2热力除氧器的工艺及原理旋膜式除氧器是一种最新型热力式除氧器，分为大气式除氧器和压力式除氧器，可用于定压，滑压，负压等方式运行，具有允许入口水溶氧量高，入口水温低，补给水量大等特点，适用于各类电站锅炉、工业锅炉给水及热电厂补给水等用水的除氧。

热力除氧就是将水加热至沸点，氧的溶解度减小而逸出，再将水面上产生的氧气排除，使充满蒸汽，如此使水中氧气不断逸出，而保证给水含氧量达到给水质量标准要求，防止锅炉、省煤器及管道的腐蚀。

旋膜式除氧器是最先进的热力式除氧器。

2.1 旋膜式除氧器的结构旋膜式除氧器的结构如图2.1所示，它是由除氧头和水箱组成。

除氧头的结构由外壳、旋膜器组、水篦子、液汽网、蒸汽分配盘、汽水分离器六大部分组成。

水箱由主体及附件组成。

图2.1 旋膜式除氧器结构图除氧器压力控制系统下面简单地介绍一下旋膜式除氧器的各组成部分：（1）外壳：是由筒身和冲压椭圆形封头焊制成。

（2）膜器组：由水室、起膜管、凝结水接管、补充水接管组成。

起膜管、下水管材料均由不锈钢制造，常年运行无需检修，也是旋膜式除氧器主要部分，98%的氧由便此除去。

（3）水篦子：经起膜段除氧的给水及由疏水管引进的疏水在这里进行减流二次分配，使水呈均匀淋雨状下落，从而保护其下部液汽网。

水篦子空间面积不小于总截面的50%，不锈钢结构，常年运行无需检修。

（4）填料液汽网：是由相互间隔的扁钢带及一个圆筒体，内装两层高度特制的O型0.3mm不锈钢扁丝网，给水在这里与二次蒸汽充分接触，加热到饱和温度并进行深度除氧，以保证除氧水中含量。

（5）蒸汽分配盘：主加热蒸汽由此接进，规则均分型结构能很好保证加热质量，使加热蒸汽呈现均分状态其在无节流工况下上升加热软化水，达到饱和温度下工作除氧。