1、引言
    除氧水作為鍋爐的重要組成部分，其除氧給水控制的好壞，直接影響鍋爐產(chǎn)生蒸汽的質(zhì)量。而除氧給水在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中由于壓力溫度以及流量不穩(wěn)定或其它種種原因，致使除氧效果不穩(wěn)定，除氧效率產(chǎn)生波動(dòng)，進(jìn)而影響鍋爐汽包水位溫度發(fā)生變化，最終影響蒸汽的產(chǎn)生效率和質(zhì)量。自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)除氧控制至關(guān)重要。
2、自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1工藝概況
    萊鋼熱電廠130t鍋爐除氧給水系統(tǒng)主要由三臺(tái)中溫中壓蒸汽鍋爐、150t/h熱力除氧器、50 m除氧水箱、鍋爐給水泵、連續(xù)排污擴(kuò)容器、定期排污擴(kuò)容器、疏水?dāng)U容器；中間加隔板的30m3疏水箱、疏水泵等組成。站內(nèi)設(shè)三臺(tái)鍋爐給水泵(1#、2#、3#)，最大工況兩臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，同時(shí)預(yù)留一臺(tái)給水泵的位置（4#）。系統(tǒng)設(shè)一臺(tái)連續(xù)排污擴(kuò)容器，一臺(tái)定期排污擴(kuò)容器及一臺(tái)疏水?dāng)U容器；站內(nèi)設(shè)一臺(tái)中間加隔板的30m3疏水箱，另設(shè)兩臺(tái)疏水泵，一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，使其符合工藝所要求達(dá)到的除氧效果，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
    來自軟水站的除鹽水（約0~30CC，給水閥前0.5MPa，閥后壓力0.2 MPa，60t/h，最大給水流量155 t/h）檢測(cè)過熱蒸汽溫度（TI-7301B）、壓力(PI-A-7301B)，流量(FRQ-7301)后，經(jīng)過除鹽水母管，根據(jù)除氧器水位（LI-7101/LI-7201）調(diào)節(jié)過熱蒸汽流量后（LV-7101/LV-7201），送到1#、2#除氧器(130t/h)中（預(yù)留3#除氧器）；來自加熱蒸汽母管的加熱蒸汽根據(jù)除氧水箱內(nèi)水的溫度，調(diào)節(jié)過熱蒸汽壓力后送到除氧器加熱除氧水(溫度控制在102—105℃)，對(duì)除鹽水進(jìn)行加熱除氧處理。
2.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)
    針對(duì)工藝的繁雜性，考慮到備品備件的一致性，本著先進(jìn)、可靠的原則，進(jìn)行各種方案分析、對(duì)比，決定PLC設(shè)備選用Modicon TSX Quantum系列產(chǎn)品。鍋爐除氧水系統(tǒng)配2臺(tái)上位監(jiān)控站，一套可編程控制器，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過Modbus TCP/IP快速以太網(wǎng)與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控和操作。
    編程軟件采用CONCEPT2.6，它是基于Win-dows2000的編程工具，為控制系統(tǒng)編程提供專門的多語言開發(fā)環(huán)境，可以方便地生成標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出功能塊，以便在應(yīng)用程序內(nèi)重復(fù)調(diào)用。這些DFB能夠?qū)懭胩菪螆D、功能塊圖、結(jié)構(gòu)式文本或指令表語言中。監(jiān)控軟件采用MP7，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控，并且對(duì)重要參數(shù)形成歷史記錄，以報(bào)表或曲線的形式顯示給操作人員。
    系統(tǒng)硬件配置圖如圖l。
3、自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)
3.1  除氧水箱水位自動(dòng)控制
    除氧水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)兩個(gè)除鹽水給水調(diào)節(jié)閥，(閥前壓力0.5MPa，閥后壓力0.25MPa)，采用PID控制，控制示意圖如圖2。
3.2除氧器壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)
  通過蒸汽調(diào)節(jié)閥控制除氧器壓力，通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力來保證除氧器溫度在102~105℃（在此溫度范圍內(nèi)除氧效果最好）。(閥前壓力0.4—0.75 MPa，閥后壓力0.05 MPa)。采用PID控制，控制示意圖如圖3。
3.3  中溫中壓給水泵的控制
    中溫中壓鍋爐系統(tǒng)共設(shè)三臺(tái)鍋爐給水泵，并預(yù)留一臺(tái)鍋爐給水泵的位置。正常情況下兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用；當(dāng)運(yùn)行給水泵事故跳閘時(shí)，備用泵及備用泵電磁閥自動(dòng)投入；當(dāng)給水母管壓力低于5.6MPa時(shí)，進(jìn)行第一次報(bào)警；當(dāng)運(yùn)行給水泵出口壓力低于5,4 MPa（表）時(shí)，進(jìn)行第二次報(bào)警，同時(shí)備用泵及出口電動(dòng)閥自動(dòng)投入。
    控制流程如圖4。
3.4疏水泵的控制
    系統(tǒng)共設(shè)2臺(tái)疏水箱，兩臺(tái)疏水箱是連通的，每臺(tái)疏水箱設(shè)有高、低水位信號(hào)接口，低水位信號(hào)接口為+400 mm，高水位信號(hào)接口為+1800 mm。當(dāng)任意一個(gè)疏水箱水位達(dá)到>=+1800 mm，疏水泵開；當(dāng)兩個(gè)水箱水位<=+400 mm，輸水泵關(guān)。
  2臺(tái)疏水泵正常情況下一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用；運(yùn)行中一臺(tái)疏水泵事故跳閘時(shí)，備用泵自動(dòng)投入；當(dāng)運(yùn)行疏水泵出口壓力低于0.3 MPa時(shí)，進(jìn)行第一次報(bào)警，當(dāng)運(yùn)行疏水泵出口壓力低于0.28 MPa時(shí)，進(jìn)行第二次報(bào)警，同時(shí)備用泵自動(dòng)投入。
    控制流程見圖5。
4、控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
    (1)整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)為三電一體化(E-IC)結(jié)構(gòu)，各系統(tǒng)控制功能皆采用PLC完成，全部取消了二次儀表。
    (2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用新的并行處理系統(tǒng)形式一機(jī)群系統(tǒng)。基礎(chǔ)級(jí)采用MB+網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)各控制主機(jī)的分布式控制；監(jiān)控級(jí)采用光纖以太環(huán)網(wǎng)．Client/Server結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控終端的集中顯示操作、管理。確保系統(tǒng)高速、可靠運(yùn)行及良好的擴(kuò)展性。
    (3)程序內(nèi)設(shè)多重聯(lián)鎖防止了設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象和誤啟停現(xiàn)象發(fā)生。程序模塊化結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單明了，層次清楚，便于閱讀、修改。
    (4)響應(yīng)速度快，過渡過程時(shí)間短，可以做到超調(diào)量小甚至無超調(diào)。
    (5)魯棒性強(qiáng)，對(duì)被控對(duì)象參數(shù)變化適應(yīng)性強(qiáng)，控制精度高。
    (6)軟件系統(tǒng)設(shè)置抗干擾功能，采用多層數(shù)字濾波、零點(diǎn)漂移、延時(shí)消抖、邏輯判斷等多種方法消除信號(hào)尖峰及噪聲干擾。
5、使用效果
    萊鋼熱電廠130 t鍋爐除氧水控制自投入使用以來，給用戶帶來的效益是顯著的。從用戶的統(tǒng)計(jì)表表明除氧效果比系統(tǒng)投入前提高15%～20%。各系統(tǒng)運(yùn)行可靠，同過去的控制系統(tǒng)相比，具有精度高，溫度、壓力等調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠，故障點(diǎn)查找方便，便于調(diào)度管理，節(jié)能降耗顯著，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在提高鐵水產(chǎn)量和質(zhì)量、降低焦炭消耗量等方面都發(fā)揮了巨大的作用，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。