专利名称:化学过程的智能监控系统的制作方法
本发明涉及监测、诊断和控制系统，并更具体地涉及到用于监测、诊断和控制蒸汽发生器的水的化学成分的系统。
一个早已为工业界人士所周知的事实是公用事业蒸汽发生器的腐蚀问题是对这类设备的制造厂和用户双方都值得注意的一个方面。为此，发电业仅就致力于减缓那些被断定为由腐蚀所引起的问题，据说每年就要化费数十亿美元。迄今，在试图将腐馈的影响减至最小，并在某些场合消除这种影响方面已取得了重大进展。然而，任恁用于研究和开发新材料及对付腐蚀及其影响的实际做法方面，至今已化费了大量美元，仍然存在需要改进的地方。
据说，矿物燃料蒸汽发生器所遇到的强迫停机大约高达50%是与腐蚀有关的。由蒸汽发生器的这种强迫停机所造成的经济损失每年约达50亿美元。造成蒸汽发生器强迫停机的两个主要起因，也就是说，蒸汽发生器循环中的两个最薄弱的环节-现已被断定为炉膛的水冷壁和蒸汽回路，导致矿物燃料型蒸汽发生器的强迫停机的这两个环节的事故分别约占40%和30%。此外，现已发现公用事业蒸汽发生设备方面所遇到的大多数汽轮机问题中的2/3是与长期蒸汽纯度不合格有关。在这些机组中引起腐蚀问题的一个基本原因是与水和蒸汽的化学环境有关。一旦出现化学成分上的异常，首先易出故障的既是薄壁的又是厚壁的部件。举例来说(而并不局限于此)，氢和腐蚀性损害直接与锅炉水的pH的误控制有关，同时由不能对氧和/或pH进行控制而引起氧点蚀和过热过程(这一过程又起源于腐蚀产物的沉积)。每台机组，由这些和其他与腐蚀有关的故障所造成的强迫停机，其代阶可能非常大，对一台500MW机组来说，每天的代价可达12万至72万美元。失去的发电时间和接着为再卖电力而买电往往构成停机损失的主要部分。因此，将这些类型的故障减至最少出现或完全消除，则可为降低总的运行和维护开支而具有短期和长期两种意义。
国家经济状况在日益强调要减轻腐蚀影响方面也已起到一定的作用。即，由于过去5-7年的美国经济形势的结果，予测负荷增长和电力需求的任务已变得不可确定而令人烦恼。其作用是使各项公用事业处于必须就以下问题作出艰难抉择的境地，即，要在购买新设备还是整修所用设备问题上作出选择。为此，现已着手研究包括(但不限于)延长使用期限的规程，这些规划的目标是同时从设备和实际操作两方面来识别其存在的缺陷，而当这两方面的缺陷被改进和/或更新以后，这些规程将起到这样的作用恢复机组完善性和/或能在一段延长了的时间周期内，将各种操作维持在一个令人满意的水平上。同样，政府和工业机构已制定了旨在有助于实现对蒸汽发生器完善性评价的规程-其中有许多是直接涉及对腐蚀的预防的。再者，人们已知为了实现在执行这类规程过程中业已产生的推荐器具所化费资金的大部分是用在更换和/或整修因腐蚀损坏的部件上的。
为避免过去这些问题并为确保提高蒸汽发生器的利用度和可靠性，人们正在寻找新的和更好的方法。在蒸汽发生器的工作方式从基本负荷转为循环操作的条件下，这个提高蒸汽发生器利用度和可靠性的任务便变得更为困难。因此，要是不把改进重点放在蒸汽发生器循环的化学过程的环境上，那么，几乎可以保证会出现由腐蚀引起的种种问题。
为更好地满足对某一给定蒸汽发生设备的工作时的化学性质方面的要求，应由该蒸汽发生器的操作员负责执行恰当的水工艺的实际操作。而蒸汽发生器的操作员又通过建立监测、判断、控制和趋势分析方法来力求满足这些要求，所述方法将在被确定是存在于某给定蒸汽发生设备中的特定环境中起作用。关于由蒸汽发生器操作员所采用的这些方法方面，通常这些方法是根据通用准则改编而成的，而后者是已由所使用设备的不同供应者制定的。
作为举例(而不局限于此)，为便于以下讨论起见，假设我们的注意力所集中的那种应用型是属于一种与某种公用事业型蒸汽发生器相联系的那种高压蒸汽循环的类型。在这种应用场合下，由于所述循环的主工段是连结在一起的，故每个工段的水的化学性质参数必须是相容的。例如，设想蒸汽汽轮机制造厂已对包含在蒸汽中的成分规定了诸极限值。这些极限本身又对锅炉水的化学性质和对用作过热蒸汽降温喷水时的给水的化学性质起到限制作用。此外，为锅炉水的化学性质规定的极限，对给水的化学性质起到另一种限定作用。因此显而易见当出现诸如来自冷凝器泄漏之类的污染时，整个循环会受到影响。最后，人们也知道，启动和负荷变化都会引起循环运行中的化学过程必要条件方面的扰动。
再说，对现有技术来说，在此以前已进行过的研究成果还有待于断定，这包括对那种与公用事业型蒸汽发生器相联系的高压蒸汽循环实现水的化学性质监测时所用的监测点的性质进行分析而得出的结论以及从每个监测点通常所取的采样频率的研究中得出的结论。这类研究包括对以监测水的化学性质为目的而取自冷凝/给水系统的样品、取自锅炉水和蒸汽样品的研究。就这些样品的研究而言，已被分析过的参数包括pH，电导率和阳离子导电率，氧，肼，二氧化硅，钠，磷酸盐，氯化物，铁和铜。这些研究的结论进一步揭示了采样频率一方面从连续监测变化到另一方面的一年约四次的定时采样频率。
在由某工业机构编制的工艺规程中，有一张作为监测和控制蒸汽循环水化学性质的准则的一览明细表。这类准则一经定稿，无疑就将作为蒸汽发生器操作员们的极好的依据。就是说，蒸汽发生器的操作员们定能利用这些准则而设计出一个能满足他们各自特有的蒸汽发生设备要求的规程。人们知道目前没有很多蒸汽发生设备利用着全部可有效监测的点。此外人们知道具有人们认为应该具备的采样频率的蒸汽发生设备并不多。因此，目前的实际做法是选择用作监测的一个或多个关键的参数-这些参数被看多少蒸汽循环污染的种种灵敏标志，同时通过使用条形图记录器和报警器来实现对这些参数的监示，所述记录器和报警器是位于蒸汽发生站的控制室内的。其他信息收集在受定期检查的记录表上，以便探测趋势和/或有助于出问题工段的鉴别。由这类出处搜集到的信息又可用来确定必须采取什么样的控制操作(如果有此需要的话)。这类控制操作的实际执行将取决于对诸如系统的优先权和变化范围等因素的考虑而下是由操作员就是由化学性质的研究人员来完成。通常，这类控制操作是基于成文的规则和/或与被指派研究该蒸汽发生设备的化学家商议。然而，遗憾的是既当污染踪迹对蒸汽循环中所使用设备的影响变得较为明显时，又当分析测量方面的改善使微小到不到十亿分之一(sub-parts per billion)的杂质浓度都能探测时，这项对蒸汽循环的化学过程建立恰当控制的任务正在变得更为困难。
正如当今许多其他事情的情况那样，在实现蒸汽循环化学成分的监测功能以及在显示引自这种监测的信息方面，也都趋于计算机化。此处所谓的计算机化是指使用主机以及使用台式计算机。由于使用多台计算机，就可能对大量的化学数据实现快速存取，与此同时还能以一种方便易懂的格式将这些数据表示出来。另一方面，控制的进行，即，那些被认为是必要的控制动作的执行，通常是以手动方式完成的。虽然人们知道存在于现有技术的某些系统中在给水的化学分成(例如肼和氨)处理期间所要求进行的控制是通过传统的自动控制器来进行的，然而对这些现有系统来说，是不具备任何数据整理分析或判断的能力的。因此，对来自蒸汽循环化学过程所监测到的信息的任何分析或判断必须由为此目的而受过相当训练的人来完成。
所以，由以上讨论可清楚地看到从事蒸汽发生设备的化学过程的分析人员面临这样一种困难的任务，即，首先他们必须吸收消化一大堆数据，然后又必须以实时为基础，从这一大堆数据中得出若干结论。另外，要求这些化学过程的分析人员对长期趋势和系统性能具有如此洞悉一切的判断力，以致他们能够有意义地分析解释这一大堆数据。为了对可能引起蒸汽发生的蒸汽循环中的腐蚀损害的短期和长期作用过程进行控制，必须考虑上述列举的诸因素。因此，在现有技术中已有证据说明需要一种新的改进型系统-该系统在蒸汽发生的蒸汽循环中水的化学性质的成功的管理方面会有效地协助蒸汽发生装置的化工技术人员。
所以，本发明的一个目的是为提供一种适用于达到对蒸汽发生的蒸汽循环的水的化学性质进行操纵目的的新的改进的系统。
本发明的另一目的是为提供这样一种系统，其中根据其一个方面，该系统能有效地同时监测蒸汽发生的蒸汽循环中水的化学性质。
本发明的又一目的是为提供这样一个系统，其中为对蒸汽发生的蒸汽循环中的水的化学性质进行监测起见，水和蒸汽质量是在蒸汽循环中的若干关键位置上被监测的。
本发明的另一目的是为提供这样一个系统，其中根据本发明的另一方面，该系统能有效地同时断定该蒸汽发生的蒸汽循环中水的化学成分。
本发明的又一目的是为提供这样一个系统，其中对蒸汽发生的蒸汽循环中水的化学成分所做的诊断包括对蒸汽循环中的化学性质失常的潜在原因的判断联同一个适当的建议-关于由于该化学成分失常的出现的结果而应该采取的校正操作。
本发明尚有另一目的是为提供这样一个系统，其中根据其尚有的另一个方面，该系统能有效地同时控制蒸汽发生的蒸汽循环的水的化学成分。
本发明尚有另一目的是为提供用于对蒸汽发生的蒸汽循环中水的化学性质进行管理的这样一个系统，该系统不是在其初始建造时就是在其初始建造以后同样适合于作为对它的一种改型而被归并到一个蒸汽发生装置中成一整体。
本发明还有另一目的是为提供这样一个系统，该系统的优点在于不但对实现该系统的安装而且对完成该系统的操作方式都是相当简易的。
本发明提供了一种设计成能用来对蒸汽发生的蒸汽循环水的化学成分进行监测、诊断和控制的系统。更具体地说，现已被提供的系统是设计成由蒸汽发生设备的技术人员所使用的系统，以便当这些工作人员试图成功地操纵蒸汽循环水的化学性质时协助他们，而该系统的特点在于它兼有自动监测、诊断和控制该系统的能力。所述系统利用来自连续的分析器和过程测试设备的数据，去监视蒸汽发生器的水的化学性质的状况。在这方面，为获得所需信息，至少要取4份水和蒸汽的采样。就所述系统的诊断能力而言，其目的在于为机组操作人员、系统化学工作者和工厂工程师们提供给水、锅炉水和蒸汽化学性质相关的有意义和有用的信息。所述系统还能在上述三个范围内交互寻址访问。此外，所述系统设计成可用易懂的语言说明包含所关心的测试点的谘询信息，该信息将有助于信息接收者评定某个给定情况。根据其最佳实施例，所述系统预定为通过其操作可具有对给水化学性质和锅炉水化学性质同时地进行连续监视以及自动控制。就诊断事宜而言，给水化学性质的诊断始于对异常情况的判定，当异常被判定时，则相应监测参数的报警器被启动，以向工作人员警告故障情况。另一方面，锅炉水化学性质的诊断是基于对配价或相合磷酸盐处理的利用，当然，在不脱离本发明实质的情况下，也可使用诸如挥发性等等的其他形式的处理。至于说到蒸汽的化学性质，对其的诊断和对其的自动控制则是通过对给水化学性质和锅炉水化学性质的控制操作来完成的。因此，不难看出通过配备基于由本系统执行的诊断功能所需的适当的硬件，以上讨论的本系统的诊断能力是用来对供给化学药剂的泵和阀门实现自动调节的，从而将恰当地保持蒸汽循环水的化学性质。
图1是根据本发明所构成的一个蒸汽发生器的蒸汽循环中的化学过程监测、诊断和控制系统的结构原理图;
图2是为对按本发明构成的蒸汽发生器蒸汽循环化学过程监测、诊断和控制系统的操作所用样品种类进行说明而在蒸汽发生器蒸汽循环中所要用的各主要部件的原理图;
图3是对包含在按本发明构成的一个蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测、诊断和控制系统的操作中的输入和输出关系的图解说明;
图4是一个流程图，它举例说明了利用按本发明构成的一个蒸汽发出器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统对蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程进行监测、诊断和控制过程中所用的控制逻辑;和图5是对按本发明构成的蒸汽发生器蒸汽循环的监测、诊断和控制系统的软件系统的一个原理图。
现参照附图，更具体地说，参照其图1，图中概略地表示了一个系统-概括地用标号10表示，该系统用来对蒸汽发生器的蒸汽循环的化学过程进行监测、诊断和控制，也就是说，是根据本发明所构成的一个蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统。正如参照图1所见的，根据本发明的最佳方式的实施例，系统10由若干主要部件组成。更确切地说，系统10包括在图1中用标号12概括示出的计算机装置;在图1中用标号14概括示出的前端装置;和在图1中用标号16概括示出的硬设备。
首先就计算机装置12而论，按照本发明该图示的实施例，装置12包括第一部分-它被设计成最好能位于蒸汽锅炉厂的化学试验厅的位置附近，和第二部分-被设计成最好置于蒸汽锅炉厂的控制室内。计算机装置12的第一部分包括图1中18处所见的一个计算机，图1中20处所见的一个CRT终端/控制台，图1的22处所见的一个打印机/绘图机和最好在图1的24处所见的一个调制解调器。现已发现要适于用作蒸汽锅炉蒸汽循环的化学过程监测、诊断和控制系统10的计算机18是由数字设备公司(Digital Equipment Corporation)制造和销售的带有彩色图形显示器和打印机的Micro Vax微型计算机。不过，当然，在不脱离本发明实质情况下，为达到上述目的也可采用由数字设备公司以外的公司制造的计算机。这台计算机机被指定置于蒸汽锅炉厂的化学试验厅内或其附近。由于将CRT终端/控制台20、打印机/绘图机22和调制解调器24置于非常接近于化学试验厅的地方，故使必须使用计算机18而工作在化学试验厅内的人员易于接触使用它。所述CRT终端/控制台20，打印机/绘图机22和调制解调器24均以已知方式，借助于合适的接线被连接到计算机18，所述接线在图1中由标号26表示。
计算装置12的第二部分包括图1中用28表示的一个CRT显示器和在图1中用30表示的一个功能键盘。CRT显示器28和功能键盘30也被连接到计算机18。CRT显示器28和功能键盘至计算机18的互相连接是借助于任何合适的传统装置(例如象图1中分别由标号32和34所示的线路)来实现的。为了从此后的讨论中将会更好地了解到的各种原因，在蒸汽锅炉厂的控制室内的CRT显示器28的安排，最好指定为盘式安装，同时功能键盘30(被指定用来选择显示器)的布局使控制室内的工作人员能使用计算机18，以便向其输入或从那里获得与蒸汽锅炉蒸汽循环的化学过程有关的信息。
接着考虑前端装置14，根据本发明的最佳实施方式，该装置包括一台智能的模拟和数字输入/输出前端处理机，该处理机指定用来供采集和控制数据之用。任何市场上可买到的并能用于前述目的的传统型前端处理机均可选用为蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程的监测、诊断和控制系统10中的前端装置14。象计算机18一样，前端装置14最好也定位于蒸汽锅炉厂的化学试验厅内或其附近。前端装置14以已知方式，通过使用合适的接线与计算机18互连，所述接线在图1中用标号36作了示意的描述。
在此尚须讨论的蒸汽锅炉蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10的一个主要部件是硬设备16，该设备在图1中用标号37作了示意的表示，它以已知方式被有效地连接到前端装置14。为对此讨论起见，要将硬设备16理解为它包括在蒸汽锅炉蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10中以进行监测和控制为目的所采用的全部硬件，即，为对状态和添加剂与排水流量进行监测和实现控制所使用的硬件。更确切地说，该硬设备包括化学添加剂供应槽、泵，泵/定位器和指示器等等以及完成自动排放的自动控制而所需的硬设备。由此后的讨论会更清楚地了解实际上，根据蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10的操作方式，该硬设备16所拥有的全部硬件是设计成准备定位于工厂本身的附近范围内的。
在继续讨论硬件装置16时，为便于引用，正如图1所示意示出的那样，借助由标号39，41，43，45和47所表示的互连线，可将硬设备16看作基本上由四部分组成，即，图1中示意示出的控制硬件38，图1中示意地示作40的化学分析器，图1中示意出的其他输入参量42和图1中示意示出的手动控制台44。根据本发明的最佳方式的实施例，控制硬件38由五个添加剂供应装置构成，所述供应装置包括泵流量变送器和开/关状态/开关，行程位置传感器，低-槽液位开关，和排放阀位置传感器和定位器。另一方面，根据本发明的最佳方式的实施例，化学分析器40总计拥有10个仪器(8种不同类型的仪器)和4种采样源。根据本发明的最佳实施例，其他输入参量42涉及给水流量和状态，和排水流量和条件。最后，根据本发明的最佳实施例，手控台44采取一种自动/手动控制台形式，它不象硬件装置16拥有的其他硬部件被指定要安装在蒸汽锅炉厂的控制室内的盘上，而该自动/手动控制台是致力于控制各添加剂供应泵和排放阀的。就本发明的蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10的操作方式而言，我们认为通过对应用于一种典型蒸汽循环的蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10的操作方式的前后关系上的讨论，就可对其获得更好的理解。为此，在附图2中示意地说明了一个典型高压公用事业蒸汽循环，该循环在图中用标号46作了示意的表示，这对按本发明所构成的蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测、诊断和控制系统10来说是特别适用的。
由于诸如附图2所示意地表示的高压公用事业蒸汽循环46之类的一个高压公用事业的蒸汽循环的结构特征和操作方式对本领域的技术人员是众所周知的，因此，没必要对图2所示的高压公用事业蒸汽循环46作详细的说明。反之，为了能对应用本发明的蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测、诊断和控制系统10的高压公用事业蒸汽循环获得更充分的理解，想在此提及的仅仅是那些同蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10协同工作的高压公用事业蒸汽循环46的主要部件。为更详细地说明高压公用事业蒸汽循环46的这些部件的结构特征和操作方式，则可能要涉及先有技术。
这样，再次参照附图2，根据图中所述高压公用事业蒸汽循环46的图解说明，其主要部件包括一个汽包48，一个由标号50概括表示的锅炉，一个用标号52示出的省煤器，一个冷凝器54，一个冷凝泵56，由58描述的磨光器(polishers)，低压给水加热器60和高压给水加热器62，一个除气器64和一个给水泵66。以上列举的包含在高压公用事业蒸汽循环46中的全部部件，正如图2所描述的，以一种对本领域的技术人员众所周知的方式，在液流关系上彼此形成适当的相互连接。再者，正如由图2明显看到的那样，借助于图2示意地表示的线68(命名为“预热锅炉回流”线)，在冷凝器54和省煤器52之间具有相互连接。
根据其操作方式，蒸汽发生器蒸汽循环化学过程监测、诊断和控制系统10利用来自连续的分析器和过程测试设备的数据，以便监视蒸汽发生器水的化学性质状况。因此，为了获得所需信息，至少要有4个水和蒸汽采样数据。从高压公用事业蒸汽循环46范围内获得这些样品的位置被表示于附图2中。这样，正如参照图2所见，由图2中用标号70所标出的这些采样源之一是位于冷凝泵56和磨光器58的中间的。另一采样源(在图2中由标号72示出)位于省煤器入口，即，位于高压给水加热器62和省煤器52之间，并在预热锅炉回流线68的上游处某一点。分别由图2中标号74和76表示的第3和第4采样源则位于汽包48的附近。
就为操作蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10所需的具体样品的种类而言，有关的给水参数些pH，氨，肼，和溶解氧。这些参数是在省煤器入口处被监测的，也就是说，其样品是从采样源72得来的。冷凝器渗漏主要关系到要在冷凝液中测量阳离子的导电率。这一测量数据由采样源70得来。采用配价磷酸盐技术而对锅炉水化学性质的控制要求测量pH和磷酸盐值。为测定象二氧化硅那样的固体粒子的浓度也需要测量比电导率。根据以采样源76得到的排放样品来分析这些物质。借助于来自采样源74所得到的测量值，来自汽包48的饱和蒸汽的阳离子电导率也可得到监视。除了上面列举的由采样源70，72，74和76所获得的测量结果以及由图1所示意地表示的连续分析器40所依次产生的测量结果外，在蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10的操作方面还需提供其他的输入重量(这些输入参量在前面对图1描述的结构讨论中已经提及，图1中可找到以42表示的这些其他输入参量)这些其他输入参量以一定的过程参数形式被提供，例如给水和排水温度，和用于流量计算的孔口压力和压差。
图3所描述的是最少输入参量的概括，被列举在由标号78(图3中)概括表示的方框内的最少输入参量是在对蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测诊断和控制系统10的操作方面所必须提供的。同时，图3所描述的也是对最少输出参量的概括，该输出参量列举在由图3的标号80概括地表示的框内，这些输出参量是通过蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统在接收列举在图3方框78中的各输入参量的基础上而产生的。更确切地说，对于列举在图3中方框78内的各输入参量来说，那些出现在标题“连续化学分析器”以下的输入参量是基于由采样源70、72、74和76所获得的测量值而产生的，而出现在标题“其他输入量”下的输入是由图1所概略表示的硬件42产生。最后，在标题“用于五个添加剂供应站之一”下出现的输入是由图1概略表示的硬件38产生。
除了在此之前已经提到的监测功能以外，所述蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测诊断和控制系统10的其他特点在于它还具备能执行诊断和控制功能的能力。为此，根据本发明的蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测、诊断和控制系统10是这样来构成的，以使其能起到以下作用(举例说明而不局限于此)，诸如对来自数据库的所需数据进行检索的作用，对冷凝器渗漏以及磷酸钠隐匿(hideout)的存在和严重程度的判定，分析信息以确定化学环境的可接受性以及确定为将被测参数恢复到特定量级而需采取的校正操作。因此可见根据本发明所构成的蒸汽发生器蒸汽循环化学过程监测诊断和控制系统10被设计成能对包含在蒸汽发生器内总共三个区段的水的化学性质，(即，给水，锅炉水和蒸汽三部分的化学性质)进行寻址访问。不过，另一方面要注意能为根据本发明所构成的蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10所执行的自动控制功能仅仅是根据给水和锅炉水的信息。正如前面已指出过根据本发明的最佳实施例，对蒸汽化学性质参数的控制是由于对给水化学性质和锅炉水化学性质进行控制的一个结果而实现的。然而，也不用说，在不脱离本发明实质的条件下，可在与给水化学性质和锅炉水化学性质的控制无关的情况下，控制各蒸汽化学性质的参数。
下面继续参见附图4，该图对用标号82概括表示的控制逻辑作了说明，该控制逻辑是用来完成根据本发明所构成的蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测诊断和控制系统10所规定要执行的控制功能。正如参照附图4能更好理解的那样，所述控制逻辑操作82由被指定按一预定顺序执行的大量具体步骤组成。为此，控制逻辑操作82中的第一步在图4中用标号84和说明文“起始”表示。控制逻辑操作82的第二步在图4中用标号86和说明文“计算冷凝器可能的渗漏大小”标出。按照第二步86来执行对冷凝器可能的渗漏大小进行计算。控制逻辑操作82的第3步在图4中由标号88和说明文“计算由冷凝器可能的渗漏造成的在锅炉水中的PO4消耗量”标出。根据第三步88对由于冷凝器可能的渗漏而造成的在锅炉水中的PO4消耗量进行计算。控制逻辑操作82的第四步由图4中标号90和说明文“基于PO4物料平衡计算PO4隐匿度”标出。按照这第四步90对基于PO4物料平衡对PO4隐匿度进行计算。控制逻辑操作82的第五步在图4中由标号92和说明文“计算由隐匿度造成的pH和PO4起伏的大小和方向的变化”标出。根据第五步92，对由于隐匿度造成的pH和PO4大小和方向的起伏变化进行计算。控制逻辑作82的第六步由图4中标号94和说明文“冷凝器的渗漏是否值得注意？”标出。根据第六步94，作出关于冷凝器的渗漏是否值得注意的判定。若该判定的结果是“否”，则按控制逻辑操作82，从第六步94进到由图4的标号96和说明文“隐匿是否值得注意？”标出的步96。反之，若第六步94的执行结果为“是”时，则控制逻辑操作82由第六步94进到步98，后者由图4的标号98和说明文“将用于磷酸三钠和磷酸一钠的泵设置于泵的最小行程位置”标出。按照步98就将用于磷酸三钠和磷酸一钠的泵设置于最小泵行程的位置。然后，操作从步98进到步96。不管操作是如何进到步96的，根据控制逻辑82，一旦到达步96，就要对隐匿处是否值得注意作出判定。若判定结果是“否”，则按控制逻辑82由步96进至步100，后者在图4中用标号100和说明文“对给水系统中NH3/pH和N2H4/O2的诊断/控制”标识。反之，若执行步96得到的结果是“是”时，则按控制逻辑82由步96进至步102，后者由标号102和说明文“为诊断/控制锅炉水和pH和PO4，设定各隐匿输入”标识。根据步102，就为诊断/控制锅炉水的PH和PO4而设置了各隐匿处输入。此后，操作由步102进至步100。根据控制逻辑82，不管步100是如何到达的，一旦到达步100，即对给水系统中的NH3/pH和N2H4/O2给出诊断/控制。控制逻辑操作82的倒数第二步是由图4中标号104和说明文“锅炉水系统中PO4和pH的诊断/控制”标识的步104。按照步104，对锅炉水系统中的PO4和pH作出诊断/控制。控制逻辑操作82的最后一步是由图4中标号106和说明文“结束”所标识的步106。
为了全面说明本发明蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测、诊断和控制系统10的结构特征和操作方式，现将对包含在蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测、诊断和控制系统10的软件系统进行描述。为此特别要参见图5。正如根据图5会得到更好的理解，该软件系统在图5中概括地用标号108指示，这个蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测诊断和控制系统10所包含的软件系统由5个功能部件组成。为对各顺序的活动范围进行同步起见，这些部件通过各进程间通信链路来回通信，该进程间通信链路在图5中被表示为实线并由标号110标识。另外，软件系统108的这些功能部件利用磁盘文件共享数据要求。在图5中由标号112所标识的虚线即表示这些磁盘文件的存取通路。这些磁盘文件简化了在程序间的大量数据的转移。这些磁盘文件也为应用于趋势和历史方面的资料提供了长期永久性的存储。
正如附图5所描述的那样，软件系统108所包含的五个功能部件是(图5中的)手控部件114，(图5中的)扫描部件116，(图5中的)控制部件118，(图5中的)显示部件120和(图5中的)分析部件122。首先来看手控部件114，该部件包括一个被项目单引起的接口程序，该程序被规定为支持蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测、诊断和控制系统10的操作设置，而且起到用来更改调整常数、系统化学过程操作极限、仪器校准数据等作用。手控部件114还使得在实验室内用人工获得的各种化学分析法均能被导入蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测诊断和控制系统10中。此外，手控部件114也使得在表明哪些功能是要受到自动控制的方面可达到充分的灵活性。在这方面，例如(但不局限于此)在使用蒸汽发生器蒸汽循环的化学过程监测诊断和控制系统10时，操作员可选择自动地控制添加剂进料系统，以提供作为手控排放的诊断信息。手控部件的所有信息被记录在图5以114示出手控信息数据库内并因此可适用于软件系统108的其他部件。
接着看，扫描部件116被设计成在涉及由前端装置14执行具被赋予的各项任务方面能有效地操纵前端装置14，后者在图1中已给出。包含在扫描部件116内，用于所要寻找的前端装置14的典型的各指令是数据扫描的频率和确定所要扫描的参数。这信息的表明是通过存在于扫描部件116和手控部件114之间的接口来实现的。通过前端装置14(示于图1中)所获得的数据被指定贮存在运行记录的扫描数据库内，后者可在图5中找到-它在该图中通过标号126标识。
下面把注意力集中在控制部件118上，该部件配备蒸汽发生器蒸汽循环化学过程的监测诊断和控制系统10所要求的专门技术，以便实现本文前面已提及的诊断和控制功能。控制部件118被设计成能有效地实现对诸如下列动作的执行即可对来自数据库所需数据的检索;对冷凝器渗漏以及磷酸钠隐匿的存在与否和严重程度进行判定;分析信息，以判定化学过程环境的合格与否;为将被测参数恢复到规定值所需校正操作的判定。需要信息显示的任何条件导致在输出信息记录中产生一个项目，所述信息记录在图5中由标号128标识。
关于显示部件120，该显示部件以作为由控制部件118计算和通信的工程量度单位表示的实时数据呈现在一个过程示意图上。包含在信息记录128中的警告和诊断信息也可用于显示。操作员具有在示意图或信息显示之间作出选择的能力并可通过按压键盘(图中未示)上适当的键而来回转换，显示部件120是以已知方式被适当地装有该键盘的。显示部件120还具有能重复观察过去信息的能力。完成这一功能的方法是通过在对整个信息记录128进行“回行”。
在此尚须讨论的共同地组成软件系统108的最后一个功能部件是分析部件122。该分析部件122不仅能存取必要的历史性数据而且能制作表格和图以供建立运行趋势之用。该分析部件122的特点在于在涉及以简单和有条理的方式显示信息方面提供了高度的灵活性。
因此，根据本发明已提供了一种适用于实现对蒸汽发生器循环的水的化学性质进行管理的新的改进型系统。加之，根据本发明系统的一个方面是使所述蒸汽发生器蒸汽循环的水的化学性质能同时受到有效监视。此外，根据本发明可提供这样一个系统;即对蒸汽发生器蒸汽循环水的化学性质和蒸汽质量的监视是在该蒸汽循环中的若干关键位置上进行的。再者，根据本发明系统的另一方面是使蒸汽发生器蒸汽循环水的化学性质能同时被有效地诊断。还有，根据本发明提供了如下的系统，即对该蒸汽发生器蒸汽循环水的化学性质作出诊断的同时包含了对该蒸汽循环的化学现象异常的潜在原因的诊断联同提出由于出现该化学现象异常而应该采取的相应校正操作的建议。同时，根据本发明系统的还有另一方面，是使蒸汽发生器蒸汽循环水的化学性质能同时受到有效控制。此外，根据本发明提供的为实现对蒸汽发生器蒸汽循环水的化学性质进行管理的系统，或在其初始建造时，或在其初始建造后作为对它的一种改型时，都同样适于被归并到一个蒸汽发生装置中而形成一个整体。最后，所述本发明系统的优点还在于对该系统进行安装和执行该系统操作的方式两方面都较为简易。
虽然在此仅就本发明一个实施例作了说明和描述，但要体会到由本领域的技术人员可能还是容易作出对该实施例的各种改型的(有些改型已在前面提到过)。所以我们打算通过所附权利要求
书去包罗本文提到过的改型以及属于本发明精神实质和范围内的一切其他改型。
权利要求
1.为对蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质进行监测诊断和控制的系统，其特征在于包括a)在该蒸汽发生器蒸汽循环中的多个预先设立的位置上对水和蒸汽的化学性质进行监测的监测装置，所述监测装置可有效地产生代表由所述监测装置监测的水和蒸汽化学性质的信号；和b)与所述监测装置以电路关系连接的诊断装置，用以将来自所述监测装置的各种信号接收为对所述诊断装置的各个输入，所述诊断装置具有一个预先设立的数据库--其内存有为优化蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽化学性质所固有的数据，所述诊断装置一旦接收到来自所述监测装置的各信号即对蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质方面要作校正的必要性进行判定，当看出对该蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质方面存在这类校正的必要性时，则所述诊断装置又要为反映该蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽化学性质所需的各种校正动作而产生一个输出信号。
2.根据权利要求
1所述系统，特征在于其中由所述监测装置产生的信号包括代表由过程测量仪器提供数据的信号。
3.根据权利要求
1所述的系统，特征在于其中由所述监测装置产生的信号包括代表由通过置于蒸汽发生器蒸汽循环中各预先设立的地点的连续分析器所获得采样而提供的数据的信号。
4.根据权利要求
3所述的系统，特征在于其中的连续分析器至少被置于蒸汽发生器蒸汽循环路径中的四个预设位置上。
5.根据权利要求
4所述的系统，其特征在于其中第一连续分析器被置于蒸汽发生器蒸汽循环中的第一位置处，以便为提供该蒸汽发生器蒸汽循环给水中以阳离子电导率所固有的数据而工作。
6.根据权利要求
5所述的系统，其特征在于其中的第二连续分析器被置于蒸汽发生器蒸汽循环中的第二位置处，以便为提供该蒸汽发生器蒸汽循环给水中氨，pH，肼和溶解氧的出现的数据而工作。
7.根据权利要求
6所述的系统，其特征在于其中的第三连续分析器被置于蒸汽发生器蒸汽循环中的第三位置上，以便为提供从属于蒸汽发生器蒸汽循环的锅炉水中出现pH，磷酸盐和二氧化硅的数据以及从属于蒸汽发生器蒸汽循环锅炉水的比电导率的数据而工作。
8.根据权利要求
7所述的系统，其特征在于其中第四连续分析器被置于蒸汽发生器蒸汽循环中的第四位置上，以便为提供从属于所述循环中蒸汽的阳离子电导率的数据而工作。
9.根据权利要求
1所述的系统，特征在于还包括与所述诊断装置以电路关系连接的控制装置以便接收来自诊断装置的所述输出，所述控制装置具有预先设立的数据库，其内储存从属于对蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质进行控制的数据，所述控制装置根据接收到的来自所述诊断装置的所述输出去判定需要对该蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质所作出的控制校正操作的性质，所述控制装置还要为产生一个反映所需控制校正操作的输出而工作。
10.根据权利要求
9所述的系统，其特征在于还包括以电路关系与所述诊断装置和所述控制装置连接的手控装置，所述手控装置为将新常数选择性地引入该系统而操作，所述手控装置还为将数据手动地输入该系统而操作。
11.根据权利要求
10所述的系统，其特征在于还包括以电路关系同所述监测装置相连接的扫描装置，所述扫描装置为用该监测装置确定扫描频率和确定由所述监测装置完成的监测的性质而工作。
12.根据权利要求
11所述的系统，其特征在于还包括以电路关系同所述手控装置相连接的显示装置，所述显示装置为选择性地实现实时数据，诊断信息和警告信息的直观显示而工作。
13.根据权利要求
12所述的系统，其特征在于还包括以电路关系同所述显示装置相连接的所述分析装置，所述分析装置为实现反映蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质方面运行趋势的图形和表格的直观显示而工作。
14.对蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质进行监视诊断和控制的方法，其特征在于包括以步骤a)在蒸汽发生器蒸汽循环中的若干预先设立的位置上，对水和蒸汽的化学性质进行监测;b)产生表示该蒸汽发生器蒸汽循环中被监测的水和蒸汽的化学性质的各种信号;c)提供一个预先设立的有关的为优化蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质的数据的数据库;d)将代表该蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽化学性质的信号同预先设立的数据库的信号作比较，以判定要对该蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质作校正的必要性;和e)当看出存在对各类校正的必要性时，产生一个反映该蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质方面所需校正的各输出量。
15.根据权利要求
14所述的方法，其特征在于还包括以下步骤a)提供一个预先设立的有关为控制蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质的数据的数据库;b)将反映蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质方面所需校正的输出量同预先设立的有关为控制蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽化学性质的数据的数据库作比较，以判定要对该蒸汽发生器蒸汽循环中水和蒸汽的化学性质作出所需控制校正的性质;和c)产生一个反映该所需控制校正的输出量。
专利摘要
特别适于对某种蒸汽发生器蒸汽循环(46)中水和蒸汽的化学性质进行监视诊断和控制的系统(10)。所述系统(10)为在所述循环(46)的若干关键位置(70，72，74，76)监测水和蒸汽质量而操作。本系统(10)旨在根据对水和蒸汽质量的这种监测所收集的信息，有效地提供所述循环(46)化学性质方面各种失常的潜在原因和建议相应的校正操作。此外，还易于从本系统得到历史性资料，以便在短期和长期两种条件下均可用来对所述循环运行中的化学性质进行评价和识别其趋势。
文档编号F22B37/56GK87107624SQ87107624
公开日1988年5月11日 申请日期1987年11月2日
发明者罗纳德·雅各·巴托, 弗兰克·加布里埃利, 南希·卡罗尔·莫恩 申请人:燃烧工程有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan