一种发电厂给水自动加氧及加氨的协同精确控制装置及方法与流程

本发明涉及电厂水汽系统化学加氧及加氨技术领域，特别涉及一种给水自动加氧及加氨的协同精确控制装置及方法。

背景技术：

为抑制电厂超(超)临界机组水汽系统的腐蚀保障机组的安全、稳定运行，超(超)临界机组通常采用加氧以及加氨协同处理，其中加氧处理在防止腐蚀产物的生成与沉积，延长精处理混床氢型运行周期等方面有明显的优越性。

热力系统水中的氧具有双重作用,它既是阴极去极化剂，又是阳极钝化剂。当氧起阴极去极化剂作用时，氧含量增加，铁的腐蚀速度上升。当氧起钝化剂作用时，氧的存在是降低腐蚀速度的，在水的纯度达到一定要求后(氢电导率<0.15μs/cm)一定浓度的氧能使碳钢表面形成均匀致密的三氧化二铁+磁性四氧化三铁双层结构的保护膜，从而抑制给水、疏水系统碳钢及低合金钢设备的流动加速腐蚀。因此，当给水氢电导率<0.15μs/cm时给水应采用加氧及加氨的协同处理方式，当给水氢电导率>0.15μs/cm且有继续增大的趋势时应通过协同控制自动停止加氧，改为只加氨的氧化性全挥发处理方式。然而目前电厂何时应该加氧，何时应该加氨，加氧与加氨的量如何控制全凭人工调节，无法实现协同控制达到最优化的控制效果。

电厂由于各种原因导致水汽品质发生变化而不符合加氧条件的情况时有发生，运行人员如不能及时停止加氧并提高加氨量会导致加速水汽系统腐蚀的反作用，而当机组水汽品质合格的时候，如果继续采用只加氨的氧化性全挥发处理方式，也对机组的安全性及经济性不利。因此，需要有一种能实现加氧及加氨系统精确控制的装置及方法。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种发电厂给水自动加氧及加氨的协同精确控制装置及方法，能够根据水质的情况实现加氧及加氨的协同控制，当水质恶化时及时停止加氧，保证机组的安全运行；当水质合格时加氧并减少加氨量，既有效抑制水汽系统的腐蚀同时提高机组运行的经济性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种发电厂给水自动加氧及加氨的协同精确控制装置，包括plc自动加氧及加氨协同控制器8、给水加氧系统以及凝结水加氨系统；

给水加氧系统包括与除氧器19出口加氧点连接的加氧气源1，加氧气源1出口与除氧器19出口加氧点连接的的管路上依次设置有加氧减压阀2、加氧电动调节阀3、加氧流量检测器4、加氧稳压器5、加氧电动关断阀6和加氧截止阀7；

凝结水加氨系统包括与精处理出口母管加氨点连接的氨溶液箱9，氨溶液箱9出口与精处理出口母管加氨点连接的管路上依次设置有出口球阀10、y型过滤器11、加氨计量泵12、加氨流量检测器14、脉冲阻尼器15、背压阀16，逆止阀17和加氨截止阀18，加氨计量泵12和加氨流量检测器14间的管路设置一分支管路连接氨溶液箱9的入口，该分支管路上设置有安全阀13；

所述加氧电动调节阀3、加氧电动关断阀6、加氨计量泵12连接plc自动加氧及加氨协同控制器8输出端，加氧流量检测器4和加氨流量检测器14连接plc自动加氧及加氨协同控制器8输入端。

所述的给水加氧系统中，加氧减压阀2将加氧电动调节阀3入口压力稳定到预设值，加氧稳压器5将加氧电动调节阀3出口压力稳定到预设值，此时加氧电动调节阀3进口、出口压差一定，通过控制加氧电动调节阀3的阀门开度来控制加氧流量实现加氧量的精确控制。

所述的凝结水加氨系统中，脉冲阻尼器15和背压阀16保证加氨流量与加氨计量泵12的频率呈线性关系，通过控制加氨计量泵12的频率来控制加氨流量实现加氨的精确控制。

所述的发电厂给水自动加氧及加氨的协同精确控制装置的自动加氧及加氨的协同精确控制方法，所述plc自动加氧及加氨协同控制器8采集机组负荷信号、给水氢电导率信号、给水溶解氧量信号、除氧器入口电导率信号、加氧流量信号和加氨流量信号，根据所采集的信号发出指令，控制加氧电动调节阀3、加氧电动关断阀6和加氨计量泵12实现加氧及加氨的协同控制；

当给水氢电导率<0.15μs/cm时，控制一定的加氧量及较低的加氨量，打开加氧电动关断阀6，给水加氧，调节加氧电动调节阀3开度，控制给水溶解氧含量在10～50μg/l，调节加氨计量泵12的频率，控制除氧器入口氨浓度在265～365mg/l，此时，通过plc自动加氧及加氨协同控制器8对加氧及加氨进行前馈pid控制，实现精确加氧及加氨；

当给水氢电导率>0.15μs/cm时，停止加氧并提高加氨量，自动关闭加氧电动关断阀6，给水停止加氧，提高加氨计量泵12的频率，控制除氧器入口氨浓度在721～1008mg/l，通过plc自动加氧及加氨协同控制器8对加氨进行前馈pid控制，实现精确加氨；

或人工手动停止加氧，当停机或者设备检修需要人工停止加氧时，在plc自动加氧及加氨协同控制器8的人机交互界面上手动点击停止加氧，此时加氧电动关断阀6关闭，同时，plc自动加氧及加氨协同控制器8自动提高加氨计量泵12的频率，控制除氧器入口氨浓度在721～1008mg/l。

所述的加氧及加氨前馈pid控制，以机组负荷p作为前馈信号，此时理论加氧流量qo1与机组负荷p在溶解氧量设定值do1一定的情况下呈正比例关系，比例系数设为ko，qo1＝ko×do1×p，将理论加氧流量转化为加氧电动调节阀3开度命令进行加氧，同时，采集实时的给水溶解氧量do2，并与溶解氧量设定值do1进行比较，对加氧流量进行pid调节得到实际的加氧流量qo2，将实际加氧流量qo2转化为阀门开度命令对加氧电动调节阀3进行调整，实现加氧的精确控制。以机组负荷p作为前馈信号，此时理论加氨流量与qa1与机组负荷p在氨浓度设定值ca1一定的情况下呈正比例关系，比例系数设为ka，qa1＝ka×ca1×p，将理论加氨流量转化为加氨计量泵12频率命令进行加氨，同时，采集实际的除氧器入口电导率值k，得到实际的氨浓度ca2，ca2＝(13.039k²+62.638k)×10^-3(mg/l)，将实际的氨浓度ca2与氨浓度设定值ca1进行比较，对加氨流量进行pid调节得到实际的加氨流量qa2，将实际加氨流量qa2转化为计量泵频率命令对加氨计量泵12进行调整，实现加氨的精确控制。

本发明具有如下优点：

1、能够根据水质的情况实现加氧及加氨的协同控制，当水质恶化时(给水氢电导率>0.15μs/cm)及时停止加氧，保证机组的安全运行。

2、能够根据水质的情况实现加氧及加氨的协同控制，当水质合格时(给水氢电导率<0.15μs/cm)加氧并减少加氨量，既有效抑制水汽系统的腐蚀同时提高机组运行的经济性。

3、通过成熟的减压、稳压技术及前馈pid调节实现加氧的精确自动控制，不需要人工根据负荷变化频繁调节加氧量。

4、对加氨进行前馈pid调节实现加氨的精确自动控制，不需要人工根据负荷变化频繁调节加氨量。

附图说明

图1是本发明加氧及加氨协同精确控制装置的结构示意图。

图2是本发明加氧及加氨协同精确控制装置的自动控制方法示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本发明一种发电厂给水自动加氧及加氨的协同精确控制装置，包括plc自动加氧及加氨协同控制器8、给水加氧系统以及凝结水加氨系统；给水加氧系统包括与除氧器19出口加氧点连接的加氧气源1，加氧气源1出口与除氧器19出口加氧点连接的的管路上依次设置有加氧减压阀2、加氧电动调节阀3、加氧流量检测器4、加氧稳压器5、加氧电动关断阀6和加氧截止阀7；凝结水加氨系统包括与精处理出口母管加氨点连接的氨溶液箱9，氨溶液箱9出口与精处理出口母管加氨点连接的管路上依次设置有出口球阀10、y型过滤器11、加氨计量泵12、加氨流量检测器14、脉冲阻尼器15、背压阀16，逆止阀17和加氨截止阀18，加氨计量泵12和加氨流量检测器14间的管路设置一分支管路连接氨溶液箱9的入口，该分支管路上设置有安全阀13；所述加氧电动调节阀3、加氧电动关断阀6、加氨计量泵12连接plc自动加氧及加氨协同控制器8输出端，加氧流量检测器4和加氨流量检测器14连接plc自动加氧及加氨协同控制器8输入端。

如图1及图2所示，当给水氢电导率<0.15μs/cm时，打开加氧电动关断阀6，给水加氧并控制较低的加氨量，给水溶解氧含量控制在10～50μg/l，除氧器入口电导率控制在2.7～3.4μs/cm。此时通过plc自动加氧及加氨协同控制器8对加氧及加氨进行前馈pid控制，以机组负荷p作为前馈信号，此时理论加氧流量qo1与机组负荷p在溶解氧量设定值do1一定的情况下呈正比例关系，比例系数设为ko，qo1＝ko×do1×p，将理论加氧流量转化为加氧电动调节阀3开度命令进行加氧，同时，采集实时的给水溶解氧量do2，并与溶解氧量设定值do1进行比较，对加氧流量进行pid调节得到实际的加氧流量qo2，将实际加氧流量qo2转化为阀门开度命令对加氧电动调节阀3进行调整，实现加氧的精确控制。以机组负荷p作为前馈信号，此时理论加氨流量与qa1与机组负荷p在氨浓度设定值ca1一定的情况下呈正比例关系，比例系数设为ka，qa1＝ka×ca1×p，将理论加氨流量转化为加氨计量泵12频率命令进行加氨，同时，采集实际的除氧器入口电导率值k，得到实际的氨浓度ca2，ca2＝(13.039k²+62.638k)×10^-3(mg/l)，将实际的氨浓度ca2与氨浓度设定值ca1进行比较，对加氨流量进行pid调节得到实际的加氨流量qa2，将实际加氨流量qa2转化为计量泵频率命令对加氨计量泵12进行调整，实现加氨的精确控制。

当给水氢电导率>0.15μs/cm时，自动关闭加氧电动关断阀6，给水停止加氧并提高加氨量，除氧器入口电导率控制在5.4～6.7μs/cm。此时通过plc自动加氧及加氨协同控制器8对加氨进行前馈pid控制，实现较高加氨量的精确控制。

当机组停机等情况需要人工停止加氧时，可在plc自动加氧及加氨协同控制器8的人机交互界面上手动点击停止加氧，此时加氧电动关断阀6关闭，同时，plc自动加氧及加氨协同控制器8对加氨进行前馈pid控制，提高加氨量，控制除氧器入口电导率在5.4～10.7μs/cm。