蒸汽換熱首站自動調節標準規范

一 前言 隨著計算機技術和控制技術的不斷發展，品質控制和信息化管理被得到了廣泛的應用和推廣，隨著建設節約和諧社會的發展狀況，熱電聯產的自動化控制得到了大規模應用，本文將工程技術經驗和國家有關自控規定結合，制定了蒸汽一級首站的自動調節和信息化管理。 二 首站控制機制 2．1 控制系統應選用分散控制系統（DCS），系統由現場傳感器﹑驅動環節﹑控制柜﹑DCS操作屏等組成 2．2 傳感器完成現場過程信號檢測，如（溫度﹑壓力﹑流量﹑水位﹑設備功耗電流﹑電壓等）最好選用標準4－20mA信號 （兩線制或三線制設計） 2．3 驅動環節包括所有泵的拖動﹑電動閥和各種操作件的操作控制，驅動裝置的設計和控制規范請參考控制一節。 2． 4 控制柜主要負責發出驅動能量拖動現場設備和提供操作機制并負責與DCS控制柜之間通訊等一系列任務。 三 首站控制要完成的主要任務 3．1 溫度控制 根據工藝要求把目標供水溫度間接或直接的控制一定范圍內。 3．2 換熱器水位控制 根據工藝要求水位控制在一定安全范圍內。 3．3 水箱水位自動控制 根據工藝要求控制水箱的自動加減水閥。 3．4 熱網安全瀉水控制 根據工藝要求控制供回水管網壓力在一定范圍內。 3．5 定回水壓力控制 根據工藝要求控制回水壓力在一定范圍。 3．6 定供水定壓控制 根據工藝要求控制供水壓力在一定范圍內。 3．7 凝水液位箱控制 根據工藝要求控制回電廠的凝水壓力和凝水箱液位在一定范圍內。 3．8 數據檢測 自動檢測工藝區所有工藝參數。 3．9 數據表現 根據IEC標準組態表現數據在人機界面，并提供各種報表﹑曲線（實時和歷 史數據）﹑操作權限等功能，詳細數據表現請參看組態標準。 3．10 連鎖保護 系統應具備緊急停電應急措施，在市電中斷后應保證系統能供電8小數以上 3．11 通訊 系統應具備完整的通訊機制和開放的接口協議。 四 主要技術要求 4．1 溫度控制要求 溫度控制是指系統根據設定溫度與實際溫度進行比較運算，最終輸出電信號 驅動蒸汽調節開關運動，從而達到調節溫度的目的。 —— 溫度調節由于有一定的滯后所以要設定一個調節周期，以避免調節閥頻繁動作損壞和降低使用壽 命。 —— 溫度調控制算法應采用模糊控制或增量逐次逼近控制算法，不易采用PID算法。 —— 首站溫度調節的主要依據和思路是設定三段供水溫度（供熱初﹑中末期，溫度設定值可修改）為 主調節溫度，由于首站帶動換熱站過多，不易直接采用室外溫度對應目標供水溫度的調節系統。 —— 根據室外溫度做一小范圍的疊加修正量（修正范圍可任意設定，一般上限不會超過10度），當不 需要室外溫度修正時所有溫度段設定為零，即可取消室外溫度疊加修正控制。 —— 軟件還應設有分時段控制功能，如果時段控制溫度不為零，系統即可根據設定溫度疊加再主調溫 度上作為目標溫度設定值。 軟件應設有閥門調節極限設定窗口（可設定極限范圍從0－100％），可根據工藝需要設定閥門在一個 小范圍內調節，這樣降低調節振蕩周期和幅值，能更快的調節溫度在一個穩態范圍內。 —— 由于首站供出的高溫水再經過子站換熱才能到用戶，而高溫水供出到子站根據系統不同到達時間 也不相同，時間修正量都應提前設定。在上位機界面上應設有自動調節和手動閥位給定兩種功能，兩種功能必須做到無繞切換，閥門在任何時候都可自動跟蹤當前位置反饋。 •電動調節閥技術要求； —— 自動 表示電動閥控制由監控中心微機或自動化儀表調節，而不需要人為的干擾，完全由自控系統完成調節閥的開關。 —— 手動 是指調節閥在電路設計時設有轉換開關和電位器或脈沖開關，開關和電位器設在DCS控制柜中或現場。這個功能用處是很大的，如果調試因為程序中一個小小的失誤而需要停控制系統，如果電動閥人為停止時需關閉蒸汽，給用戶和調試都帶來了很多的不方便，或者說在自控系統失靈時，應有能及時關閉和打開閥門的手動操作開關，如果這個功能在閥體上那就有點不方便了，因為誰也不想到高溫高壓的環境下去開那些開關或旋鈕，這是人自我保護的意識。 —— 機械操作 指自控系統和手動系統都失靈或停電時需要打開或關閉閥門時的一種操作機制，一般西門子的調節閥都有這個功能。 —— 一個完整的首站選擇調節閥是很重要的，一般可根據自己的需求選擇，但大多數用戶都選擇帶液壓驅動器的調節閥（閥體為平衡閥體，平衡閥體的好處是你不用再考慮進出口壓差大而閥體關閉不了的問題）在電路設計時應有調節閥獨立的供電系統，調節閥驅動電源應設有自動空氣開關和保護電路，控制電源和驅動電源應獨立分開，這樣設計時可以在微機自控系統失靈或調試需要重新啟動系統時不影響調節閥驅動電源，從而可以保證調節閥可以繼續用手動開關或電位器調節，因此可以保證系統在手動和自動之間輕松切換。 —— 電動調節閥應基本具備以下電氣接口 ①4－20mA閥位調節信號；②4－20mA閥位位置反饋信號；③脈沖開關閥接口（無源）；④全開全關優先執行接口（無源）；⑤電子板報警信號（無源）；⑥AC24V或DC24V供電接口。 4．2 換熱器液位控制：換熱器液位控制是指根據工藝需求把腔體液位控制在一定范圍內，控制對象是液位出水閥，換熱器設計時最好有兩路凝水出口管道，一路為控制調節用（調節閥）。一路作安全緊急輸出口（電動蝶閥或電磁閥），一般控制方法有兩種。 —— 純水位控制系統，是指在上位軟件或儀表上設定一工藝需求水位（水位在軟件中可任意設定），控制程序根據設定與實際水位比較運算直接調節凝水電動閥，從而達到換熱器水位被控制在一定范圍內，控制原則是只保證液位必須在工藝范圍之內。 —— 回水溫度疊加控制系統，本控制回路應采用串級調節系統，控制算法以回水溫度加一個經驗修正量作為一級PID設定量，并與凝水出水溫度作控制目標，水位作間接量的一種控制方法，采用此控制發放可以把凝水出水溫度控制一定范圍內，使熱量浪費降低，液位只在一定安全范圍內，但波動較大，一般大首站凝水溫度采用液位控制出口溫度大多數都超過100度，當采用回水溫度疊加控制系統時凝水溫度可降低到50度以下。 —— 凝水閥控制算法應采用模糊控制或增量逐次逼近控制算法，不易采用PID算法，調節方式為反動作方式，但調節周期要小于蒸汽閥調節周期，以提高系統的相應速度。 —— 凝水閥控制程序應設有閥門水位調節上限和下限作為安全值（此值可任意設定），當實際液位超過設定值時高或低時都應執行上下限保護動作。如果配有旁路電動緊急瀉水閥的控制系統時應該緊急瀉水閥的動作優先于電動調節閥，如果在一段延時內緊急瀉水閥能足夠滿足讓水位在正常水位內，那么調節閥將繼續調節，否則調節閥也執行與緊急瀉水閥相同的動作命令，從而可以達到快速水位處理的能力。 —— 凝水調節閥要有軟件手自動切換功能，自動時無需人工干預，手動時可以人為的輸入調節閥的設定電流或閥門位置。以保證在自動失靈或調試時用。 —— 凝水調節閥也同樣要設計與蒸汽閥同樣的功能，就地電動開關閥﹑閥位電位器或脈沖調節，并要做同步位置指示。 —— 凝水緊急瀉水電動閥要做到在電氣控制柜或就地能電動開關閥功能，具體要有開閥﹑關閥﹑遠近選擇開關，就地關閥控制開關應優先自動控制。 —— 凝水調節閥和電動閥配電要有獨立的配電空氣開關﹑保護電路，當DCS和系統癱瘓時仍然能保證電動打開和關閉。 —— 所有凝水閥都應在軟件讓不做任何操作及可在就地開關調節控制，當就地控制時，DCS上要同步顯示閥門所有當前信息。 •電動調節閥應基本具備以下電氣接口； —— 調節閥具備：①4－20mA閥位調節信號；②4－20mA閥位位置反饋信號；③脈沖開關閥接口（無源）；④全開全關優先執行接口（無源）；⑤電子板報警信號（無源）；⑥AC24V或DC24V供電。 —— 電動閥具備：①開關閥電氣接口電壓小于AC250V；②無源常開或2－20mA閥位置指示；沒指示的閥門要做外部電路。 4．3 水箱水位自動控制 根據工藝要求控制水箱的自動加水，一般采用水位變送器把實際水位與設定水位比較并發出一指令指揮水箱軟化水或自來水入口電動閥。 —— 水箱水位自動控制時要設定一個加水區間，以避免加水電動蝶閥頻繁動作降低使用壽命，正常區間是根據不同的工藝要求制定的，比如兩米高的水箱開閥水位可以設定在80cm，關閥水位可設定在170cm左右，設定值可以在微機上任意調節，但要做一設定值判斷，當錯誤設定開閥水位大于關閥水位時，軟件提示相關錯誤信息： —— 水箱水位自動控制算法采用設定減實際的偏差，當偏差到達時軟件延時濾波（時間可任意設定）時自動執行相關動作。 —— 水箱加水電動閥的動作要以開關量或4－20mA的信息反饋到DCS中，并要有就地控制或控制柜上手動操作按鈕。 —— 水箱加水電動閥要有獨立的配電空氣開關﹑保護電路，當DCS和系統癱瘓時仍然能保證電動打開和關閉。 •電動調節閥應基本具備以下電氣接口； —— 電動閥具備：①開關閥電氣接口電壓小于AC250V；②無源常開或2－20mA閥位置指示；沒指示的閥門要做外部電路。 4．4 安全瀉水閥控制 是根據工藝要求控制供回水管網壓力在一定范圍內，其主要是在供回水管上各安裝一只電動蝶閥或電磁閥，當實際供回水壓力超過設定值時自動開啟瀉水，水壓正常時關閉，當瀉水閥開啟瀉水時補水泵或循環泵必須降低一個等級，否則會出現一邊瀉水一邊補的現象，蒸汽首站最好選用電動調節閥瀉水，在高溫高壓下突然開啟安全瀉水會很容易造成管網汽化。 —— 瀉水閥自動控制算法采用設定減實際的偏差，當偏差到達時軟件延時濾波（時間可任意設定）時自動執行相關動作。 —— 瀉水閥的動作要以開關量