辅汽调温调压装置研究

摘 要： 托克托发电公司烟气调质系统减温减压装置采用独立的控制仪表进行控制。经过多年运行使用，这些控制仪表大多出现故障，严重影响了整个烟气调质系统的正常运行，拟将减温减压控制部分改造为PLC控制，同时在就地加装带触摸屏控制柜，以方便操作维护。

关键词：烟气调质 减温减压 PID调节 可靠性

Abstract：Tuoketuo Power Company gas conditioning system temperature and pressure reduction device uses a separate control instrumentation control. After many years of operational use， most of the current failure of these controlinstruments，these problems seriously affected the normal operation of the gas conditioning system， intends to control the temperature and pressure reduction part of the transformation of PLC control， while in-place installation with touch-screen control panel for easy operation and maintenance.

Key words：Flue gas conditioning， temperature and pressure reduction， PID regulation， reliability

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）10-0247-02

一、前言

1.烟气调质系统投入背景

托电发电用的准格尔煤发热量偏低，燃烧后灰样中SiO2和AI2O3含量高，比电阻高，对于国内生产的电除尘器来说，较难以捕获，电除尘器效率达不到设计要求，粉尘排放超标，造成环境污染，间接造成引风机叶片严重磨损，威胁机组安全稳定运行。

2.烟气调质系统介绍

煤在燃烧过程中，其中的硫和氧生成二氧化硫，其中约0.4%-3.0%的二氧化硫在炉膛中被进一步氧化成三氧化硫，三氧化硫和烟气中的水分结合形成硫酸，以极薄的一层均匀地凝结于飞灰颗粒的表面。如果煤燃烧产生的SO3恰好和飞灰比例平衡，就会产生足够的酸附着在灰颗粒上，提供合适的电阻率以利于飞灰被收集。烟气调质系统控制三氧化硫喷入速率，通过酸覆盖层提供恰当的电导率以调节灰颗粒的比电阻以达最合适的数值。

3.烟气调质系统减温减压站改造前状况

一二期烟气调质系统有相对独立的12个控制节点，这12个节点用AB的DH-485网络连接。分别为#1、#2、#3、#4系统集成箱控制PLC；4台就地触摸屏；硫磺罐控制PLC；以及一二期除灰控制室的各2台操作员站。蒸汽减温减压控制装置独立工作，没有接入到DH-485网络。其它所有控制设备均接入了DH-485网络，网络结构图如图1-1所示：

图1-1 烟气调质系统网络拓扑图

由于DH-485网络是早期产品，采用了RS485接口，DH+通讯协议，通讯速度约为115KBP/S。且通讯距离随通讯速度和节点数量的增加而减少，通讯速度在115KBP/S时，通讯距离大约在500米左右。

减温压部分就采用了独立的控制仪表进行控制。经过多年运行使用，目前这些控制仪表大多出现故障，难于使用，严重影响了整个烟气调质系统的正常运行，将减温减压控制部分改造为PLC控制。

二、减温减压装置系统组成

1.减压系统

减压系统中主要包括减压阀（减温减压阀）、节流孔板，其作用主要是减压。

2.安全保护系统

主要包括弹簧安全阀、主安全阀、冲量安全阀，其作用是当管内蒸汽压力超过一定值时泄压，保护整个系统。

3.减温系统

减温系统中各承压元件有喷嘴、止回阀、给水调节阀、截止阀、节流阀以及节流装置，管路系统有文丘里氏管及扩散管。

三、减温减压装置投入使用前检查及调试

按现场接线图检查各现场传感器、执行机构、水泵与控制柜间接线是否正确。

检查进出口热电阻及压力变送器是否装反，一般进口量程高于出口量程。

水泵通电前必须注满水将全部空气排出，以免空运转将水泵机械密封烧坏。

在确认水泵注满水后，给水泵通电，检查水泵是否正转。如反转，关闭水泵将任意两相电源调换即可。检查完毕关闭水泵。

触摸屏切换为手动状态，手动调节阀门，检验阀门是否能正常全行程开关。以检验调节回路中的仪器元件是否正常。

手动调节满足要求的情况下，方可通入自动（自动调试通过）。

1.预热

开启装置出口的旁通阀或疏水阀，缓慢打开入口闸阀，保持压力在0.05MPa以内，预热30分钟。目的：暖管，清空管内杂质及冷凝水。

2.减压调试

在二次压力调节仪上手动将阀位调整到10%左右（避免减压阀动作过慢以至安全阀起跳），缓慢开大进口闸阀，注意二次压力调节仪显示值，当二次压力接近目标值时，将二次压力调节仪切换到自动，使系统进入自动调节状态，继续缓慢开大闸阀，观察系统的调压能力，直至各参数达到要求。

3.减温调试

通过二次温度调节仪手动调整给水调节阀位到10%，当二次蒸汽温度接近目标值时，开水泵并将二次温度调节仪切换到自动，使系统进入自动调节状态，观察系统的调温能力，直至各参数达到要求。

四、减温减压装置PID参数整定

由于PID算法简单、鲁棒性好和可靠性高而被广泛地应用于过程控制和运动控制中。将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称PID控制器。 在控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。

该系统由模拟PID控制器和被控对象组成。 r（t）是给定值， y（t）是系统的实际输出值，给定值与实际输出值构成控制偏差e（t）

e（t）=r（t）-y（t）

e （t）作为PID控制的输入，u（t）作为PID控制器的输出和被控对象的输入。所以模拟PID控制器的控制规律为

u（t） =Kp [e（t） + dt+Td ]

其中：Kp 控制器的比例系数

Ti-- 控制器的积分时间，也称积分系数

五、常见故障分析及处理方法

1.执行器振荡

如果是减压阀执行器振荡，则可能是二次压力调节仪死区太小，将PID参数中的sd值调大（一般设为2左右，即死区为2%）（应先检查电机刹车及位发信号是否正常）。如果是给水调节阀执行器振荡（指在二温度调节仪手动时，执行器仍上下摆动），则给水调节阀执行器死区太小，须适当增大该执行器dF值。

2.执行器不动作

若为开关量执行器不动作（一般是减压阀执行机构），则可能是二次压力调节仪对应的可控硅损坏，需更换二次压力调节仪；也可能是执行器电源零线及相线接反了。

执行器故障，检查执行器是否损坏，先断开电源，通过执行器手轮将阀位调整到中间位置，接通执行机构的电源，用带良好绝缘外壳的导线给执行机构的反行接线端子通电（即反行接线端子接相线），则执行机构反行（阀门反装时是正行），接着断开反行接线端子的电源，给执行机构的正行接线端子通电（即正行接线端子接相线），则执行机构正行（阀门反装时是反行）。若以上正行和反行动作可实现且阀位反馈信号正常（一般为4-20mA的直流电流输出，中间位置对应的输出为12mA左右），则可确认执行机构是好的。一体化执行机构请接上电源并在输入信号端子上输入4-20mA的直流电流（注意信号的正负极），当输入信号与阀位反馈有较大差值时（0.48mA以上）时，观察执行机构是否动作，且动作停止时控制输入与阀位反馈输出是否一致（误差应小于0.24mA）。

若执行器反向动作，

a、PID仪表正反作用设错

b、若为开关量执行器（一般是减压阀执行机构），则可能是正行信号线和反行信号线接反，将两根线互换即可

3.二次温度离设定值漂移摆动过大

蒸汽参数不稳定，流量太小，因流量太小而震荡时，适当调节给水调节阀入口处的节流阀及回水阀，使调节阀前后压差合适，从而改善调节效果。

六、总结

本装置应用于烟气调质系统的减温减压站控制装置，其包括自减温系统、减压系统、安全保护系统，本次改造在就地加装PLC控制柜及操作屏，提高了设备的可靠性，降低维护难度，方便操作、控制和使用；该装置的投入以保证硫磺管道伴热蒸汽温度在规定的范围内，避免硫磺在输送管道中冷凝结晶，维持伴热蒸汽温度正常，是烟气调质系统投入使用喷射燃烧的必要条件，保证粉尘排放合格，降低对环境的污染，满足国家可持续发展的战略要求，同时保障机组的安全稳定经济运行。

参考文献

[1]张方炜等，锅炉烟气余热利用研究。《电力勘测设计》2010年8月第4期。

[2]梁著文等，烟气余热回收装置的利用。《沿海企业与科技》2010年第10期（总第125期）。

[3]张建福，赵钦新，王海超，张知翔，周津炜等，烟气余热回收装置的参数优化分析。《动力工程学报》2010年9月第9期第30卷。

[4]张洪源等，锅炉烟气余热回收利用分析与措施研究.《企业技术开发》2009年第5期。

[5]计算机网络实用教程—技术基础与实践，刘四清 田力，21世纪高等学校计算机教育使用规划教材

[6]自动控制原理.胡寿松，北京：科学出版社， 2009：144～170，305～380

作者简介：杜志超（1988-），男，助理工程师，本科，从事发电厂集控、辅控运行工作。