二氧化氯發(fā)生器在電廠的應(yīng)用

1、二氧化氯發(fā)生器自動控制器在熱電廠的應(yīng)用內(nèi)容提要：本文介紹二氧化氯發(fā)生器自動控制器在熱電廠循環(huán)冷卻水中的實際應(yīng)用。為熱電廠改善循環(huán)水殺生效果,保證冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供了良好的環(huán)境。 關(guān)鍵詞：熱電廠循環(huán)水二氧化氯(CLO2)自動控制熱電廠循環(huán)冷卻水環(huán)境非常適宜細(xì)菌、真菌和藻類繁殖,其中的某些微生物會使冷卻水系統(tǒng)降低冷卻效果或促進金屬表面腐蝕。萬豐熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)原采用非氧化性的季銨鹽類殺菌劑和氧化性的次氯酸鈉交替沖擊式投加作為殺生劑,但殺生效果不理想,而且所需費用較高。為改善循環(huán)水殺生效果,保證冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定運行,改用二氧化氯替代次氯酸鈉,并相應(yīng)減少季銨鹽類殺菌劑的投加量,以減少運行費用。二氧化

2、氯的殺菌能力強,殺菌作用快,且受pH值影響較小,對藻類具有很好的殺滅作用。二氧化氯發(fā)生器自動控制器是專為二氧化氯發(fā)生器的電氣控制 而開發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品，該控制器主要是對二氧化氯發(fā)生器的反應(yīng)系統(tǒng)進行溫度控制和供料系統(tǒng)進行進料控制。圖1為熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)圖。 圖1：循環(huán)水系統(tǒng)圖一、二氧化氯發(fā)生器控制器簡介 SZD-2000系列二氧化氯發(fā)生器控制器系列產(chǎn)品，主要用于控制二氧化氯發(fā)生器的供料系統(tǒng)和反應(yīng)系統(tǒng)。該控制器利用鎧裝鉑熱電阻測量二氧化氯發(fā)生器加熱水套內(nèi)水的溫度，與設(shè)定溫度值作比較，自動控制加熱器進行溫度控制，保證水套內(nèi)的溫度穩(wěn)定在某一范圍內(nèi)?？刂破鲗┝舷到y(tǒng)的控制主要是對計量泵進行頻率給定，通過

3、手動或設(shè)定頻率對計量泵進行控制。另外， 控制器還具有缺料報警、水壓欠壓報警并自動關(guān)閉計量泵功能。其實物圖如圖2 ：圖2：二、SZD-2000二氧化氯發(fā)生器控制的組成與工作原理u 控制器是二氧化氯發(fā)生器的核心控制部分，對發(fā)生器的反應(yīng)系統(tǒng)、加料系統(tǒng)進行控制。由化學(xué)反應(yīng)方程式NaCL03+2HCL=NaCL+CLO2+12CL2+H20 可知，由計量泵將氯酸鈉水溶液與鹽酸溶液按一定比例輸入到反應(yīng)器中，在一定溫度和負(fù)壓條件下進行充分反應(yīng)，產(chǎn)出以二氧化氯為主、氯氣為輔的消毒氣體，經(jīng)水射器吸收與水充分混合形成消毒液后，通入被消毒水中。SZD-2000二氧化氯發(fā)生器控制器原理框圖如圖3所示。-+L AC22

4、0V流量信號信號轉(zhuǎn)換、AD/轉(zhuǎn)換聲音報警工作狀態(tài)無源觸點輸出顯示驅(qū)動鍵盤輸入MODBUS通訊協(xié)議RS485通訊接口計量泵頻率輸出中央處理器欠壓信號檢測缺鹽酸信號檢測缺氯酸納信號檢測缺水信號檢測固態(tài)繼電器PID加熱控制電接點壓力表鹽酸儲罐氯酸納儲罐水位開關(guān)遠(yuǎn)程啟停泵信號檢測遠(yuǎn)程無源觸點溫度信號前置廣大、線性補償、A/D轉(zhuǎn)換余氯信號4-20mA流量信號4-20mA內(nèi)部供電計量泵啟?？刂屏髁啃盘栃盘栟D(zhuǎn)換、AD/轉(zhuǎn)換N加熱管圖3：SZD-2000二氧化氯發(fā)生器控制器原理圖u 該控制器采用ATMEGAl28L-8PI單片機作為中央處理器，利用鎧裝式Ptl00鉑熱電阻對反應(yīng)器水套內(nèi)的溫度進行檢測，并經(jīng)過前

5、置放大、線性補償和AD轉(zhuǎn)換后，送入中央處理單元，與設(shè)定溫度值(用戶可自行設(shè)定)進行比較后，自動控制加熱器進行FUZZY-PID溫度控制，加熱輸出采用固態(tài)繼電器輸出方式。u 控制器對計量泵的控制是通過對前饋環(huán)節(jié)流量信號和反饋環(huán)節(jié)余氯信號進行檢測，并經(jīng)轉(zhuǎn)換與放大后送中央處理器進行處理。通過流量傳感器可以檢測水的流量值，并經(jīng)流量變送器將流量值轉(zhuǎn)換為420mA的電流信號，經(jīng)控制器進行電壓轉(zhuǎn)換送中央處理器。余氯傳感器可以對水槽內(nèi)的氯氣含量進行檢測，并經(jīng)二氧化氯測試儀進行轉(zhuǎn)換為420mA標(biāo)準(zhǔn)信號，送本控制器進行電壓轉(zhuǎn)換送中央處理器。u 此外，控制器通過對儲藏罐內(nèi)的氯酸鈉溶液、鹽酸溶液進行檢測，對水套內(nèi)的水

6、壓進行檢測，對遠(yuǎn)程信號進行檢測，將這些檢測信號送中央處理器后，進行顯示，并根據(jù)信號情況對輸出進行控制。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有缺料(氯酸鈉、鹽酸)、 缺水、欠壓等情況時，控制器自動停止計量泵工作，并停止加熱?？刂破鞑捎么笃聊凰{(lán)屏液晶顯示器，并有16個狀態(tài)指示燈，各個工作數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)一目了然。三、二氧化氯發(fā)生器溫度控制器系統(tǒng)眾所周知,對于化學(xué)反應(yīng),都有一個最佳反應(yīng)溫度,若溫度過高或過低都會抑制反應(yīng)的良好進行。反應(yīng)器內(nèi)的溫度對于二氧化氯的產(chǎn)生具有重要的作用,直接影響鹽酸和氯酸鈉的反應(yīng)速度和反應(yīng)效率。因此,控制器溫度控制對于整個控制系統(tǒng)的控制效果起到關(guān)鍵性作用,必須在反應(yīng)中保持在設(shè)定值。二氧化氯發(fā)生器控制器利用鉑

7、熱電阻測量二氧化氯發(fā)生器內(nèi)的溫度,與設(shè)定溫度值作比較,自動控制加熱器進行溫度控制,保證發(fā)生器內(nèi)的溫度穩(wěn)定在某一范圍內(nèi)。溫度控制環(huán)節(jié)采取FUZZY-PID控制，具有測控溫精確，抗干擾能力強、可靠性高等特點。對于溫度控制系統(tǒng)而言，溫度是通過控制加熱裝置的供電電壓U來控制的。工藝要求溫度應(yīng)控制在溫度給定值附近，考慮到溫度有非線性、時變性以及室溫、工作條件等的不良擾動因素，且溫度控制通常要求具有快速、無超調(diào)的響應(yīng)特性，單純用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器很難滿足這些要求。因此，本控制系統(tǒng)將溫度控制器設(shè)計成P93-模糊控制器，既可在升溫階段獲得快速、超調(diào)小的模糊控制的優(yōu)點，又可在恒溫階段獲得PID控制消除穩(wěn)態(tài)誤差的

8、優(yōu)點。在抑制和消除干擾方面，模糊控制和PID控制在各自的控制區(qū)域內(nèi)都能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。收到了達到設(shè)定溫度的時間短、穩(wěn)態(tài)溫度波動小，反應(yīng)靈敏，抗干擾能力強、等優(yōu)點。 1、控制原理 采用具有FUZZY-PID單閉環(huán)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，其控制原理方框圖如圖4所示：Pt100熱電阻PID控制FUZZY控制PIM脈寬加熱器因態(tài)繼電器|e|e0r(t)NYp(t)圖4：溫度控制原理圖 其中r(t)為設(shè)定值，p(t)為水套內(nèi)的水溫度實時測量值，e(t)為上述二者之間的偏差，e0為偏差的闕值?；究刂扑枷霝椋划?dāng)偏差e在|e|>e0時，采用FUZZY控制水套內(nèi)水的溫度；當(dāng)偏差e在|e|e0時，采用PID控

9、制水套 內(nèi)水的溫度。兩種控制方式選擇是由單片機ATMEGAl28L-8PI的程序根據(jù)|e|>e0或|e|e0來自動實現(xiàn)的。 2、溫度控制過程 將溫度傳感器Ptl00采集到的溫度信號，經(jīng)UA741運算放大器進行放大后，送AMEA128L-SPI，經(jīng)片內(nèi)AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時將溫度傳感器采集到的溫度信號實時地與溫度設(shè)定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果分別用模糊控制或PID控制算法運算出加熱器的通斷時間比，再傳送給CPU，CPU實時檢測所收到的信號是否構(gòu)成動作的條件，一旦構(gòu)成，便通過軟件系統(tǒng)執(zhí)行動作，使相應(yīng)的固態(tài)繼電器工作，從而達到控制加熱器迸行溫度控制的目的系統(tǒng)的溫度設(shè)定值可由鍵盤輸入，并可以隨時

10、更改，采樣溫度實時地顯示在LCD上。系統(tǒng)控制單元利用固態(tài)繼電器，單片機產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波脈沖，即通過PID調(diào)節(jié)生成，可以在檢測溫度處于以設(shè)定溫度為中心的溫度域范圍內(nèi)控制固態(tài)繼電器的開通與關(guān)斷時間，從而避免加熱設(shè)備溫度超調(diào)大的現(xiàn)象。 四、二氧化氯發(fā)生器控制器的實際應(yīng)用SZD-2000二氧化氯發(fā)生器自動控制器是新的高新技術(shù)產(chǎn)品，該產(chǎn)品充分體現(xiàn)了功能性、集成性的特點，操作簡便快捷。更新了傳統(tǒng)加氯系統(tǒng)和安裝、切換控制方式，使加氯系統(tǒng)功能得到了最大的優(yōu)化。該控制器主要是對二氧化氯發(fā)生器的反應(yīng)系統(tǒng)進行溫度控制和供料系統(tǒng)進行進料控制。本控制器所配套的二氧化氯發(fā)生器，是利用化學(xué)法產(chǎn)生二氧化氯氣體的設(shè)備。這種

11、設(shè)備的關(guān)鍵生產(chǎn)工藝就是對反應(yīng)器進行溫度控制，并根據(jù)需處理的水流量，進行進料控制，產(chǎn)生與水流量相匹配的二氧化氯氣體。1、 電控柜控制面板控制器的功能分為：溫度自動控制、計量泵啟停控制、計量泵頻率給定?？刂泼姘迦鐖D5所示。遠(yuǎn)程本地/遠(yuǎn)程自動手動/自動鹽酸泵啟動/停止氯酸鈉泵啟動/停止欠壓缺料故障缺水加熱超溫溫度流量頻率圖5：SZD-2000二氧化氯發(fā)生器控制面板2、溫度自動控制控制器的溫度控制是自動進行的。從Pt100鉑熱電阻輸入的溫度信號經(jīng)控制器采集，由前面板上的四個數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值，并由控制器自動完成閉環(huán)控制，控制加熱管啟動或停止加熱，最終將溫度控制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)（我廠設(shè)定為78）。

12、控制器采用了時間比例智能PID控制方式，確保了溫度控制的實時性和準(zhǔn)確性。u 在正常工作狀態(tài)下，四個數(shù)碼管左方的三個指示燈中的“溫度”指示燈亮，表示數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值。u 加熱時前面板上的“加熱”指示燈亮，停止加熱時“加熱”指示燈熄滅。u 當(dāng)出現(xiàn)缺水狀態(tài)時，“缺水”指示燈亮，控制器內(nèi)的蜂鳴器發(fā)出聲音報警。同時“加熱”指示燈熄滅，加熱管停止加熱。u 當(dāng)溫度達到或超過預(yù)先設(shè)定的報警溫度值（我廠設(shè)定為80）時，“超溫”指示燈亮，蜂鳴器發(fā)出聲音報警。同時“加熱”指示燈熄滅，加熱管停止加熱。u 當(dāng)溫度傳感器Pt100鉑熱電阻出現(xiàn)短路或斷路故障狀況時，前面板上的“故障”指示燈亮，蜂鳴器發(fā)出聲音報警。同時

13、“加熱”指示燈熄滅，加熱管停止加熱。3、計量泵啟停控制計量泵啟停控制分為本地按鍵、遠(yuǎn)程無源觸點兩種方式控制?？刂破魃想姾?，按一下前面板上的“本地，遠(yuǎn)程”按鍵，“遠(yuǎn)程”指示燈亮，此時鹽酸泵和氯酸鈉泵的啟停由用戶提供的遠(yuǎn)程無源觸點控制；再次按一下“本地遠(yuǎn)程”按鍵，“遠(yuǎn)程”指示燈熄滅，此時鹽酸泵和氯酸鈉泵的啟停由本機前面板上的鹽酸泵和氯酸鈉泵啟停按鍵控制。u 在“本地”控制計量泵啟停時，按下前面板上的“氯酸鈉泵”按鍵，“氯酸鈉泵”綠色指示燈亮，同時氯酸鈉泵上電開啟再次按下“氯酸鈉泵” 按鍵，。氯酸鈉泵”綠色指示燈熄滅，同時氯酸鈉泵掉電關(guān)閉。鹽酸泵的啟停控制同理。u 當(dāng)缺氯酸鈉和缺鹽酸傳感器發(fā)出報警信

14、號或電接點壓力表發(fā)出水壓欠壓報警信號時，則相應(yīng)的“缺氯酸鈉”指示燈或 “缺鹽酸”指示燈或 “欠壓”指示燈亮，控制器內(nèi)的蜂鳴器發(fā)出聲音報警。同時，鹽酸泵和氯酸鈉泵自動關(guān)閉。當(dāng)報警信號消失后，鹽酸泵和氯酸鈉泵的啟停狀態(tài)延時約8秒鐘恢復(fù)報警前的狀態(tài)，防止因頻繁開關(guān)計量泵而造成對計量泵的損傷。4、計量泵頻率給定 計量泵(氯酸鈉泵和鹽酸泵)的頻率給定(脈沖信號)可以由手動設(shè)定和根據(jù)設(shè)定流量自動給定?？刂破魃想姾螅匆幌虑懊姘迳系??！笆謩幼詣印卑存I，“自動”指示燈亮，此時計量泵的頻率給定根據(jù)420mA流量信號和余氯信號進行智能自動控制；再次按一下“手動自動”按鍵，“自動”指示燈熄滅，此時計量泵的頻率給定由

15、前面板手動設(shè)定。u 控制器上電后，前面板的數(shù)碼管左側(cè)“溫度”指示燈亮，數(shù)碼管顯示溫度值。按一下“確認(rèn)”按鍵，數(shù)碼管左側(cè)“流量”指示燈亮，數(shù)碼管顯示流量值（按百分比顯示）。計量泵頻率給定根據(jù)4-20mA流量電流信號時進行比例換算輸出，當(dāng)輸入所需流量對應(yīng)的電流值，按公式：當(dāng)前電流/（20-4）*100%得出流量百分比，再次按一下“確認(rèn)”按鍵，數(shù)碼管左側(cè)“頻率”指示燈亮，數(shù)碼管顯示頻率給定值（次/分鐘）。計量泵的頻率給定由流量自動比例計算，計算公式為：10020mA頻率值4mA頻率值*流量+4mA頻率值公式中“4mA頻率值”和“20mA頻率值“默認(rèn)為1和180。重復(fù)按“確認(rèn)”按鍵，則循環(huán)顯示溫度、流

16、量、頻率。u 自動”指示燈熄滅時，計量泵的頻率給定由手動設(shè)定，按一下“確認(rèn)”按鍵，液晶顯示器反白顯示頻率值，如要調(diào)節(jié)頻率給定值(范圍為1180次分鐘)，按下面板上的或按鍵，則反白顯示的數(shù)字隨之增加或減小，如果一直按住”或按鍵不放，則反自顯示的數(shù)字將持續(xù)增加或減小。將反自顯示的數(shù)字調(diào)整到想要的數(shù)字后，按一下“確認(rèn)”按鍵完成設(shè)定，頻率輸出值按照新的給定值輸出。五、異?，F(xiàn)象及處理實際應(yīng)用過程經(jīng)常出現(xiàn)異常情況，其原因及處理辦法如下表所示：異常現(xiàn)象原因分析處理辦法溫度顯示0或100，故障燈亮，同時有聲音報警溫度傳感器未接好接好溫度傳感器溫度傳感器線短路檢修溫度傳感器溫度傳感器壞更換溫度傳感器溫度你于T1

17、-2不加熱，同時缺水燈亮水處理設(shè)備缺水給水處理設(shè)備加水水位開關(guān)損壞更換水位開關(guān)控制器顯示加熱但水溫不上升加熱管接觸不良接好加熱管加熱管損壞檢修加熱管溫度高于T2，并有聲音報警控制器失控更換控制器“手動/自動”向“自動”切換后，控制器自動切換為“手動”狀態(tài)無水流量4-20mA信號輸入檢修流量4-20mA信號回路六、結(jié)束語二氧化氯發(fā)生器自動控制器的還可以通過MODBUS串行通訊方式進行控制，我廠暫未利用此功能，今后我們還可考慮安裝使用此項控制，使得操作更為方便。二氧化氯發(fā)生器自動控制器投入使用近一年來，循環(huán)水水質(zhì)的改善效果明顯，江邊循環(huán)水泵的補水量大大減少。另外，二氧化氯發(fā)生器自動控制器在未投入使用前，冷卻塔風(fēng)機幾乎每月檢修1次，自投入使用一年來有檢修記錄的只有1次。萬豐