西门子模块6ES7222-1BF22-0XA8代理订购

西门子模块6ES7222-1BF22-0XA8代理订购

一五○发电厂始建于1970年，原水处理系统设计为3×40 t/h的一级除盐加混床。近几年来，水源水质严重恶化，含盐量由原来的276 mg/l增加到现在的585 mg/l，远远过原水处理除盐系统的设计参数。除盐系统投产初期运行周期达20 h左右，目前仅为6 h左右。运行周期的缩短，再生频繁，酸、碱耗升高，工作量大大增加，再加上机组老化而引发的率上升，原水处理系统已难以满足一五○发电厂补给水的需要。
反渗透作为一种的膜处理技术逐渐成熟，在国内多家电厂应用效果良好。目前，水处理系统中采用反渗透作为前置预除盐方式的比较多，原有的单纯离子交换除盐方式逐步被反渗透作为预脱盐的方式所取代。因此，通过研究和论证，一五○发电厂的水处理改造采用了的反渗透膜技术。
1反渗透系统简介
1.1系统构成
一五○发电厂选用了2×40 t/h反渗透系统。由深井水经双料过滤器后加入阻垢剂以防止反渗透浓水区结垢，通过5 μm保安过滤器后出水经升压泵进入反渗透装置。每套反渗透装置配置1台升压泵，流量64 m3/h，扬程151.4 m。反渗透装置由压力容器、反渗透膜元件、配套仪表和PLC控制系统构成，每套反渗透有6个压力容器，采用4∶2布置，每个压力容器内装6根膜元件，膜元件为涡卷式复合膜，型号为BW330-400，膜材料为芳香族聚酰胺膜。反渗透产品水管上装设爆破膜和逆止阀，防止产生的背压破坏膜元件，当产品水压力过规定值时，爆破膜自动破裂泄压，以防止膜元件背压过高而影响寿命，同时在淡水管路上安装排放阀，停运时打开以淡水管的静压。
反渗透设自动启停装置，启动时自动冲洗管道内不合格水，然后冲洗反渗透排除反渗透内的空气，防止形成气锤损坏膜。
高压泵出口装有电动慢开门，当高压泵启动后电动慢开门才缓慢开启，以保证膜元件压力平缓上升，避免膜元件因突然升压而受损。同时高压泵出口还设高压保护开关，压力过高时，压力高限报警停泵；泵入口设低压报警，压力过低时，低限报警停泵；电流过载自动开关可在高压泵电流过载时，自动跳闸断电，防止烧坏高压泵。
1.2反渗透装置进水水质要求及运行条件
工作压力：1.1～1.8 MPa
设计水温：18 ℃
给水流量：54 m3/h
产水流量：40 m3/h
SDI≤4.0
余氯≤ 0.1 mg/L
脱盐率≥97%
回收率<75%
反渗透装置进水的预处理对反渗透的正常运行和延长膜寿命非常重要，如处理不当则会后患无穷。一五○发电厂引用深井水，浊度较低，故采用双层滤料过滤器，滤料由石英砂和煤组成，运行中严格控制出水污染指数SDI，水质变差时立即停运反洗。
压力是反渗透脱盐的推动力，应按反渗透组件的要求维持一定压力，若压力过小会影响脱盐率和水的回收率，而压力达到一定程度后脱盐率趋于稳定，且膜的压密是不可逆的，因此为延长膜的使用寿命，应在脱盐率和产水率满足的情况下，尽量采用低压力，一五○发电厂反渗透压力为1.1～1.8 MPa。
2反渗透应用的问题分析和改进情况
2.1问题分析
按厂家设计为反渗透后直接加混床，但反渗透建成投运后，混床只能运行7～15 h，频繁的再生使工作量不但没有减少反而比原除盐系统工作量大，酸、碱用量节省也达不到预期要求，分析原因如下。
a. 反渗透系统出水电导率为20～24 μS／cm，而原来的一级除盐系统出水电导率大不过5 μS/cm，故现在混床运行时间大大缩短，由原来的8、9 d减为现在的7～15 h（由供给机房的水量而定，冬季用水量大，运行时间有可能短），严重影响着生产。
b. 混床和一级除盐系统相比虽具有出水水质好的特点，但同时也存在如下缺点：树脂交换容量利用率低；反洗、混合造成树脂损耗大；再生操作复杂，需用时间长。如果混床如此频繁再生，树脂损耗率将非常高，甚至会过原来没有用反渗透时的树脂损耗率；此外混床树脂交换容量利用率低，故酸、碱用量增大；再加上混床再生操作复杂，时间长，经济技术都没有优势。
c. 再生混床一般需用质量非常好的除盐水，而一五○发电厂由于混床出水直接进机房，故再生混床只能用淡水箱的水即反渗透出水，水质较差，造成混床再生效果不好，故混床出水水质不如以前。
d. 反渗透出水存在硬度和一些阴离子杂质，如长期用此水，再生混床将造成树脂交叉污染。运行一段时间后，运行时间还将进一步缩短，出水水质进一步变差。
e. 如3个混床都失效，将无法象以前那样直接供一级除盐水，系数低。
2.2改进情况
鉴于以上问题的存在，一五○发电厂对系统进行了改进，即利用上一级除盐系统。系统流程如下：
双层滤料过滤器→高压泵→反渗透装置→淡水箱→淡水泵→一级除盐系统→除盐水箱→除盐水泵→混床→机房
现在一些电厂采用反渗透加混床，并且了良好的经济效果。但一五○电厂的反渗透系统在原系统基础上改进，利用一级除盐系统，并不用增加投资，而从运行情况来看，不论是性、稳定性还是节约酸、碱用量来说，采用反渗透加一级除盐加混床都比反渗透加混床要好。
3综合评价
3.1技术可行
改进的反渗透系统延长了制水运行周期，节省了酸、碱用量。采用反渗透加一级除盐系统加混床后，其显著优点是一级除盐系统的运行周期成倍增加，再生次数大大减少，节省大量酸、碱。原一级除盐运行周期6 h，而采用反渗透加一级除盐系统加混床后，一级除盐运行周期达8～10 d，周期制水量从240 t增至8 600 t左右，混床运行时间可达1个月以上。

3.2除盐水质量提高
利用反渗透后发现一级除盐出水电导率降至0.8 μS／cm以下，SiO2含量也降低,混床出水水质好，有效地保了为锅炉提供的除盐水。
3.3运行维护量减少
采用反渗透后，离子交换器的运行周期增加，再生次数减少，运行维护减少，工作条件得到改善，劳动强度大大降低。
3.4保护环境
从环境保护的角度来看，采用反渗透后，废酸、碱的排放量大大减少，其环境效益和社会效益十分明显。
3.5经济效益可观
原水处理除盐系统周期制水量为240 t，现在为8 600 t，酸、碱用量减少97.2%。以2001年酸耗量1 200 t、碱耗量1 000 t计算，1 a可节省酸碱费87万元，运输费12万元，每 a树脂费约2万元，系统维护费可节约资金6万元；利用反渗透后每年阻垢剂用10万元，设备费215万元，故可在2 a多的时间内收回成本，以后每a可节省约90万元。

引　言
在热控调试的过程中，由于电磁阀或继电器的干扰导致微机板卡通道甚至整个板卡损坏的现象屡见不鲜．随着微机控制系统的普及，目前无论大小机组的热控都大量地采用计算机控制，而电磁阀和继电器又是控制设备中不可缺少的控制电器，因此抑制电磁阀或继电器的干扰对微机控制系统具有其重要的意义．
在成套控制系统中，常由可编程序控制器（PLC）或计算机分散型控制系统（DCS）的输出装置来控制电磁阀或继电器，由于种种原因这些输出装置（板卡）的抗干扰能力不尽相同，在上电调试之前应对这些回路进行必要的评估性测试，采取相应的抗干扰措施，杜绝损坏板卡通道或整块板卡的现象．
1　电磁阀的干扰及抑制措施
电磁阀按驱动电源分为直流电磁阀和交流电磁阀．电磁阀是典型的感性负载．接通电磁阀线圈时，铁心尚未闭合，电感很小，所以交流电磁阀的启动电流冲击很大，约为稳态时电流的6～10倍．虽然此电流的并不大，一般不至于造成干扰，但充分评估输出板卡的容量是否能承受这种电流冲击的影响．
电磁阀断电时，在线圈两端和连接导线上会出现很高的浪涌电压，并伴有衰减的高频振荡，这是一种很强的瞬变干扰，如果不采取抑制措施，不仅影响开关器件或触点，也会干扰电子装置的工作，甚至损坏电子元器件．
1．1　交流电磁阀的干扰抑制
在施工中接触多的是交流220V或交流110V电源驱动的交流电磁阀，除了需抑制切断线圈时的瞬变干扰外，还需抑制由低压电源带来的干扰，常用的方式有以下两种：
1　继电器控制，如图1所示．采用继电器控制时，除断开时的电弧和放电造成干扰外，还有接触时由于触点的弹跳现象形成脉冲列式的干扰．

一般应采用RC吸收回路，既能抑制接通和断开时的干扰，又保护了继电器的触点．为了方便也可以把RC吸收回路并联在触点上，以起到保护触点的作用．但是当连接线过长时，往往在抑制干扰方面起不到应有的作用，这一点通过梅县电厂Ⅱ期工程和现场试验已得到证实．
图1中，虽然继电器起隔离作用，但其线圈是易发生干扰的电感线圈，因此输出板卡与继电器之间采用光电隔离．当控制器某输出通道有输出时，该通道的光电耦合器中的发光二管流过电流而发光，此光线使光电耦合器中的光敏三管饱和导通，于是继电器线圈电触点闭合．由于发光二管和光敏三管没有电气联系，故能实现电气隔离

1  引言
在钢铁生产中，高炉、焦炉和转炉产生的煤气是重要的高热值燃料，如排放至大气，将造成严重的空气污染，若将它们收集加以充分利用，作各种工业燃气加热炉的燃料，其经济效益是相当可观的。一般处理过程是将产生的各种煤气分别收集到贮气罐(或贮气塔柜)再用管道传送到中继站经加压后供各用户使用。当从一次能源(如煤)转换成二次能源(煤气)时，由于一次能源燃质不稳，在转换过程中必然导致二次能源(煤气)燃质也不稳，即煤气燃质具有较大的不确定性。用户要求将燃质控制在允许范围内，且将燃气的压力严格稳定在范围，以便使用。以钢铁企业的燃气轧钢加热炉为例，它要求送入的燃气燃质和压力稳定，否则燃烧系统很难控制，直接影响轧钢生产等后续自动化生产线的产品质量。现在的煤气加压站有相当部份采用电气仪表控制系统，也有部份经过改造从现场采集数据后用PLC为主控制器对设备实施控制的，因控制比较粗造，效果并不令人满意。由于受设备限制还谈不上自动监控、自动配气和自动调度，基本上是处于仪表监视、手工操作的状态，优化配气和调度无从谈起，其问题是采用变频器后，控制部份存在问题较多，本文就有关问题作些讨论。
2  对象特性分析与控制策略选取
2.1 对象特性分析
混合煤气由于来自高、焦和转炉煤气，由前述可知，燃气燃质的不确定性和不确知性是其主要特性。因此既不可能直接用传统的机理方法建立对象的数学模型，也不可能用系统辨识方法间接地导出控制的数学模型，对这种半结构化(或非结构化)的控制问题，常规控制策略显然无能为力。煤气加压站存在的问题从表面上看是压力、流量的变化，实质上涉及管网特性的变化，特性的改变要求在对加压机实施调速时适应其特性的变化。不确定性和不确知性表现在多个方面，如系统参数的未知性、时变性、随机性和分散性;系统时滞的未知性和时变性;系统严重的非线性;系统各变量间的关联性;环境干扰的未知性等等，传统控制对具有上述特性的对象是无能为力的，寻求有效的控制策略。
2.2  控制策略选取
由于钢铁企业的特殊性，各分厂或车间之间在地域上的分散性，相距距离较远，资源配置情况差异较大，情况又相当复杂，笼统地讨论是不切实际的。文中只针对特定情况讨论，即将所收集的各种煤气分别送中继加压站加压，再根据需要进行配气、调度。由于存在不确定性和不确知性，对象特性难以用严格的定量方法进行数学描述，因而从控制角度考虑问题，感兴趣的主要目标不应是被控对象，而是控制器的本身。工程中往往采用的是在总结操作者丰富经验和操作规则的基础上，对系统动态特征信息进行识别，再作直觉推理，再在线地确定控制策略的方法，即智能控制策略。它的特点是控制规则的建立及控制决策过程不是基于被控对象单纯的数学解析模型，而是基于知识(包括定量和定性的知识)，体现了人(、娴熟的操作者)的智能。其控制形式是多种多样的，如控制、人智能控制、模糊控制、神经网络控制、自学习控制等等，其中贴近实际的是控制和人智能控制。
(1) 控制策略
实时控制系统，实质上是计算机智能软件系统。它模拟领域处理知识和解决问题，是具有获得反馈信息并能实时在线地控制的系统，对实时数据的处理与特征辨识是在线的，能够及时反映系统的动态特征。其推理方法一般采用数据驱动的前向推理，依次判别各条规则的条件，若满足则执行，执行规则给出控制决策，决策可以是定性和定量结合的方式。实时控制系统主要由知识库、数据库和推理机组成，其知识库分为静态知识库和动态知识库。静态知识库中存放系统和工况设定值等参数，动态知识库中存放各种规则集，规则可按不同类型划分为多个子集，子集间的关系是分级(或协调)的，为了满足时间响应要求，每个子集中的规则数不宜太多。其难点在于对不确定性和不确知性的系统建立知识库并非易事，就是建立了完善复杂的知识库，也未必满足实时要求，事实上对所研究的特定系统而言，是不可取的。
(2) 人智能控制
其基本思想是在控制过程中利用计算机模拟人的控制行为功能，大限度地识别和利用控制系统动态过程所提供的特息，进行启发和直觉推理，从而实现对缺乏数学模型的对象进行有效的控制。其物理实现方法是根据计算机控制动态系统的输入输出的信息来识别被控系统所处的状态、动态特征及行为，即利用系统误差e和e的一阶、二阶导数，便可构造控制算法，相对而言它是简捷而实用的，物理意义清晰。与其它智能控制策略(如控制策略、模糊控制策略、神经控制策略、自学习控制策略、多级递阶智能控制策略、多模变结构智能控制策略等)相比，其优点是显而易见的。因此，在煤气中继自动化加压站中，采用了人智能控制策略。
3  控制算法
基本思路是模过程控制系统中富有经验的操作者的普遍行为，如当系统的误差趋于增加时，发出强烈的作用(闭环控制);当系统误差趋于减小时，则取消控制动作，等待观察等等。人对被控系统的状态、动态特征及行为了解的越多，控制的效果就会越好。如果en表示离散化的当前采样时刻误差值，en-1和en-2分别表示个和个采样时刻的误差值，则有
从误差e和误差变化Δe这两个基本的特征变化，便可从动态过程中多的特征信息。
(1) e·Δe
误差e同误差变化Δe之积构成了一个新的描述系统动态过程的特征变量，利用该特征变量的取值是否大于零，就可以描述系统动态过程变化的趋势。
当e·Δe<0时，表明系统的动态过程正向着误差减小的方向变化，即误差的逐渐减小。
当e·Δe>0时，表明系统的动态过程正向着误差增大的方向变化，即误差的逐渐增大。
在控制过程中，识别e·Δe的符号，便可掌握系统动态过程的行为特征，以便好地下一步控制策略。
(2) Δen·Δen-1
相邻两次误差变化之积Δen·Δen-1构成了一个表征误差出现值状态的特征量，若Δen·Δen-1<0表征出现值，若Δen·Δen-1>0表征无值。
(3)
误差变化Δe与误差e之比的的大小，描述了系统动态过程中误差变化的姿态。
将与e·Δe联合使用, 可对动态过程作进一步的划分, 通过这种划分，可以捕捉到动态过程的不同姿态。
(4) Δ(Δe)
误差变化的变化率，即二次差分，描述动态过程处于趋于调或回调段位;当Δ(Δe)>0，处于调段:Δ(Δe)<0时，处于回调段。
总结上述特征，其基本控制算法可归纳为:
k为控制器增益的抑制(衰减)系数, 一般取o<k<1。
基本算法控制系统如图1所示。
图1      基本算法控制系统结构图
上述控制算法对大滞后自衡对象的定值控制是非常适宜的，为了适应流量突变或进一步提高抗干扰能力，还可加入Bang-Bang控制，使动态品质好。
4  中继加压站控制的工程实现
在中继加压站控制的工程实现中，围绕经济技术指标要考虑的问题是比较多的，如能耗控制、设备磨损控制、控制、稳压调节控制、配气与自动调度等。
4.1 变频调速与控制技术的结合
加压站能源主要耗在电动机上，某站改造前靠回流阀开度调节，即当出口流量大时回流阀关闭或开度小，而出口流量小时为防止压力过高，则使阀门开度增大以减压。带动增压泵的电动机始终以额定转速全速运转，不仅浪费电能而且机器磨损大，常因回流阀不灵造成事故，稳压效果差。改造后，把变频调速技术与控制技术相结合，用智能控制算法实施闭环控制，控制器输出直接控制变频器驱动电动机带动气泵，通过调节电动机转速来控制出口压力，稳压效果好，而且可根据工艺参数要求随时改变压力，满足用户需要，节电效果显著，延长了设备的使用寿命。当然在调程中，要注意用屏蔽方法过滤掉变频器使机器产生共振的频率，以免引起机器损坏。
4.2 监控系统构架
由于加压站对各种控制装置分散管理功能要求很高，一般采用DCS系统比较恰当，其电气监控系统可采用由PLC构成的下位机实现，对各设备的状态参数、控制参数及运行参数，如温度、压力、流量、电量、起/停、时钟、连续运行时间、累计运行时间等作在线记录、计算和统计, 并将上述数据存放在PLC模板的存储器内，通过PLC通讯接口送上位机作管理用。压力调节控制由上位计算机监控系统完成，其硬件可采用高性的工控机，再在视窗操作系统上配以工控组态软件作开发平台开发相关的控制应用软件。由于工控组态软件有强大而丰富的软件功能，如数据处理、通讯、存储、显示等，因此诸如全站的数据功能、显示功能、设备操作功能、统计功能、设备管理功能和故障诊断功能等，均可满足管理要求。此外，采用这种构架，自动配气及自动调度也可在统一的操作界面上完成。
4.3 煤气的自动混气与调度
由于焦炉、高炉和转炉煤气不仅燃质不同，而且其燃质还是波动的，各种煤气的产量也时有变化，为了既保证不同类型用户的要求，又不致浪费，煤气资源的混合使用与合理调度是值得关注的。各种煤气间按多大比例混合才是经济的，在什么条件下需要天燃气，以保证达到规定的燃质等等，情况是比较复杂的。粗略的作法可将各种煤气燃质实际测出，并在变化的范围内分档，以便混合搭配，自动配气与调度可以采用实时控制系统实现。实时控制系统主要由知识库、数据库和推理机组成，它与一般应用程序的主要区别在于:前者问题求解的知识隐含地编入程序，而后者则把应用领域的问题求解知识单组成一个实体，即知识库。知识的处理是通过与知识库分开的控制策略进行的，也就是说，一般应用程序把知识组织为两级:数据级和程序级。实时系统则将知识组织成为三级:数据级、知识库和控制级。推理方法采用数据驱动的前向推理，依次判别各条规则的条件，若满足则执行，然后继续循环，判断下去。静态知识库中存放配气系统和工况设定值等参数，动态知识库中存放各种规则集，因为规则不多，是可以满足时间响应要求的。实时控制系统规则集采用IF“条件”THEN“结论”的方式或IF(事实1)(事实2)……(事实n)THEN(事实1)(事实2)……(事实n)的方式表达。
5  结束语
将变频调速技术与自动控制技术相结合，经在某钢铁集团公司动力厂煤气混合中继加压站监控系统进行技术改造工程的实践中实，改造后的系统不仅满足了生产需求，而且还为研究系统本身问题提供了较理想的环境。控制效果、控制品质、操作和性均能令人满意。因应用变频调速设备磨损减少，管道阀及其它管件受压均匀，损坏率大幅下降，机组长期在额定转速和额定的电流下工作，轴温大幅度下降，磨损减少，润滑油用量也随之减少，维修成本下降。项目投入资金37万元，每年节约电费25万元，维修保养费4万元，即每年节约经费共29万元，投资回收期大约1年零3个月。实践说明，选择正确的控制策略与控制算法是提升煤气加压站技术性能的关键