火电厂化学补给水处理仿真系统_张玉艳

《工业控制计算机》2010年第23卷第12期*沈阳市基金，火电厂过程控制重点实验室建设(1081106－1)；校内科研，火电厂化学水控制仿真系统的研发火电厂化学补给水处理仿真系统*张玉艳（沈阳工程学院自动控制系，辽宁沈阳110036）刘晓峰（中国石油管道公司锦州输油气分公司，辽宁锦州121004）王绍民（国电沈阳热电有限公司，辽宁沈阳110016）田珊义（国家电力监管委员会东北监管局，辽宁沈阳110006）SimulationSystemforChemicalMake－upWaterTreatmentinFiredPowerPlant仿真系统的建立是以模型的建立为前提的，没有仿真模型就没有仿真的概念。目前建模技术主要有手工建模、模块化建模、专业仿真语言、面向对象建模和图形自动化建模等，这些建模技术在表现形式上虽然各不相同，但在实现形式上基本上都是采用高级语言或者专用仿真语言来编程实现。本文希望探讨出一种新型的仿真建模方法来克服高级语言建模的缺陷。以组态软件为平台，针对电厂对仿真系统的高逼真度、便捷调试的要求，以铁岭电厂化学水处理系统为背景，结合PLC编程软件，来建立电厂化学补给水处理仿真系统。1模型建立铁岭电厂化学补给水处理又分为预处理、机械处理、和除盐处理。预处理工艺流程：生水→生水加热器（二个）→澄清池（三座）→澄清水箱（三台）→澄清水泵（五台），分别至生活消防水系统及锅炉补给水除盐系统。生水采用加凝聚剂和助凝剂进行处理。机械处理主要工艺系统流程为：清水泵→高效过滤器（四台）→活性碳过滤器（五台）。除盐处理主要工艺系统流程为：活性碳过滤器→阳浮床（三台）→除碳器（三台）→中间水泵（六台）→阴浮床（三台）→混床（三台）→除盐水箱（三台）→除盐水泵（三台）→主厂房。根据系统建模的一般步骤，运用基本的化学原理及物理定律，描述对象各物理量之问的关系，把化学补给水系统分为若干个基本单元(主要以设备为单元)，并用数学、物理分析方法建立这些基本单元的数学模型，结合工程对象进行简化修正，最后将各环节进行连接，就能建立起化学补给水系统的数学模型。根据上述方法建立化学补给水系统模型的要点主要是针对控制逻辑的I／O点进行建模，而化学补给水系统的I／O点主要以数字量为主，模拟量为辅(模拟量的点数很少)。1．1数字量数字量主要包括阀门和泵类的动作、模拟量的状态量等。1）阀门和泵类的动作。控制逻辑发出动作信号后，延迟一定时间动作（符合设备运行情况，时间视需要调整）。2）模拟量的状态量。例如液位的状态量（高、中、低等），实际液位与现场的液位状态点进行比较，即可得出相应的状态。1．2模拟量模拟量包括调节阀开度、流量、设备出口水质、液位、pH值等。1）调节阀开度。调节阀开度控制，同时由相应的开度来控制流通介质的流量。调节阀开度采用常规PID控制，流量则根据实际的现场数据来拟合，提高了模型的真实度。2）设备出口水质（如游离氯、Na＋、SiO2等的含量）。正常制水条件下，设备出口水质随着运行时间的增长逐渐变差，反洗（再生）结束后返回一个初始值。3）液位计算。由相应的进水阀门和出水阀门来控制液位的增减，根据现场数据来调整增减的速率。4）pH值计算。pH值与以下要素有关：加的酸、碱量以及酸、碱的浓度；水的体积。从这些要素出发，采用一定的简化处理：pH＝K·（S1－S2）／H（K为常数，S1是加的酸量，S2是加的碱量，H为液位）。2补给水水处理系统仿真软件开发2．1软件的组成软件的界面包括化学补给水处理系统主要流程及控制参数显示和调整界面，不同水质工况下出水水质的动态曲线显示界面等。系统启动后，首先显示初始画面，5s后，自动进入仿真软件的主控界面，显示的是电厂化学补给水处理系统的整个流程，摘要采用先进的计算机仿真技术，以铁岭电厂的化学补给水处理系统为研究对象，建立该系统的水处理工艺流程模型、运行参数模型，并开发化学补给水处理系统仿真软件，实现启停操作、正常运行调整、运行状态和运行参数显示以及常见故障处理等多种仿真功能。通过仿真实验验证，仿真结果基本达到了预定要求。所开发的仿真软件，既可以用于教学和培训，又可以用于科研，还可以由留有的接口进一步开发成产品应用于实际。关键词：补给水处理，仿真，组态软件AbstractInthispaper,advancedcomputersimulationtechnologyisusedinthestudyoftheChemicalMake－upwatertreatmentsimulationsystemofTielingpowerplant．Technologyprocessmodelandoperatingparametermodelwereestablished．Basedonthetheory,simulationsoftwa