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1、二氧化氯发生器自动控制器在热电厂的应用内容提要：本文介绍二氧化氯发生器自动控制器在热电厂循环冷却水中的 实际应用。为热电厂改善循环水杀生效果，保证冷却水系统稳定运行提供了良好 的环境。关键词：热电厂 循环水 二氧化氯(CLO2)自动控制热电厂循环冷却水环境非常适宜细菌、真菌和藻类繁殖，其中的某些微生物 会使冷却水系统降低冷却效果或促进金属表面腐蚀。万丰热电厂循环水系统原采 用非氧化性的季铵盐类杀菌剂和氧化性的次氯酸钠交替冲击式投加作为杀生剂， 但杀生效果不理想，而且所需费用较高。为改善循环水杀生效果，保证冷却水系统 稳定运行，改用二氧化氯替代次氯酸钠，并相应减少季铵盐类杀菌剂的投加量，以 减少
2、运行费用。二氧化氯的杀菌能力强，杀菌作用快，且受pH值影响较小,对藻类 具有很好的杀灭作用。二氧化氯发生器自动控制器是专为二氧化氯发生器的电气 控制而开发的高新技术产品，该控制器主要是对二氧化氯发生器的反应系统进 行温度控制和供料系统进行进料控制。图1为热电厂循环水系统图。图1：循环水系统图一、二氧化氯发生器控制器简介SZD-2000系列二氧化氯发生器控制器系列产品，主要用于控制二氧化氯发生器 的供料系统和反应系统。该控制器利用铠装伯热电阻测量二氧化氯发生器加热水套内水的温度，与设定温度值作比较，自动控制加热器进行温度控制，保证水套 内的温度稳定在某一范围内。控制器对供料系统的控制主要是对计量
3、泵进行频率 给定，通过手动或设定频率对计量泵进行控制。另外，控制器还具有缺料报警、 水压欠压报警并自动关闭计量泵功能。其实物图如图2 :图2：二、SZD-2000二氧化氯发生器控制的组成与工作原理控制器是二氧化氯发生器的核心控制部分，对发生器的反应系统、加料系统进行控制。由化学反应方程式NaCL0 +2HCL=NaCL+CLO +1 / 2CL +H 0可知， 3222由计量泵将氯酸钠水溶液与盐酸溶液按一定比例输入到反应器中，在一定温度和 负压条件下进行充分反应，产出以二氧化氯为主、氯气为辅的消毒气体，经水射 器吸收与水充分混合形成消毒液后，通入被消毒水中。SZD-2000二氧化氯发生 器控制
4、器原理框图如图3所示。流量信号4-20仕余氯信号4-20流流量信号 信号转换、AD/转换I-T流量信号信号转挽AD转换声音报警工作状态无源触点输出显示驱动键盘输入中 央 处 理 器欠压信号检测*电接点压力表,1111缺盐酸信号检测1 F盐酸储罐1缺氯酸信号检测1 r氯酸纳储罐1缺水信号检测T水位开关1远程启停泵1号检测1 r1远程无源触点温度信号前置广大、 线性补偿、A/D转换MODBU通讯协议 *RS48通讯妾口计量泵频率输出计量泵启停控制内部供电固态继电器PID加热控制L AC220VN加热 八、管图3： SZD-2000二氧化氯发生器控制器原理图 该控制器采用ATMEGA128L-8PI
5、单片机作为中央处理器，利用铠装式Pt100伯热电阻对反应器水套内的温度进行检测，并经过前置放大、线性补偿和 A/D转换后，送入中央处理单元，与设定温度值（用户可自行设定）进行比较后， 自动控制加热器进行FUZZY-PID温度控制，加热输出采用固态继电器输出方式。控制器对计量泵的控制是通过对前馈环节流量信号和反馈环节余氯信 号进行检测，并经转换与放大后送中央处理器进行处理。通过流量传感器可以检 测水的流量值，并经流量变送器将流量值转换为420mA的电流信号，经控制器 进行电压转换送中央处理器。余氯传感器可以对水槽内的氯气含量进行检测，并 经二氧化氯测试仪进行转换为420mA标准信号，送本控制器进
6、行电压转换送中 央处理器。此外，控制器通过对储藏罐内的氯酸钠溶液、盐酸溶液进行检测，对水 套内的水压进行检测，对远程信号进行检测，将这些检测信号送中央处理器后， 进行显示，并根据信号情况对输出进行控制。当发现有缺料（氯酸钠、盐酸）、缺 水、欠压等情况时，控制器自动停止计量泵工作，并停止加热。控制器采用大屏 幕蓝屏液晶显示器，并有16个状态指示灯，各个工作数据和工作状态一目了然。三、二氧化氯发生器温度控制器系统众所周知,对于化学反应，都有一个最佳反应温度，若温度过高或过低都会抑 制反应的良好进行。反应器内的温度对于二氧化氯的产生具有重要的作用，直接 影响盐酸和氯酸钠的反应速度和反应效率。因此，控
7、制器温度控制对于整个控制 系统的控制效果起到关键性作用，必须在反应中保持在设定值。二氧化氯发生器 控制器利用铂热电阻测量二氧化氯发生器内的温度，与设定温度值作比较，自动 控制加热器进行温度控制,保证发生器内的温度稳定在某一范围内。温度控制环节采取FUZZY-PID控制，具有测控温精确，抗干扰能力强、可靠 性高等特点。对于温度控制系统而言，温度是通过控制加热装置的供电电压U 来控制的。工艺要求温度应控制在温度给定值附近，考虑到温度有非线性、时变 性以及室温、工作条件等的不良扰动因素，且温度控制通常要求具有快速、无超 调的响应特性，单纯用常规的PID调节器很难满足这些要求。因此，本控制系统 将温度
8、控制器设计成P93-模糊控制器，既可在升温阶段获得快速、超调小的模 糊控制的优点，又可在恒温阶段获得PID控制消除稳态误差的优点。在抑制和消 除干扰方面，模糊控制和PID控制在各自的控制区域内都能充分发挥各自的优 势。收到了达到设定温度的时间短、稳态温度波动小，反应灵敏，抗干扰能力强、 等优点。1、控制原理采用具有FUZZY-PID单闭环控制系统来实现，其控制原理方框图如图4所示：N图4：温度控制原理图其中r(t)为设定值，p(t)为水套内的水温度实时测量值，e(t)为上述二者之 间的偏差，e0为偏差的阙值。基本控制思想为；当偏差e在|e|e0时，采用FUZZY 控制水套内水的温度；当偏差e在
9、|e|We0时，采用PID控制水套内水的温度。 两种控制方式选择是由单片机ATMEGA128L-8PI的程序根据|e|e0或|e| We0 来自动实现的。2、温度控制过程将温度传感器Ptl00采集到的温度信号，经UA741运算放大器进行放大后， 送AMEA128L-SPI，经片内A/D转换成数字信号，同时将温度传感器采集到的 温度信号实时地与温度设定值进行比较，根据比较结果分别用模糊控制或PID 控制算法运算出加热器的通断时间比，再传送给CPU，CPU实时检测所收到的信 号是否构成动作的条件，一旦构成，便通过软件系统执行动作，使相应的固态继 电器工作，从而达到控制加热器迸行温度控制的目的.系统
10、的温度设定值可由键 盘输入，并可以随时更改，采样温度实时地显示在LCD上。系统控制单元利用固 态继电器，单片机产生占空比可调的方波脉冲，即通过PID调节生成，可以在检 测温度处于以设定温度为中心的温度域范围内控制固态继电器的开通与关断时 间，从而避免加热设备温度超调大的现象。四、二氧化氯发生器控制器的实际应用SZD-2000二氧化氯发生器自动控制器是新的高新技术产品，该产品充分体 现了功能性、集成性的特点，操作简便快捷。更新了传统加氯系统和安装、切换 控制方式，使加氯系统功能得到了最大的优化。该控制器主要是对二氧化氯发生 器的反应系统进行温度控制和供料系统进行进料控制。本控制器所配套的二氧化
11、氯发生器，是利用化学法产生二氧化氯气体的设备。这种设备的关键生产工艺就 是对反应器进行温度控制，并根据需处理的水流量，进行进料控制，产生与水流 量相匹配的二氧化氯气体。1、电控柜控制面板控制器的功能分为：温度自动控制、计量泵启停控制、计量泵频率给定。控制面 板如图5所示。缺料O氯酸钠泵温度 O流量 O _频率 C） 囚回口O O加热 故障O超温 O，缺水欠压O盐酸泵O自动O远程O启动/停止启动/停止手动/自动本地/远程图5： SZD-2000二氧化氯发生器控制面板2、温度自动控制控制器的温度控制是自动进行的。从Pt100伯热电阻输入的温度信号经控制 器采集，由前面板上的四个数码管显示当前的温度
12、值，并由控制器自动完成闭环 控制，控制加热管启动或停止加热，最终将温度控制在预先设定的范围内（我厂 设定为78C）。控制器采用了时间比例智能PID控制方式，确保了温度控制的 实时性和准确性。在正常工作状态下，四个数码管左方的三个指示灯中的“温度”指示灯亮，表示数码管显示当前的温度值。加热时前面板上的“加热”指示灯亮，停止加热时“加热”指示灯熄灭。当出现缺水状态时，“缺水”指示灯亮，控制器内的蜂鸣器发出声音报警。同时“加热”指示灯熄灭，加热管停止加热。当温度达到或超过预先设定的报警温度值（我厂设定为80C ）时，“超 温”指示灯亮，蜂鸣器发出声音报警。同时“加热”指示灯熄灭，加热管停止加 热。当
13、温度传感器Pt100铂热电阻出现短路或断路故障状况时，前面板上的 “故障”指示灯亮，蜂鸣器发出声音报警。同时“加热”指示灯熄灭，加热管停 止加热。3、计量泵启停控制计量泵启停控制分为本地按键、远程无源触点两种方式控制。控制器上电后， 按一下前面板上的“本地，远程”按键，“远程”指示灯亮，此时盐酸泵和氯酸 钠泵的启停由用户提供的远程无源触点控制；再次按一下“本地/远程”按键， “远程”指示灯熄灭，此时盐酸泵和氯酸钠泵的启停由本机前面板上的盐酸泵和 氯酸钠泵启停按键控制。在“本地”控制计量泵启停时，按下前面板上的“氯酸钠泵”按键，“氯 酸钠泵”绿色指示灯亮，同时氯酸钠泵上电开启.再次按下“氯酸钠泵
14、”按键，。 氯酸钠泵”绿色指示灯熄灭，同时氯酸钠泵掉电关闭。盐酸泵的启停控制同理。当缺氯酸钠和缺盐酸传感器发出报警信号或电接点压力表发出水压欠 压报警信号时，则相应的“缺氯酸钠”指示灯或“缺盐酸”指示灯或“欠压” 指示灯亮，控制器内的蜂鸣器发出声音报警。同时，盐酸泵和氯酸钠泵自动关闭。 当报警信号消失后，盐酸泵和氯酸钠泵的启停状态延时约8秒钟恢复报警前的状 态，防止因频繁开关计量泵而造成对计量泵的损伤。4、计量泵频率给定计量泵（氯酸钠泵和盐酸泵）的频率给定（脉冲信号）可以由手动设定和根据 设定流量自动给定。控制器上电后，按一下前面板上的。,手动/自动”按键， “自动”指示灯亮，此时计量泵的频率
15、给定根据420mA流量信号和余氯信号进 行智能自动控制；再次按一下,手动/自动”按键，“自动”指示灯熄灭，此时 计量泵的频率给定由前面板手动设定。控制器上电后，前面板的数码管左侧“温度”指示灯亮，数码管显示温 度值。按一下“确认”按键，数码管左侧“流量”指示灯亮，数码管显示流量值 （按百分比显示）。计量泵频率给定根据4-20mA流量电流信号时进行比例换算输 出，当输入所需流量对应的电流值，按公式：当前电流/（20-4）*100%得出流 量百分比，再次按一下“确认”按键，数码管左侧“频率”指示灯亮，数码管显 示频率给定值（次/分钟）。计量泵的频率给定由流量自动比例计算，计算公式为：20mA频率值
16、一4mA频率值100*流量+4mA频率值公式中“4mA频率值”和 “20mA频率值“默认为1和180。重复按“确认”按键，则循环显示温度、流量、 频率。自动”指示灯熄灭时，计量泵的频率给定由手动设定，按一下“确认” 按键，液晶显示器反白显示频率值，如要调节频率给定值（范围为1180次/分 钟），按下面板上的或按键，则反白显示的数字随之增加或减小，如果一直 按住”或按键不放，则反自显示的数字将持续增加或减小。将反自显示的数 字调整到想要的数字后，按一下“确认”按键完成设定，频率输出值按照新的给 定值输出。五、异常现象及处理实际应用过程经常出现异常情况，其原因及处理办法如下表所示:异常现象原因分析
17、处理办法温度显示0C或100C，故 障灯亮，同时有声音报警温度传感器未接好接好温度传感器温度传感器线短路检修温度传感器温度传感器坏更换温度传感器温度你于T-2C不加热，同 时缺水灯亮水处理设备缺水给水处理设备加水水位开关损坏更换水位开关控制器显示加热但水温不 上升加热管接触不良接好加热管加热管损坏检修加热管温度高于T，并有声音报警 2控制器失控更换控制器“手动/自动”向“自动” 切换后，控制器自动切换为 “手动”状态无水流量4-20mA信 号输入检修流量4-20mA信号回 路六、结束语二氧化氯发生器自动控制器的还可以通过MODBUS串行通讯方式进行控制， 我厂暂未利用此功能，今后我们还可考虑安
18、装使用此项控制，使得操作更为方便。 二氧化氯发生器自动控制器投入使用近一年来，循环水水质的改善效果明显，江 边循环水泵的补水量大大减少。另外，二氧化氯发生器自动控制器在未投入使用 前，冷却塔风机几乎每月检修1次，自投入使用一年来有检修记录的只有1次。 万丰热电厂位于金平区民营工业城中，水资源较短缺，水污染较严重。循环冷却 水处理回用，是降低电厂水耗、减少电厂污水外排的一个行之有效的办法，既可 降低电厂总水耗，又能减少达标外排污水。二氧化氯发生器自动控制器带来的较 大社会效益和经济效益。二氧化氯发生器控制器总体上满足了我厂设备的基本控 制要求，同时对温度采用了较先进的FUZZY-PID控制方式，使控制器较好地我厂 设备容量、环境温度的要求。参考文献：黄志明、贺启环二氧化氯的生产应用和标准化张持健.王元航.方明星 高精度模糊PID控制器及其在温度控制中的应用期 刊论文-自动化仪表2002(7)
