加药计算方式.doc

各种加药计算

1. 浓联氨的需用量的计算：
      N2H4= c*d*v*1000/w   (kg)   
式中：c——欲配溶液的百分比浓度
      d——所配制溶液的比重（稀联氨溶液可取1.0g/m3）
      v——所配稀联氨溶液体积m3
      w——浓联氨的百分比     浓度（一般为40%）
2.一般是程序控制,连续加入.

1. 氢氧化钠和碳酸钠加药量的计算 
(1) 空锅上水时给水所需加碱量 
X1=(YD-JD +JD+ JDGMV 
式中 :X1 一一空锅上水时 , 需加 NaOH 或 Na2C03 的量 ,g; 
YD 一一给水总硬度 ,mmol/L; 
JD 一一给水总碱度 ,mmol/L; 
JDG 一一锅水需维持的碱度 ,mmol/L; 
V 一一锅炉水容量 ,m3; 
M 一一碱性药剂摩尔质量 ; 用 NaOH 为 40 g/mol, 用Na2C03 为 53g/mol 。 

(2) 锅炉运行时给水所需加碱量 
1) 对于非碱性水可按下式计算 
X2=(YD-JD +JDGP)M 
式中 :X2 一一每吨给水中需加 NaOH 或 Na2C03 的量 ,g/t; 
PL 一锅炉排污率 ,10-2; 
其余符号同上式。 
如果 NaOH 和 NazC03 同时使用时 , 则在上述各公式中应分别乘以其各自所占的质量分数 , 如 NaOH 的用量占总碱 量的 η×10-2, 则 Na2C03 占 (1-η) ×10-2 , 两者的比例应 根据给水水质而定。一般对于高硬度水、碳酸盐硬度高或续 硬度高的水质宜多用 NaOH, 而对于以非碳酸盐硬度为主的 水质 , 应以 Na2C03 为主 , 少加或不加 NaOH 。 
2) 对于碱性水 , 也可按上式计算 , 但如果当 JDG 以标准 允许的最高值代入后 , 计算结果出现负值 , 则说明原水钠钾 碱度较高 , 将会引起锅水碱度超标 , 宜采用偏酸性药剂 , 如 Na2HP04 、 NaHJ04 等。 

2. 磷酸三纳 (Na3P04 · 12H20) 用量计算 
磷酸三纳在锅内处理软水剂中 , 一般用来作水渣调解剂 
和消除残余硬度用。当单独采用锅内水处理时 , 加药量是按 经验用量计算。 
〈 1) 空锅上水时磷酸三钠用量 Yl 的经验计算式 : 
Y1=(65 十 5YD)VU)(7-8) 
(2) 锅炉运行时磷酸三钠 (Y2) 的经验计算式 : 
Y2=5YDU/m3) 

2 pH值控制方法的研究

　　2.1 常规PID控制

　　PID控制是按偏差的比例（P—Proportional）、积分（I—Integral）和微分（D—Derivative）线性组合的控制方式。图1为常规的PID控制系统。其中，r为参考输入信号；PID为控制器；P为被控对象模型；d为干扰量；e（k）为系统误差；u（k）为控制量；pH（k）为被控过程输出量。由图可见，常规PID控制中的比例作用实际上是一种线性放大或缩小作用，很难适应酸碱中和过程中被控对象非线性的特点。

图1 典型pH值控制系统

　　2.2 变增益三区段非线性PID控制

　　将pH值变化按拐点分为：一个高增益区和两个增益系数不同的低增益区。高增益区控制器采用较低增益;低增益区控制器采用不同的高增益，以满足系统期望的性能指标。此外为防止积分饱和，采用带死区和输出限幅的PID控制算法。

　　2.3 模糊控制

　　模糊控制算法概括为：根据本次采样得到的系统输出值，计算出输入变量；将输入变量的精确量变为模糊量；根据输入变量（模糊量）及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量（模糊量）；由上述得到的控制量（模糊量）计算精确的控制量。

3 电厂锅炉给水加药控制系统

　　某发电厂共有4台300 MW的发电机组，分为两个单元，一单元为1#、2#机组，二单元为3#和4#机组。每个单元加药计量泵包括锅炉补给水（生水经各种水处理方式净化后，用于补充火力发电厂的汽水损失）和炉水两种用水。现以二单元为例，加药系统采用两用一备共3台加药计量泵，即3#和4#机组各用l台加药计量泵，当其中1台出现故障时切换到备用泵。在该系统中通过检测pH值来控制炉水中磷酸盐的加入量，pH值要求控制在914～9.78，当其中1台机组的pH值低于9.4时，启动相应机组的加药泵。此时，磷酸盐加药箱内的磷酸盐溶液经过管道（管道上的阀门都为手动阀，正常时为打开状态）被泵入相应机组的除氧器出水管加药点。若3#机组的加药计量泵出现故障，则打开备用泵与其相连管道上的阀门，备用泵接替3#机组的加药计量泵，为3#机组的炉水加药；4#机组亦然。由于炉水中加入了适当的磷酸盐及氢氧化钠，可提高炉水的缓冲性能，并有利于维持炉水pH值的稳定性，从而防止锅炉水冷壁的结垢和腐蚀。

　　该系统将炉水水样经过减温减压装置引入磷酸表及pH表探头进行测量，经过模拟量转换，再经控制系统PID运算后控制变频器输出，控制加药泵转速，从而实时控制炉水的加药量，使炉水的磷酸根浓度与pH较好地保持在合格的范围内。图2给出其控制流程图。该控制分为调节器、执行器、被控对象及变送器4部分。其中，调节器由S7-200 PLC和相应控制软件组成；执行器由变频器、电机和计量泵组成；被控对象为炉水；变送器采用分析仪表，即pH表。

图2 控制流程图

　　3.1 控制流程

　　图3给出3#机组的炉水加药控制系统。该系统从在线分析仪表（磷酸根表、pH表）中提取4～20mA信号，根据运行工艺参数和确定的数学模型进行窗口式PID复合运算，中间结果送变频器，控制加药泵加药量以实现加药的自动闭环调节。

图3 3#机组炉水加药控制系统

　　3.2 控制系统组成

　　该控制系统选用上位机软件WinCC+西门子PLC的组合方案。PLC系统通过PorfiBus总线方式与上位机WinCC连接。如图4所示。其中上位监控部分由工业计算机（WinCC）来完成。监控工作人员可通过CRT实时监控系统的运行状况.设定或修改系统的运行参数，同时通过CRT远程软件控制系统运行。上位工控机进行数据处理和管理，并与MIS系统等联网。上位机可对控制器进行组态，组态范围包括控制器的网络地址和时间、选择控制算法、设定算法参数、设定控制量的设定点、选择算法中输入量及输出量的通道等。下位控制部分由安装在现场的一套可编程控制器（PLC）来完成。它是自动加药控制系统的核心，用于采集相应的水质数据。由于化学加药系统具有纯滞后性质，会导致控制作用不及时，引起系统产生超调或振荡，而利用计算机可方便实现滞后补偿。采用改进的数字PID控制算法和模糊控制算法，使控制器利用输出控制信号调节现场的交流变频器，进而控制电机的转速，以调节加药泵。电气部分的控制方式设计为远程和本地两种，以实现手动/半自动/自动三种功能，后两种功能由上位机切换。

图4 控制系统组成