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 周  洪，方彥軍，賀劍鋒

1  概述
目前，大部分火電廠氨的加藥控制方式采用手動采集給水樣本，進行pH值分析測定后，人工啟停加藥泵進行加藥，屬人工間歇控制。二甲基酮肟加藥控制方式與氨的加藥控制方式大致相同。磷酸鹽的加藥控制方式采用人工式協調pH-磷酸鹽的工藝方式，即采用人工取樣測定爐水磷酸根離子濃度、pH值及水樣溫度，通過查圖得出對應的比值R，從而決定是否加藥。
電廠原來使用的聯氨加藥系統為人工模擬加藥，即定時通過人工分析系統聯氨含量，然后調節加藥泵沖程，從而改變加藥量的大小。這樣隨鍋爐運行工況及操作條件的變化，鍋爐系統中聯氨的濃度偏離最佳值較大。從而會造成不必要的浪費，且聯氨為有毒致癌物質，易導致環境污染；聯氨濃度偏小，除氧效果差，達不到防止鍋爐熱力系統腐蝕與結垢的目的，影響發電廠的安全經濟運行。
在加藥控制方面，手工間歇控制的整個過程時間長、工作量大、且存在眾多人為因素，若不實現連續控制，不可避免地造成爐內汽、水的pH值、磷酸根離子濃度及給水溶解氧濃度不合格，時高時低，在一個相當大的范圍內波動，致使鍋爐結垢和腐蝕，影響生產。
2  現場化學儀表的完善
為了配合水汽質量計算機監測系統及交流變頻加藥控制系統的實施，現場化學儀表需做一些完善工作。
 ?  磷酸根離子濃度測定儀
國產的磷酸根離子濃度測定儀目前的主要問題是維護量比較大，防腐問題也相對突出。因此在維護不理想的情況下，使用壽命一般都不長（1-2年），有待完善。進口的磷酸根離子測定儀，目前使用較多的是美國、德國、瑞士等國生產的，這些進口儀表具有精度高、維護量小的特點，但價格都比較貴。
 ?  聯氨自動分析儀
采用聯氨自動分析儀連續監測鍋爐系統中的聯氨含量，取代定時人工取樣化驗工作。由聯氨自動分析儀輸出的電信號作為自動加藥控制單元的調節信號，從而改變電動機的電源頻率，調節電動機的轉速，使鍋爐系統中聯氨的加藥量保持在最佳濃度。
3  交流變頻自動加藥控制系統的基本原理
火力發電廠向給水中加入適量的氨和適量的化學除氧劑（如聯氨、二甲基酮肟），向爐水中加入適量的磷酸鹽；除鹽系統中中和池排入廢水時pH值的控制；水凈化預處理工藝中混凝劑加入量的控制等，均涉及到加藥量的自動調節問題。60-70年代設計制造了以直流調節技術為基礎的閉環自動加藥系統。其調速性能較好，所以在交流變頻技術成熟前，在不少場合都有應用，但是存在幾個不可避免的缺點：
 ?  直流電機比交流電機復雜得多，它有兩個繞線組，需兩個直流電源供電，特別是裝在轉子上的繞組，其電流在運轉中必須換向，為此，借助于在轉子上的許多換向片和固定在定子上的碳電刷滑接觸來完成，更增加了其復雜性，因此制造困難，價格也比相同功率的三相異步電機高5～6倍；
 ?  換向片和電刷在轉動過程中互相摩擦損耗，或者因電刷安裝位置欠佳（不在中性點上）換向片與電刷接觸不良，銅片受化學腐蝕，誘發電火花產生等，加速了換向片和電刷的損壞，直至電機不能工作。而更換和修復損壞的換向片十分困難，不僅增加了維護量，而且降低了直流調速系統的可靠性和使用壽命。
 ?  用于自動加藥調節系統中的直流電機，其負載為恒轉矩，在低轉速下電樞電流不僅沒有減少，反而增大兩倍左右。在恒轉矩、低轉速情況下，電樞電流隨著轉速的降低而迅速增加，電機發熱量也迅速增加。考慮到此時裝在電機轉子上的風扇與電機轉速相同，風冷效果差，則加快了電機及電機繞組的升溫速度，使繞組電阻增加，發熱增加，如此造成惡性循環，直至燒壞電機。
另外，在可控硅電源中，為抑制電源電壓的脈動，必須接入一個電抗器，當選用的電抗器容量不夠大時，在上述情況下電抗器也可能燒毀。據調查，許多電廠因燒壞電抗器而導致加藥系統癱瘓的故障時有發生。更換電機或電抗器不僅增加了維護量和維護費用，還影響了正常生產。
 ?  直流調速系統中，電抗器、電機換向片和電刷等部位均有電阻，因而直流電機的效率低，在低轉速時尤為明顯。
由上述可見，采用直流調速自動加藥系統，電機造價高、可靠性差、壽命短、維護困難、工作量大、能耗大。
交流變頻調速自動加藥調節系統由檢測器、調節器、交流變頻器、操作盤、交流電機（如普通的三相異步電機）和加藥泵組成。與直流調速自動加藥調節系統的組成相比，后者用交流變頻器，交流電機和相應的操作盤來代替其勵磁電源、電樞電源、直流電壓調整器、直流電機和相應的操作盤。交流變頻器是新穎的變壓變頻裝置（即交―直―交），它采用最新大功率晶體管變送器和微機控制的正弦波脈寬調節控制技術，其性能優于以往任何一種調速方式。
交流變頻器的主要作用是將頻率為50Hz，電壓為單相220V或三相380V的電源變成直流電源，然后在微處理機控制下變為頻率、電壓可調的單相或三相正弦波電源，用來驅動單相或三相電機。性能優良的變頻器，其頻率可變范圍為0.5～400Hz，電壓為0～額定值（220～380V），輸出的電壓-頻率關系曲線多達幾十種，供用戶電機在不同的負載特性下使用。在調節器輸出的信號作用下，交流變頻器的輸出電壓和頻率跟蹤著調節信號變化，交流電機轉速也隨著變化，改變了自動加藥速度，也就使加藥濃度穩定在設定值上或允許的范圍內。該系統還具有許多優異的功能。例如：電機軟啟動、制動功能；電機升速、減速速率選擇預置，上下限頻率、回避頻率設定；恒轉矩與恒功率調速特性選擇，低頻運行時轉矩補償；欠壓、過壓、過流、過載、短路、過熱、失速防止等保護功能。交流變頻調速自動加藥調節系統的突出優點：
 ?  任何鼠籠交流電機均能適用本系統，這些電機結構簡單、造價低、使用壽命長、極少維護、可靠性高。
 ?  交流電機在電機低轉速下工作，其轉矩可以得到補償，可滿足恒轉矩負載，且交流電機的工作電流隨著轉速的下降而減少，不僅節省了電能，而且大大提高了可靠性。
 ?  節能效率高達30‰～55。
4  系統組成
 ?  氨自動加藥調節系統如圖1所示。其中 為加藥柱塞泵； 為三相異步電動機；測量控制點為給水的pH值；電機和泵采用一備二冗余方式；備用電機和泵的啟用及閥門的切換由人工手動進行。1#（2#）自動框圖中的結構框圖如圖2所示。
 

圖1  氨自動加藥調節系統框圖

圖2  變頻調節結構原理圖

在本系統中設置了PID調節并設計成為可切換。即當系統需要較高精度的調節時，可切換投入PID調節，以達到最佳控制的目的。為了使本系統的檢測信號能夠得到保存以便作出分析、判斷，同時設計了RS-485接口（配有相應的軟件），實現了與PC機的連接，使本系統能很好地與上位機保持通訊。