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调节阀在海水淡化中的应用

 调节阀在海水淡化中的应用

摘 要:海水淡化系统自动控制部分主要通过设置数个气动调节阀使温度、压力和流量等主要参数满足工业生产要求,因此,调节阀在海水淡化项目中起着重要的作用。调节阀的控制核心为阀门定位器,因此,阀门定位器的选择将直接影响调节阀、控制系统的总体性能和产品质量。而选择智能阀门定位器能全面提高调节阀的性能,从而实现控制性能的整体提升。


关键字:海水淡化 气动调节阀 阀门定位器 PLC


1 阀门定位器的工作原理


西门子生产的SIPARTPS2定位器是一种数字化、高集成度的微处理器,由外部壳体、印刷电路板、阀位反馈系统、接线端子盒、气路控制和放大设置等部分组成。其工作原理为:采用微处理器对PLC输出的控制信号、阀门位置的反馈信号进行比较。当微处理器在检测中发现有偏差时,它就能根据偏差大小、方向,主动利用程序实现控制压电阀,再通过压电阀调节执行机构气室的进气量。对于单作用的执行机构而言,需要输出1路气动信号;对于双作用执行机构,需要输出2路气动信号。


2 海水淡化的主要控制对象和目标


海水淡化的主要控制对象和目标分为以下8方面:①海水淡化第七效浓盐水液位的控制。浓盐水排放管线上有自动调节阀WB20V2,可通过它实现第七效浓盐水液位变送器WB10L2值的恒定。②海水淡化第一效冷凝水液位的控制。冷凝水排放管线配备有自动调节阀WC20V2,可通过它确保第一效冷凝水液位变送器WC10L2值的恒定。③海水淡化真空喷射器动力蒸汽温度的控制。过热减温冷凝水管线上的自动调节阀WC60V1,能使真空喷射器动力蒸汽温度变送器WM30T1值保持恒定。④海水淡化末效蒸馏水液位的控制。蒸馏水排放管线上设置了自动调节阀WD20V2,能使冷凝器蒸馏水液位变送器WD10L2值保持恒定。⑤海水淡化1#热压缩器LP蒸汽入口压力的控制。通过LP蒸汽入口管线上的自动调节阀WM10V1,可实现1#热压缩器LP蒸汽入口压力变送器WM10P2值的恒定。⑥海水淡化2#热压缩器LP蒸汽入口压力的控制。通过LP蒸汽入口管线上的自动调节阀WM11V1,可实现2#热压缩器LP蒸汽入口压力变送器WM10P1值保持恒定。⑦海水淡化第七效浓盐水温度的控制。在海水分流模式中,进水管线上的进水自动调节阀WS10V4、排水调节阀WS20V1能保持第七效浓盐水温度变送器WE07T1值的恒定。⑧海水淡化、海水给水流量的控制。海水补给水管线上的自动调节阀WS40V1具有保持海水流量变送器WS40F1值恒定的作用。


海水淡化项目中设置了多个气动调节阀,以实现上述控制目标,因此,调节阀在海水淡化项目中起着重要的作用。


3 调节阀在海水淡化项目中的应用


在海水淡化项目中的气动调节阀具有2种操作模式:①手动模式。调节阀的开启由操作员在相应的显示面板上实现,或在受限情况时由工艺控制系统完成;②自动模式。调节器根据设置值与工艺测量值的差值并进行一定的规则运算(主要为单PID型),从而调节阀门开度。


在自动控制模式下可采用PID调节。PID控制器的参数整定是整个控制系统设计的核心。它依据被控过程的特点确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间。通过模拟或闭环运行,可观察系统响应的曲线,同时,可观察各个调节参数对系统响应的所产生的影响,并反复试凑参数,最终实现优良的控制效果,并由此确定PID的调节参数。整定步骤为:先比例,后积分,再微分。PID调节参数的整定不具有唯一性,从应用方面看,只要满足被控过程的设计需求即可。


海水淡化项目中所有调节阀的PID调节参数均是调试人员通过上述试凑法确定的。在今后的生产过程中,也可以根据需要进行相应参数的修改。调节阀操作界面如图1所示。



图1 调节阀操作界面


在图1中,PV为阀位反馈,SP为设定值,OV为阀位输出值,为逐度的开关阀门。控制方式为:选择输出信号的正反作用,在PID参数中设置PB、TI和TD,在报警设定中可设置高高、高、低和低低报警值,趋势中的红色线是阀位输出值,蓝色线是阀位反馈值,绿色线是设定值。


自动模式与手动模式之间的相互转换应平稳。当自动转换发生时(受限或异常测量值),应具有适当的途径提示操作员。


受限情况:当检测到异常工艺状况(保护联锁)时,相应调节阀将受限、无法开启或关闭。


此外,在仪表用气缺失的情况下,此类阀门将动作至故障时的安全阀位。


“手动”模式操作:操作员通过操作员站面板中相应的按钮实现调节阀的开启。


“自动”模式操作:操作员通过面板中相应的按钮进行工艺值设定。阀门开度计算根据计算结果和实时工艺值自动进行。设定值、工艺值和输出值将以数值或柱状图的形式显示于调节器面板。


4 结束语


智能阀门定位器的优点是维护量小、应用方便、控制精度高和结构合理等;缺点是高温环境容易损坏模块、电子部件,在调试过程中要走全行程等。智能阀门定位器代表了定位器的发展方向,应用前景非常可观。


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