開題報告(某鋁廠預熱發(fā)電用水處理控制系統(tǒng))

1、開題報告課 題 名 稱：某鋁廠預熱發(fā)電用水處理控制系統(tǒng) （過濾部分自動控制）學 生 姓 名： 學 號： 指 導 教 師： 專 業(yè) 名 稱： 某某大學2016年 4月 5日一、選題背景及依據(jù)（簡述題目的技術背景和設計依據(jù)，說明選題目的、意義，列出主要參考文獻）技術背景和設計依據(jù)：為提高發(fā)電用蒸汽鍋爐的生產(chǎn)效率、延長其使用壽命，鍋爐用水需經(jīng)過過濾、軟化、及脫鹽等特殊工藝處理，使水質(zhì)達到特殊要求。本設計選題于某鋁廠預熱發(fā)電項目背景下的水處理電氣控制系統(tǒng)設計。該系統(tǒng)包括：纖維球過濾器和活性炭過濾器，用于去除原水中的泥沙、懸浮物、膠體等雜質(zhì)，降低濁度，對原水進行初步凈化，達到后續(xù)設備的進水要求。鈉離子軟

2、化器用于軟化水質(zhì)。反滲透裝置，用于脫鹽處理。由于發(fā)電工藝特點，要求控制系統(tǒng)的可靠性極高，不間斷運行，因此這個系統(tǒng)除能實現(xiàn)自動運行外，還要求具有一套繼電接觸器手動操作系統(tǒng)，以備不時之需。目前的供水方式應朝著高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，基于PLC電氣控制技術、電氣自動化技術與一體。采用該系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時該系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。鋁廠預熱發(fā)電用水處理控制系統(tǒng)目的和意義：電氣控制應用到發(fā)電用水是非常重要的，過濾部分的自動控制既有效的減輕工作管理人員

3、的勞動量，又保證整個系統(tǒng)設備和工藝管道的平穩(wěn)運行，對裝置正常生產(chǎn)的工藝參數(shù)指標的控制有著重要的意義，電氣控制是一種不可或缺的完美配套設備。參考文獻：1. 自控工程設計類手冊2. 產(chǎn)品樣本和技術資料（有英文）3. 編程手冊（有英文）4. AUTOCAD手冊5. 電氣產(chǎn)品樣本和技術資料6. 電氣工程師手冊7. 程序設計介紹書籍8. 相關期刊論文9. 電氣符號標準手冊10. 工控網(wǎng) 西門子（歐姆龍、施耐德等）公司網(wǎng)站11. 周柏青，陳志和主編.熱力發(fā)電廠水處理（上）（下）.北京：中國電力出版社，200912. 吳中俊，黃永紅主編.可編程序控制器原理及應用（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2004.4

4、 二、主要設計（研究）內(nèi)容、設計（研究）思想、解決的關鍵問題、擬采用的技術方案及工作流程設計內(nèi)容： 1.產(chǎn)水的過程與控制原水到達原水電磁閥，電磁閥開，遠水流入原水箱內(nèi)。系統(tǒng)或管理人員選擇可正常工作的原水泵，將原水箱中的水通過原水泵流經(jīng)纖維球過濾器罐體，將水質(zhì)中的泥沙、懸浮物過濾在其中，過濾后的水流入活性炭過濾器罐體，活性炭將進一步的吸附水中膠體等雜質(zhì)。預處理后的水通過泵的開啟流入到過濾器內(nèi)，將大于5um的顆粒過濾。過濾器過濾的水經(jīng)過酸度傳感器進行檢測，需要加堿時加堿泵開啟，完成水的PH值的上升，達到接近中性的水流經(jīng)溫度傳感器對水溫檢測，蒸汽進入閥打開對水進行升溫操作，達到溫度標準后關閉蒸汽閥。

5、加溫后的水經(jīng)過高壓泵的引導使其流入反滲透裝置，反滲透相當于半透膜，將濃度高的水排出。前置加堿裝置的作用在這里就是為了防止反滲透內(nèi)結垢，反滲透后的水流入中間水箱內(nèi)，中間水箱內(nèi)的水經(jīng)過EDI供水泵到達除鹽水箱，除鹽水箱內(nèi)的水經(jīng)過除鹽水泵將其引出到達堿度傳感器，當水的PH值偏高時，需要向水中加入氨時，加氨泵開啟，當檢測到水的PH值為中性時則可流入鍋爐。2.反洗過濾器的過程與控制當過濾器需要進行清潔時，關閉所需清潔罐體的進水閥及產(chǎn)水閥，開啟反洗進水閥和反洗排水閥，這時原水箱中的水通過反洗泵流入罐體自下而上將罐體進行清潔，并將污水通過反洗排水閥排出。3.正洗過濾器的過程與控制需要對過濾罐進行清潔時，關閉

6、產(chǎn)水閥，開啟正洗排水閥，此時原水箱中的水通過原水泵流入罐體自上而下將罐體進行清潔，并將污水通過正洗排水閥排出。4.氣洗過濾器的過程與控制需要對過濾罐進行清潔時，關閉進水閥及產(chǎn)水閥，開啟進氣閥與排水閥，此時空氣壓縮管中的空氣從進氣閥進入罐體內(nèi)從下而上的將雜質(zhì)從排氣閥中排出。通過正洗、反洗及氣洗大致可將過濾罐中的雜質(zhì)清除。5.反滲透裝置清洗的過程與控制目前電廠用水水源主要有兩種：地表水與地下水。地表水是指流動或靜止在陸地表面的水，主要是指江河、湖泊、水庫和海洋的水。地下水存在于地球表面以下土壤和巖層中的水，這些都表明電廠用水的PH值達不到中性（PH=7.0），盡管在反滲透流程之前進行加堿處理，但不

7、可能就將水的PH值調(diào)整到中性。那么，反滲透裝置在長時間的運行下就會產(chǎn)生水垢，此時須及時處理，否則凈水將達不到標準。首先，關閉所需清潔的反滲透裝置對應的高壓泵，開啟清潔泵將清潔水箱中的水引入反滲透裝置進行清潔。6.保護裝置為了預防突發(fā)事件對整個系統(tǒng)裝置的損毀或系統(tǒng)的錯誤控制造成產(chǎn)水流程不可控，特加入一個總開關控制，以達到在緊急關頭對整個系統(tǒng)的斷電操作。7.可靠性的提高電廠屬于國民經(jīng)濟的命脈產(chǎn)業(yè)，需保證其具有良好的可靠性（使其能夠不間斷的工作），這要求發(fā)電用水處理要可靠及高效的工作，采用的所有控制裝置需使用雙數(shù)（本設計采用單數(shù)，現(xiàn)實情況采用雙數(shù)），其中一般為主控制，另外為輔控制。設計思想：本設計考

8、慮到設計本身所需的自動控制，可利用PLC技術進行控制，以下是PLC設計步驟：1. 工藝分析深入了解控制對象的工藝過程、工作特點、控制要求，并劃分控制的各個階段，歸納各個階段的特點和各階段之間的轉換條件，畫出控制流程圖或功能流程圖。2. 選擇合適的PLC類型在選擇PLC機型時，主要考慮以下幾點。 功能的選擇。對于小型的PLC主要考慮I/O擴展模塊、A/D與D/A模塊以及指令功能。 I/O點數(shù)的確定。統(tǒng)計被控制系統(tǒng)的開關量、模擬量的I/O點數(shù)，并考慮以后的擴充，從而選擇PLC的I/O點數(shù)和輸出規(guī)格。 內(nèi)存的估算。用戶程序所需的內(nèi)存容量主要與系統(tǒng)的I/O點數(shù)、控制要求、程序結構長短等因素有關。一般可

9、按下式估算存儲容量=開關量輸入點數(shù)×10開關量輸出點數(shù)×8模擬通道數(shù)×100定時器數(shù)量計數(shù)器數(shù)量×2通信接口個數(shù)×300備用量3. 分配I/O點分配PLC的輸入/輸出點，編寫I/O分配表或畫出I/O端子的接線圖，接著就可以進行PLC程序設計。4. 程序設計對于較復雜的控制系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，畫出控制流程圖或功能流程圖，然后設計出梯形圖，再根據(jù)梯形圖編寫語句表程序清單，對程序進行模擬調(diào)試和修改，直到滿足控制要求為止。5. 編制技術文件技術文件應包括可編程控制器的外部接線圖等電氣圖紙，電氣布置圖，電器元件明細表，順序功能圖，帶注釋的梯形圖和說明

10、。需解決的關鍵問題： 1.對于需要控制的加堿泵、蒸汽進入閥、加氨泵，這些泵的自動控制都取決與對水的測量，測量PH值及溫度，而控制測量以上參數(shù)都是較為復雜的，需要大量驗證。2.在設計主電路時要考慮到對不同種類泵的不同保護，如高壓泵需考慮過載保護，熱保護，所需時間較多。水處理工作流程圖如下所示： 1.原水泵工作流程主程序開始啟動準備自動？手動原水箱進水啟動主原水泵故障？計時12h?啟動輔助原水泵故障？計時12h?停泵延時10s停泵延時10s停泵?停泵?總停結束YNYNNNYYYYNNNY2.過濾器正洗、反洗、氣洗工作流程打開進氣、排氣閥開始是否正洗打開進水、正洗排水閥打開輔原水泵是否反洗打開反洗進

11、水、排水閥打開反洗泵清洗過濾器關閉進水、產(chǎn)水閥停泵關閥NNYY打開進水閥、產(chǎn)水閥打開主原水泵結束 3.加藥泵、蒸汽進入閥、高壓泵及EDI供水泵工作流程NYNY結束鍋爐啟動加氨泵是否偏低PH值檢測除鹽水泵EDI供水泵Y關閉泵清洗完成打開清洗泵是否清洗反滲透高壓泵NNY打開蒸汽進入閥溫度標準?溫度檢測啟動加堿泵是否偏低PH值檢測開始三、畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容、功能及技術指標1、 畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容根據(jù)制水工藝，對原水泵、反洗泵、加藥泵等泵類負載實現(xiàn)自動控制。對過濾器（7個/套）裝置各閥自動控制。2、 設計實現(xiàn)的主要功能 雙電源自動切換功能 自動、手動選擇功能 為手動控制系統(tǒng)預留銜接通道3、 主要參數(shù)、技術指標、工藝要求 泵：5.5KW 380VAC 閥：220VAC 0.1A 流量：030噸/時 分辨率 0.1噸/時 壓力 01MPa 分辨率 0.011MPa四、進度安排周次 設計內(nèi)容1 了解及熟悉設計任務工藝及控制要求2 查找技術資料 根據(jù)工藝及控制要求確