基于dcs的高位集水冷卻塔水位維持控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于運行控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DCS的高位收水冷卻塔恒定水 位控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 冷卻塔的損失包括蒸發(fā)、風(fēng)吹和排污，受氣溫和負(fù)荷變化影響，蒸發(fā)損失隨之在不 斷變化，而補水量在一定時間內(nèi)不變，因此水池水位隨之上升或下降，在傳統(tǒng)的冷卻塔水池 水位控制中，多通過按水位簡單調(diào)節(jié)進水閥開度方式，常規(guī)塔水池面積大，水容積大，短時 間內(nèi)補水量的差異對水池水位影響不明顯，水位低于設(shè)計水位時也不要求水位迅速上升到 設(shè)計值，水位存在一定幅度的波動對常規(guī)塔系統(tǒng)的運行也沒有根本的影響。此控制水位的 方法波動較大，對于常規(guī)塔系統(tǒng)對水位控制要求不高的情況是可行的。
[0003] 但是對于高位收水冷卻塔系統(tǒng)來說，由于高位集水槽的水容積小，水面面積小，水 位的變化對于蒸發(fā)損失、排污量和補水量的變化極為敏感，采用常規(guī)塔粗放型的水位控制 方法無法及時調(diào)節(jié)補水量使之與損失平衡，高位集水槽易出現(xiàn)較大和頻繁的水位變化，易 經(jīng)常出現(xiàn)溢流或長時間持續(xù)在低水位運行工況，而保持恒定的高水位運行對節(jié)能達到理想 效果至關(guān)重要，傳統(tǒng)水位控制方法無法達到保持恒定高水位、最大限度地節(jié)約能耗的要求。
[0004]因此，急需一種能自動、實時對于高位收水冷卻塔進行水位檢測與管理的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于DCS的高位收水冷卻塔恒定水位控制方 法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1.在水栗頻率相同的條件下，改變進水閥閥門開度，測量對應(yīng)的水流量，以閥門 開度為橫坐標(biāo)，以水流量為縱坐標(biāo)繪制閥門開度與水流量的關(guān)系曲線；接著，水栗頻率改 變，繪制變化后的頻率下閥門開度與水流量的關(guān)系曲線；如此反復(fù)，直到確定好不同頻率下 的閥門開度與補水流量的關(guān)系曲線； 步驟2.將關(guān)系曲線存入DCS控制模塊； 步驟3.測量冷卻塔集水槽實際的水位； 步驟4.判斷集水槽實際的水位是否為正常水位，如果是，則不進行任何操作，如果否， 則執(zhí)行步驟5 ; 步驟5.判斷是高于正常水位還是低于正常水位，其中： 如果低于正常水位，則DCS控制模塊進行以下步驟： 步驟1:閥門打開進水，直到恢復(fù)到正常水位； 步驟2:DCS控制模塊計算得到補水期間單位時間內(nèi)冷卻塔進水閥的進水流量與水損 耗相抵后集水槽的實得補水流量； 實得補水流量=水位上升量*水位表面積/補水時間。
[0006] 步驟3:DCS控制模塊計算單位時間內(nèi)水的維位補水流量，所述維位補水流量等于 單位時間閥門進水流量與冷卻塔實際補水流量的差值； 維位補水流量=進水流量-實得補水流量； 步驟4:DCS控制模塊在關(guān)系曲線圖中查找維位補水流量對應(yīng)的水栗頻率和閥門開度； 步驟5:DCS控制模塊根據(jù)關(guān)系曲線數(shù)據(jù)，對進水閥、水栗的變頻器進行調(diào)節(jié)； 如果高于正常水位，則DCS控制模塊進行以下步驟： 步驟1:降低水栗頻率到設(shè)定的百分比，經(jīng)過設(shè)定時間后檢測是否恢復(fù)到正常水位； 如果恢復(fù)到正常水位，則DCS控制模塊計算單位時間內(nèi)水的維位補水流量，所述維位 補水流量等于單位時間進水流量與集水槽的水位下降流量的和；其中 水位下降流量=水位下降高度*水位表面積/補水時間； 維位補水流量=進水流量+水位下降流量； 如果水位繼續(xù)上升，則閥門全關(guān)，停止補水，直到下降至正常水位，DCS控制模塊得到單 位時間內(nèi)集水槽的水位下降流量及維位補水流量； 維位補水流量=水位下降流量=水位下降高度*水位表面積/補水時間； 步驟2 :在關(guān)系曲線圖中查找維位補水流量對應(yīng)的水栗頻率和閥門開度； 步驟3:DCS控制模塊根據(jù)關(guān)系曲線數(shù)據(jù)，對閥門開度信號、變頻信號發(fā)送給進水閥、水 栗的變頻器進行調(diào)節(jié)。
[0007] 進一步的，實際水位低于正常水位時，閥門全開進行補水。
[0008] 進一步的，DCS控制模塊選擇水栗頻率最低的曲線，將對應(yīng)的閥門開度信號、變頻 信號發(fā)送給進水閥、水栗的變頻器進行調(diào)節(jié)。
[0009] 進一步的，利用液位器進行水位信號檢測，所述液位器向DCS控制模塊發(fā)送液位 信號，DCS控制模塊根據(jù)液位信號進行一系列計算。
[0010] 本發(fā)明的有益效果為； 本發(fā)明充分利用DC的運算和邏輯控制功能，得到精確的損失水量值。通過邏輯設(shè)定，DCS在內(nèi)置關(guān)系曲線點中自動挑選最節(jié)能的水栗頻率及閥門開度組合，并輸出控制信號給 水栗和閥門，保證補水量與損失水量一致。本發(fā)明可有效控制水位變幅，同時實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能 的目的。
【附圖說明】
[0011] 圖1是關(guān)系曲線示意圖。
[0012] 圖2為水栗變頻特性曲線圖。
[0013] 圖3是水位下降區(qū)間邏輯控制圖。
[0014] 圖4為水位上升區(qū)間邏輯控制圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實施例對發(fā)明作進一步的說明。
[0016] 本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思為：傳統(tǒng)的水位控制方法無法保持恒定水位的原因在于無法準(zhǔn) 確通過儀器測量冷卻塔的損失水量(風(fēng)吹、蒸發(fā)、排污三者)，閥門水位調(diào)節(jié)法屬于被動追趕 型的調(diào)節(jié)方法。本發(fā)明改變以往思路，變被動為主動，預(yù)先將維位補水流量、進水閥閥門開 度與水栗頻率關(guān)系曲線植入DCS控制系統(tǒng)中，在冷卻塔水位變化時，計算得到單位時間內(nèi) 冷卻塔的進水水量與損失水量，DCS控制模塊根據(jù)關(guān)系曲線數(shù)據(jù)，對閥門開度信號、變頻信 號發(fā)送給進水閥、水栗的變頻器進行調(diào)節(jié)，保證最終的補水量與損耗量一致，即可維持水位 正常。
[0017] 下面對本發(fā)明的技術(shù)方案進行介紹。
[0018] 實現(xiàn)本發(fā)明的硬件包括進水閥、與進水閥連接的水栗、液位信號器、DCS控制模塊。 所述進水閥、水栗、液位信號器均與DCS控制模塊通信連接。
[0019]所述液位信號器安裝于冷卻塔內(nèi)，用于采集液位信號； DCS控制模塊植入有進水閥門開度、水栗頻率、維位補水流量三者關(guān)系曲線圖，所述 DCS運算模塊用于對液位信號進行處理，計算得到冷卻塔維持恒定水位需要的維位補水流 量，根據(jù)維位補水流量通過閥門開度信號、變頻信號對流量控制閥、水栗頻率進行調(diào)節(jié)。
[0020] 所述進水閥、水栗分別接收閥門開度信號、變頻信號，并對冷卻塔進水以補水。
[0021] 首先，以圖1為例對所述進水閥門開度、水栗頻率、維位補水流量三者關(guān)系曲線進 行介紹：在水栗頻率相同的條件下，改變閥門開度，測量對應(yīng)的水流量，以閥門開度為橫坐 標(biāo)，以水流量為縱坐標(biāo)繪制閥門開度與水流量的關(guān)系曲線；接著，水栗頻率改變，繪制變化 后的頻率下閥門開度與水流量的關(guān)系曲線；如此反復(fù)，直到確定好不同頻率下的閥門開度 與補水流量的關(guān)系曲線。
[0022] 在本實施例的圖1中，從上至下的三條曲線分別為水栗頻率為100%、95%、90%時的 關(guān)系曲線。具體頻率變化梯度可以根據(jù)實際選取，通過試驗和水力計算自行繪制。
[0023]將關(guān)系曲線預(yù)先植入到DCS控制模塊中是達到本發(fā)明目的的關(guān)鍵，該方式實現(xiàn)了 進水閥閥門開度、水栗頻率、維位補水流量之間關(guān)系的直觀展示及聯(lián)動控制，解決了現(xiàn)有技 術(shù)中僅僅只能靠人工憑經(jīng)驗去控制而造成的困局，實現(xiàn)了準(zhǔn)確高效控制水位的目的。
[0024]優(yōu)選的，DCS自動選擇補水栗頻率最小、閥門開度最大方案。這是由于閥門的調(diào)節(jié) 耗能高于水栗頻率調(diào)節(jié)耗能。
[0025] 圖2為水栗變頻特性曲線。橫坐標(biāo)Q表示流量，縱坐標(biāo)H表示水壓。在供水系統(tǒng) 中，當(dāng)用水量發(fā)生變化時，一般要調(diào)節(jié)水栗工況點使系統(tǒng)水量達到平衡。在未采用調(diào)速措施 時，當(dāng)所需流量由QO減少為Ql，需減少管路上閥門的開度，使栗工作在AO '點，此時（HO " 一 Hl)的水頭將浪費，栗的軸功率為QlXHO 。當(dāng)采用調(diào)速水栗時，可減低轉(zhuǎn)速變?yōu)閚l，水 栗工作點將變到Al，軸功率為Ql XHl。從圖中可看出，采用調(diào)速栗可減少軸功率Ql X (HO > 一 Hl )，這就是水栗調(diào)速的節(jié)能原理。此外，當(dāng)閥門調(diào)節(jié)工況點變化幅度較大時，水栗效率可 能下降，甚至最終離開高效段，而變速調(diào)節(jié)從理論上講水栗各相似工況下對應(yīng)點的效率基 本都是高效區(qū)，即在一定范圍內(nèi)水栗工況點發(fā)生變化，水栗效率并不下降。從上述分析可看 出，水栗調(diào)速運行之所以節(jié)能，一是調(diào)速可以減少揚程浪費，二是調(diào)速后水栗基本都是在高 效區(qū)范圍運行，能保證在流量變化幅度較大的情況下，水栗仍能有較高的效率。
[0026] 下面對本發(fā)明所述方法進行說明。
[0027]本方法包括基準(zhǔn)水位下、上兩個區(qū)域范圍的水位調(diào)節(jié)，分別為水位下降區(qū)間、水位 上升區(qū)間。
[0028] 圖3和圖4分別為水位下降區(qū)間、水位上升區(qū)間邏輯控制示例?，F(xiàn)分別說明。
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