調(diào)節(jié)閥在海水淡化中的應(yīng)用

馮愛云

摘 要：海水淡化系統(tǒng)自動控制部分主要通過設(shè)置數(shù)個氣動調(diào)節(jié)閥使溫度、壓力和流量等主要參數(shù)滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，因此，調(diào)節(jié)閥在海水淡化項目中起著重要的作用。調(diào)節(jié)閥的控制核心為閥門定位器，因此，閥門定位器的選擇將直接影響調(diào)節(jié)閥、控制系統(tǒng)的總體性能和產(chǎn)品質(zhì)量。而選擇智能閥門定位器能全面提高調(diào)節(jié)閥的性能，從而實現(xiàn)控制性能的整體提升。

關(guān)鍵詞：海水淡化；氣動調(diào)節(jié)閥；閥門定位器；PLC

中圖分類號：P747 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.108

1 閥門定位器的工作原理

西門子生產(chǎn)的SIPART PS2定位器是一種數(shù)字化、高集成度的微處理器，由外部殼體、印刷電路板、閥位反饋系統(tǒng)、接線端子盒、氣路控制和放大設(shè)置等部分組成。其工作原理為：采用微處理器對PLC輸出的控制信號、閥門位置的反饋信號進行比較。當微處理器在檢測中發(fā)現(xiàn)有偏差時，它就能根據(jù)偏差大小、方向，主動利用程序?qū)崿F(xiàn)控制壓電閥，再通過壓電閥調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)氣室的進氣量。對于單作用的執(zhí)行機構(gòu)而言，需要輸出1路氣動信號；對于雙作用執(zhí)行機構(gòu)，需要輸出2路氣動信號。

2 海水淡化的主要控制對象和目標

海水淡化的主要控制對象和目標分為以下8方面：①海水淡化第七效濃鹽水液位的控制。濃鹽水排放管線上有自動調(diào)節(jié)閥WB20V2，可通過它實現(xiàn)第七效濃鹽水液位變送器WB10L2值的恒定。②海水淡化第一效冷凝水液位的控制。冷凝水排放管線配備有自動調(diào)節(jié)閥WC20V2，可通過它確保第一效冷凝水液位變送器WC10L2值的恒定。③海水淡化真空噴射器動力蒸汽溫度的控制。過熱減溫冷凝水管線上的自動調(diào)節(jié)閥WC60V1，能使真空噴射器動力蒸汽溫度變送器WM30T1值保持恒定。④海水淡化末效蒸餾水液位的控制。蒸餾水排放管線上設(shè)置了自動調(diào)節(jié)閥WD20V2，能使冷凝器蒸餾水液位變送器WD10L2值保持恒定。⑤海水淡化1#熱壓縮器LP蒸汽入口壓力的控制。通過LP蒸汽入口管線上的自動調(diào)節(jié)閥WM10V1，可實現(xiàn)1#熱壓縮器LP蒸汽入口壓力變送器WM10P2值的恒定。⑥海水淡化2#熱壓縮器LP蒸汽入口壓力的控制。通過LP蒸汽入口管線上的自動調(diào)節(jié)閥WM11V1，可實現(xiàn)2#熱壓縮器LP蒸汽入口壓力變送器WM10P1值保持恒定。⑦海水淡化第七效濃鹽水溫度的控制。在海水分流模式中，進水管線上的進水自動調(diào)節(jié)閥WS10V4、排水調(diào)節(jié)閥WS20V1能保持第七效濃鹽水溫度變送器WE07T1值的恒定。⑧海水淡化、海水給水流量的控制。海水補給水管線上的自動調(diào)節(jié)閥WS40V1具有保持海水流量變送器WS40F1值恒定的作用。

海水淡化項目中設(shè)置了多個氣動調(diào)節(jié)閥，以實現(xiàn)上述控制目標，因此，調(diào)節(jié)閥在海水淡化項目中起著重要的作用。

3 調(diào)節(jié)閥在海水淡化項目中的應(yīng)用

在海水淡化項目中的氣動調(diào)節(jié)閥具有2種操作模式： ①手動模式。調(diào)節(jié)閥的開啟由操作員在相應(yīng)的顯示面板上實現(xiàn)，或在受限情況時由工藝控制系統(tǒng)完成；②自動模式。調(diào)節(jié)器根據(jù)設(shè)置值與工藝測量值的差值并進行一定的規(guī)則運算（主要為單 PID型），從而調(diào)節(jié)閥門開度。

在自動控制模式下可采用PID調(diào)節(jié)。PID控制器的參數(shù)整定是整個控制系統(tǒng)設(shè)計的核心。它依據(jù)被控過程的特點確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間。通過模擬或閉環(huán)運行，可觀察系統(tǒng)響應(yīng)的曲線，同時，可觀察各個調(diào)節(jié)參數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng)的所產(chǎn)生的影響，并反復(fù)試湊參數(shù)，最終實現(xiàn)優(yōu)良的控制效果，并由此確定PID的調(diào)節(jié)參數(shù)。整定步驟為：先比例，后積分，再微分。PID調(diào)節(jié)參數(shù)的整定不具有唯一性，從應(yīng)用方面看，只要滿足被控過程的設(shè)計需求即可。

海水淡化項目中所有調(diào)節(jié)閥的PID調(diào)節(jié)參數(shù)均是調(diào)試人員通過上述試湊法確定的。在今后的生產(chǎn)過程中，也可以根據(jù)需要進行相應(yīng)參數(shù)的修改。調(diào)節(jié)閥操作界面如圖1所示。

在圖1中，PV為閥位反饋，SP為設(shè)定值，OV為閥位輸出值， 為逐度的開關(guān)閥門。控制方式為：選擇輸出信號的正

反作用，在PID參數(shù)中設(shè)置PB、TI和TD，在報警設(shè)定中可設(shè)置高高、高、低和低低報警值，趨勢中的紅色線是閥位輸出值，藍色線是閥位反饋值，綠色線是設(shè)定值。

自動模式與手動模式之間的相互轉(zhuǎn)換應(yīng)平穩(wěn)。當自動轉(zhuǎn)換發(fā)生時（受限或異常測量值），應(yīng)具有適當?shù)耐緩教崾静僮鲉T。

受限情況：當檢測到異常工藝狀況（保護聯(lián)鎖）時，相應(yīng)調(diào)節(jié)閥將受限、無法開啟或關(guān)閉。

此外，在儀表用氣缺失的情況下，此類閥門將動作至故障時的安全閥位。

“手動”模式操作：操作員通過操作員站面板中相應(yīng)的按鈕實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的開啟。

“自動”模式操作：操作員通過面板中相應(yīng)的按鈕進行工藝值設(shè)定。閥門開度計算根據(jù)計算結(jié)果和實時工藝值自動進行。設(shè)定值、工藝值和輸出值將以數(shù)值或柱狀圖的形式顯示于調(diào)節(jié)器面板。

4 結(jié)束語

智能閥門定位器的優(yōu)點是維護量小、應(yīng)用方便、控制精度高和結(jié)構(gòu)合理等；缺點是高溫環(huán)境容易損壞模塊、電子部件，在調(diào)試過程中要走全行程等。智能閥門定位器代表了定位器的發(fā)展方向，應(yīng)用前景非常可觀。

參考文獻

[1]李小華.自動控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的設(shè)計[J].中氮肥，2002（01）.

〔編輯：張思楠〕