开题报告(某铝厂预热发电用水处理控制系统)

1、开题报告课 题 名 称：某铝厂预热发电用水处理控制系统 （过滤部分自动控制）学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 专 业 名 称： 某某大学2016年 4月 5日一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）技术背景和设计依据：为提高发电用蒸汽锅炉的生产效率、延长其使用寿命，锅炉用水需经过过滤、软化、及脱盐等特殊工艺处理，使水质达到特殊要求。本设计选题于某铝厂预热发电项目背景下的水处理电气控制系统设计。该系统包括：纤维球过滤器和活性炭过滤器，用于去除原水中的泥沙、悬浮物、胶体等杂质，降低浊度，对原水进行初步净化，达到后续设备的进水要求。钠离子软

2、化器用于软化水质。反渗透装置，用于脱盐处理。由于发电工艺特点，要求控制系统的可靠性极高，不间断运行，因此这个系统除能实现自动运行外，还要求具有一套继电接触器手动操作系统，以备不时之需。目前的供水方式应朝着高效节能、自动可靠的方向发展，基于PLC电气控制技术、电气自动化技术与一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时该系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。铝厂预热发电用水处理控制系统目的和意义：电气控制应用到发电用水是非常重要的，过滤部分的自动控制既有效的减轻工作管理人员

3、的劳动量，又保证整个系统设备和工艺管道的平稳运行，对装置正常生产的工艺参数指标的控制有着重要的意义，电气控制是一种不可或缺的完美配套设备。参考文献：1. 自控工程设计类手册2. 产品样本和技术资料（有英文）3. 编程手册（有英文）4. AUTOCAD手册5. 电气产品样本和技术资料6. 电气工程师手册7. 程序设计介绍书籍8. 相关期刊论文9. 电气符号标准手册10. 工控网 西门子（欧姆龙、施耐德等）公司网站11. 周柏青，陈志和主编.热力发电厂水处理（上）（下）.北京：中国电力出版社，200912. 吴中俊，黄永红主编.可编程序控制器原理及应用（第二版）.北京：机械工业出版社，2004.4

4、 二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程设计内容： 1.产水的过程与控制原水到达原水电磁阀，电磁阀开，远水流入原水箱内。系统或管理人员选择可正常工作的原水泵，将原水箱中的水通过原水泵流经纤维球过滤器罐体，将水质中的泥沙、悬浮物过滤在其中，过滤后的水流入活性炭过滤器罐体，活性炭将进一步的吸附水中胶体等杂质。预处理后的水通过泵的开启流入到过滤器内，将大于5um的颗粒过滤。过滤器过滤的水经过酸度传感器进行检测，需要加碱时加碱泵开启，完成水的PH值的上升，达到接近中性的水流经温度传感器对水温检测，蒸汽进入阀打开对水进行升温操作，达到温度标准后关闭蒸汽阀。

5、加温后的水经过高压泵的引导使其流入反渗透装置，反渗透相当于半透膜，将浓度高的水排出。前置加碱装置的作用在这里就是为了防止反渗透内结垢，反渗透后的水流入中间水箱内，中间水箱内的水经过EDI供水泵到达除盐水箱，除盐水箱内的水经过除盐水泵将其引出到达碱度传感器，当水的PH值偏高时，需要向水中加入氨时，加氨泵开启，当检测到水的PH值为中性时则可流入锅炉。2.反洗过滤器的过程与控制当过滤器需要进行清洁时，关闭所需清洁罐体的进水阀及产水阀，开启反洗进水阀和反洗排水阀，这时原水箱中的水通过反洗泵流入罐体自下而上将罐体进行清洁，并将污水通过反洗排水阀排出。3.正洗过滤器的过程与控制需要对过滤罐进行清洁时，关闭

6、产水阀，开启正洗排水阀，此时原水箱中的水通过原水泵流入罐体自上而下将罐体进行清洁，并将污水通过正洗排水阀排出。4.气洗过滤器的过程与控制需要对过滤罐进行清洁时，关闭进水阀及产水阀，开启进气阀与排水阀，此时空气压缩管中的空气从进气阀进入罐体内从下而上的将杂质从排气阀中排出。通过正洗、反洗及气洗大致可将过滤罐中的杂质清除。5.反渗透装置清洗的过程与控制目前电厂用水水源主要有两种：地表水与地下水。地表水是指流动或静止在陆地表面的水，主要是指江河、湖泊、水库和海洋的水。地下水存在于地球表面以下土壤和岩层中的水，这些都表明电厂用水的PH值达不到中性（PH=7.0），尽管在反渗透流程之前进行加碱处理，但不

7、可能就将水的PH值调整到中性。那么，反渗透装置在长时间的运行下就会产生水垢，此时须及时处理，否则净水将达不到标准。首先，关闭所需清洁的反渗透装置对应的高压泵，开启清洁泵将清洁水箱中的水引入反渗透装置进行清洁。6.保护装置为了预防突发事件对整个系统装置的损毁或系统的错误控制造成产水流程不可控，特加入一个总开关控制，以达到在紧急关头对整个系统的断电操作。7.可靠性的提高电厂属于国民经济的命脉产业，需保证其具有良好的可靠性（使其能够不间断的工作），这要求发电用水处理要可靠及高效的工作，采用的所有控制装置需使用双数（本设计采用单数，现实情况采用双数），其中一般为主控制，另外为辅控制。设计思想：本设计考

8、虑到设计本身所需的自动控制，可利用PLC技术进行控制，以下是PLC设计步骤：1. 工艺分析深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。2. 选择合适的PLC类型在选择PLC机型时，主要考虑以下几点。 功能的选择。对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能。 I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充，从而选择PLC的I/O点数和输出规格。 内存的估算。用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可

9、按下式估算存储容量=开关量输入点数10开关量输出点数8模拟通道数100定时器数量计数器数量2通信接口个数300备用量3. 分配I/O点分配PLC的输入/输出点，编写I/O分配表或画出I/O端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计。4. 程序设计对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。5. 编制技术文件技术文件应包括可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电气布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。需解决的关键问题： 1.对于需要控制的加碱泵、蒸汽进入阀、

10、加氨泵，这些泵的自动控制都取决与对水的测量，测量PH值及温度，而控制测量以上参数都是较为复杂的，需要大量验证。2.在设计主电路时要考虑到对不同种类泵的不同保护，如高压泵需考虑过载保护，热保护，所需时间较多。水处理工作流程图如下所示： 1.原水泵工作流程主程序开始启动准备自动？手动原水箱进水启动主原水泵故障？计时12h?启动辅助原水泵故障？计时12h?停泵延时10s停泵延时10s停泵?停泵?总停结束YNYNNNYYYYNNNY2.过滤器正洗、反洗、气洗工作流程打开进气、排气阀开始是否正洗打开进水、正洗排水阀打开辅原水泵是否反洗打开反洗进水、排水阀打开反洗泵清洗过滤器关闭进水、产水阀停泵关阀NNY

11、Y打开进水阀、产水阀打开主原水泵结束 3.加药泵、蒸汽进入阀、高压泵及EDI供水泵工作流程NYNY结束锅炉启动加氨泵是否偏低PH值检测除盐水泵EDI供水泵Y关闭泵清洗完成打开清洗泵是否清洗反渗透高压泵NNY打开蒸汽进入阀温度标准?温度检测启动加碱泵是否偏低PH值检测开始三、毕业设计（论文）的主要内容、功能及技术指标1、 毕业设计（论文）的主要内容根据制水工艺，对原水泵、反洗泵、加药泵等泵类负载实现自动控制。对过滤器（7个/套）装置各阀自动控制。2、 设计实现的主要功能 双电源自动切换功能 自动、手动选择功能 为手动控制系统预留衔接通道3、 主要参数、技术指标、工艺要求 泵：5.5KW 380VAC 阀：220VAC 0.1A 流量：030吨/时 分辨率 0.1吨/时 压力 01MPa 分辨率 0.011MPa四、进度安排周次 设计内容1 了解及熟悉设计任务工艺及控制要求2 查找技术资料 根据工艺及控制要求确定控