淺析DCS系統(tǒng)在火電廠水網(wǎng)控制系統(tǒng)中的案例應用

　　工控摘要：過去電廠輔控常采用傳統(tǒng)PLC實現(xiàn)獨立且分散的控制，這種控制模式由于使用較多的運行人員，加上各系統(tǒng)間不方便，備品備件種類多，難于管理及設(shè)備投資大等缺點已經(jīng)基本不被采用。隨著網(wǎng)絡技術(shù)、計算機技術(shù)及DCS控制技術(shù)的日益成熟，輔助網(wǎng)絡控制采用新一代DCS系統(tǒng)后克服了原有獨立且分散的控制系統(tǒng)的缺點，為實現(xiàn)自動化控制打下了堅實的基礎(chǔ)。
　　
　　本文重點介紹DCS在湖南創(chuàng)元電廠2×300MW火電機組水網(wǎng)中的應用。水網(wǎng)是輔網(wǎng)中zui復雜的系統(tǒng)，通常包括鍋爐補給水系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、汽水分析和化學加藥系統(tǒng)、制氫站、綜合水泵房、廢水處理系統(tǒng)(含工業(yè)廢水處理、生活污水處理、含煤廢水、含油廢水)等。
　　
　　1系統(tǒng)以及實現(xiàn)的功能
　　
　　HOLLiASMACS系列分布式控制系統(tǒng)是北京和利時公司在總結(jié)十多年用戶需求和多行業(yè)的應用特點、積累三代DCS系統(tǒng)開發(fā)應用的基礎(chǔ)上，全面繼承以往系統(tǒng)的高可靠性和方便性，綜合自身核心技術(shù)與*技術(shù)而推出的新一代DCS，具有開放化、信息化、智能化、小型化和高可靠的特點。
　　
　　1.1監(jiān)控功能
　　
　　合理地進行上位機軟件設(shè)計，統(tǒng)一上位機監(jiān)控界面，使各輔助系統(tǒng)具有統(tǒng)一的風格，統(tǒng)一的操作方式，并能合理、靈活地進行切換和調(diào)用，將使整套輔助網(wǎng)絡控制系統(tǒng)受到電廠的歡迎。
　　
　　輔網(wǎng)的主要監(jiān)控功能：
　　
　　各輔助系統(tǒng)之間能靈活、快速地切換。
　　
　　各系統(tǒng)內(nèi)部可進行畫面切換。
　　
　　實時動態(tài)顯示，包括實時狀態(tài)顯示和實時參數(shù)顯示。
　　
　　實時趨勢顯示和歷史趨勢顯示。
　　
　　趨勢打印和報表打印功能。
　　
　　實時報警、語音報警、彈出式畫面報警、報警確認功能。
　　
　　報警歷史記錄、打印功能。
　　
　　每步現(xiàn)場操作記錄功能(即事件記錄功能)。
　　
　　模擬量的棒狀圖顯示、表盤顯示和數(shù)字量顯示。
　　
　　主控室上位機和各輔助系統(tǒng)原來控制室中的上位機操作聯(lián)鎖，并互為備用。
　　
　　安全(即口令)。
　　
　　1.2網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
　　
　　創(chuàng)元輔控水網(wǎng)包括：化學補水系統(tǒng)(2個站)，取樣加藥系統(tǒng)(1個站)，凈化站系統(tǒng)(1個站)和廢水處理系統(tǒng)(1個站)，如圖1所示。
　　
　　2工藝流程和控制策略
　　
　　電廠水網(wǎng)主要包括凝結(jié)水精處理，化學補水處理和廢水處理三大部分。
　　
　　凝結(jié)水系統(tǒng)主要工藝流程包括：凝結(jié)水精處理及樹脂再生系統(tǒng)、水汽取樣分析系統(tǒng)、化學加藥系統(tǒng)等幾個部分。創(chuàng)元電廠水網(wǎng)中凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在輔網(wǎng)改造前采用CITECT公司的PLC，由于這套系統(tǒng)使用時間不長，為了節(jié)省投資，仍繼續(xù)使用原系統(tǒng)。在電廠實行輔控系統(tǒng)納入全廠管控一體化的過程中，將CITECT的PLC系統(tǒng)通過通訊方式與輔控水網(wǎng)有機的結(jié)合起來。
　　
　　化學補給水系統(tǒng)由預處理系統(tǒng)、反滲透預脫鹽系統(tǒng)、化學除鹽系統(tǒng)、酸堿系統(tǒng)四部分組成，控制范圍還包括水工凈水站。廢水系統(tǒng)用來處理電廠的全部廢水，包括灰渣廢水、化學廢水、生活廢水和脫硫廢水等。這兩部分功能采用DCS系統(tǒng)來實現(xiàn)。由于廢水系統(tǒng)控制策略較為簡單，此處不予詳述，下面重點介紹一下化學補水系統(tǒng)的控制策略。
　　
　　整個化水監(jiān)控系統(tǒng)共設(shè)2個I/O站，共有840點，其中開關(guān)量736點，模擬量104點。
　　
　　化學補給水系統(tǒng)控制策略如下：
　　
　　2.1DAS系統(tǒng)
　　
　　顯示所有參數(shù)(各種工質(zhì)狀態(tài)、設(shè)備控制狀態(tài)、設(shè)備報警狀態(tài)等)的實時值或狀態(tài)、報警記錄、操作記錄、實時趨勢、歷史趨勢外,還實現(xiàn)化水數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，自動生成各類報表。
　　
　　2.2SCS系統(tǒng)
　　
　　2.2.1過濾器投運程控
　　
　　(1)充水排氣：開進水門/開排氣門;
　　
　　(2)正洗：開正洗排水門，關(guān)排氣門;
　　
　　(3)運行：開出水門/開儀表取樣門(沒進DCS)，關(guān)正洗排水門;
　　
　　(4)停運;關(guān)所有門。
　　
　　2.2.2過濾器反洗程控
　　
　　(1)充水放松：開反洗進水門/開反洗排水門;
　　
　　(2)放水：開排氣門/開正洗排水門，關(guān)反洗進水門;
　　
　　(3)空氣擦洗：開進氣門/啟動羅茨風機，關(guān)正洗排水門;
　　
　　(4)水氣合洗：開反洗進水門;
　　
　　(5)正洗：開進水門/開正洗排水門/關(guān)進氣門/關(guān)空氣門/關(guān)反洗進水門/關(guān)反洗排水門/停止羅茨風機。
　　
　　2.2.3活性炭過濾器投運程控
　　
　　(1)充水排氣：開進水門/排氣門;
　　
　　(2)正洗：開正洗排水門，關(guān)排氣門;
　　
　　(3)運行：開出水門/開儀表取樣門(沒進DCS)，關(guān)正洗排水門;
　　
　　(4)停運：關(guān)所有門。
　　
　　2.2.4活性炭過濾器反洗程控
　　
　　(1)放水Ⅰ：開正洗排水門/開排氣門;
　　
　　(2)預反洗：開反洗進水門/開反洗排水門，關(guān)正洗排水門/關(guān)排氣門;
　　
　　(3)放水Ⅱ：開正洗排水門/開排氣門，關(guān)反洗進水門/關(guān)反洗排水門;
　　
　　(4)空氣擦洗：開進氣門，關(guān)正洗排水門;
　　
　　(5)反洗：開反洗進水門/開反洗排水門，關(guān)進氣門/關(guān)排氣門;
　　
　　(6)靜止沉降：關(guān)所有閥門(關(guān)正洗排水門/關(guān)排氣門/關(guān)反洗進水門/關(guān)反洗排水門/關(guān)進氣門/);
　　
　　(7)充水：開進水門/開排氣門;
　　
　　(8)正洗：開正洗排水門，關(guān)排氣門。
　　
　　2.2.5一級除鹽設(shè)備投運程控
　　
　　(1)陽床充水排氣：開陽床進水門/開陽床排氣門;
　　
　　(2)陽床正洗：開陽床正洗排水門/開陽床儀表取樣門(沒有進DCS)，關(guān)陽床排氣門;
　　
　　(3)陰床排氣：啟動除碳風機/開陽床出水門(調(diào)節(jié)中間水箱水位1/2以上高度)/啟動中間水泵/開陰床進水門/開陰床排氣門，關(guān)陽床正洗排水門/關(guān)陽床儀表取樣門(沒有進DCS);
　　
　　(4)陰床正洗：保持中間水箱水位1/2以上高度/開陰床正洗排水門/開陰床儀表取樣門，關(guān)陰床排氣門;
　　
　　(5)運行：開陽床儀表取樣門(沒有進DCS)/開陰床出水門;
　　
　　(6)停運：關(guān)所有設(shè)備。
　　
　　2.2.6一級除鹽設(shè)備再生程控
　　
　　投運允許條件：開酸計量箱進酸門，堿計量箱進堿門到達計量箱的液位設(shè)定值時關(guān)進酸和進堿門準備再生劑。
　　
　　(1)陰床小反洗：開陽床進水門/開陽床出水門/開除碳風機/開中間水泵/開陰小反洗進水門/開陰反洗排水門;
　　
　　(2)陽床小反洗：開陽床小反洗進水門/開陽床反洗排水門，關(guān)陽床進水門/關(guān)陽床出水門/關(guān)除碳風機/關(guān)中間水泵/關(guān)陰小反洗進水門/關(guān)陰床反洗排水門;
　　
　　(3)靜止沉降：關(guān)陽床小反洗進水門/關(guān)陽床反洗排水門;
　　
　　(4)放水：開陽床中間排水門/開陽床空氣門/開陰床中間排水門/開陰床空氣門;
　　
　　(5)預噴射：開陽床進酸門/開陰床進堿門/開再生水泵/開再生水泵出口門/開陽酸噴射器進水門/開陰堿噴射器進水門，關(guān)陽床空氣門/關(guān)陰床空氣門;
　　
　　(6)進再生劑：開酸計量箱出酸門/開堿計量箱出堿門;
　　
　　(7)置換：關(guān)酸計量箱出酸門/關(guān)堿計量箱出堿
　　
　　(8)陽床充水：開陽床進水門/陽床排氣門，關(guān)陽床中間排水門/關(guān)陽床進酸門/關(guān)陰床中間排水門/關(guān)陰床進堿門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)陽酸噴射器進水門/關(guān)陰堿噴射器進水門;
　　
　　(9)陽床小正洗：開陽床中間排水門，關(guān)陽床排氣門;
　　
　　(10)陽床正洗：開正洗排水門，關(guān)陽床中間排水門;
　　
　　(11)陰床排氣：開除碳風機/開中間水泵/開陽床出水門/開陰床進水門/開陰床排氣門，關(guān)正洗排水門;
　　
　　(12)陰床小正洗：開陽床中間排水門，關(guān)陰床排氣門;
　　
　　(13)陰床正洗：開正洗排水門，關(guān)陽床中間排水門;
　　
　　(14)關(guān)所有門。
　　
　　2.2.7一級除鹽設(shè)備大反洗程控
　　
　　(1)陰床大反洗：開陽床進水門/開陽床出水門/開除碳風機/開中間水泵/開陰床大反洗進水門/開反洗排水門，調(diào)節(jié)反洗進水手動門/調(diào)節(jié)反洗流量;
　　
　　(2)陽床大反洗：開陽床大反洗進水門/開陽床反洗排水門，關(guān)陽床進水門/關(guān)陽床出水門/關(guān)除碳風機/關(guān)中間水泵/關(guān)陰床大反洗進水門/關(guān)陰床反洗排水門;
　　
　　(3)靜止沉降：關(guān)陽床大反洗進水門/關(guān)陽床反洗排水門;
　　
　　(4)放水：開陽床中間排水門/開陽床空氣門/開陰床中間排水門/開陰床空氣門;
　　
　　(5)預噴射：開陽床進酸門/開陰床進堿門/開再生水泵/開再生水泵出口門/開陽酸噴射器進水門/開陰堿噴射器進水門，關(guān)陽床空氣門/關(guān)陰床空氣門;
　　
　　(6)進再生劑：開酸計量箱出酸門/開堿計量箱出堿門;
　　
　　(7)置換：關(guān)酸計量箱出酸門/關(guān)堿計量箱出堿門;
　　
　　(8)陽床充水：開陽床進水門/陽床排氣門，關(guān)陽床中間排水門/關(guān)陽床進酸門/關(guān)陰床中間排水門/關(guān)陰床進堿門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)陽酸噴射器進水門/關(guān)陰堿噴射器進水門;
　　
　　(9)陽床小正洗：開陽床中間排水門，關(guān)陽床排氣門;
　　
　　(10)陽床正洗：開正洗排水門，關(guān)陽床中間排水門;
　　
　　(11)陰床排氣：開除碳風機/開中間水泵/開陽床出水門/開陰床進水門/開陰床排氣門，關(guān)正洗排水門;
　　
　　(12)陰床小正洗：開陽床中間排水門，關(guān)陰床排氣門;
　　
　　(13)陰床正洗：開正洗排水門，關(guān)陽床中間排水門;
　　
　　(14)關(guān)所有門。
　　
　　2.2.8混床投運程控
　　
　　(1)排氣：開混床進水門/開排氣門;
　　
　　(2)正洗：開混床正洗排水門/開混床儀表取樣門，關(guān)排氣門;
　　
　　(3)運行：開混床出水門/關(guān)正洗排水門;
　　
　　(4)停運：關(guān)所有門。
　　
　　2.2.9混床再生程控
　　
　　(1)反洗分層：開混床反洗進水門/開反洗排水門;
　　
　　(2)靜止沉降：關(guān)混床反洗進水門/關(guān)反洗排水門;
　　
　　(3)放水：開混床中間排水門/開空氣門;
　　
　　(4)預噴射：開進堿門/開進酸門/開再生水泵/開再生水泵出口門/開混床酸噴射器進水門/開混床堿噴射器進水門，關(guān)空氣門;
　　
　　(5)進酸堿：開混床酸計量箱的出酸門/開混床堿計量箱的出堿門;
　　
　　(6)置換：關(guān)混床酸計量箱的出酸門/關(guān)混床堿計量箱的出堿門;
　　
　　(7)陰樹脂正洗：保持一級除鹽設(shè)備運行，開混床進水門/開排空氣門(排盡空氣關(guān))，關(guān)進堿門/關(guān)進酸門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)混床酸噴射器進水門/關(guān)混床堿噴射器進水門;
　　
　　(8)串洗：開正洗排水門，關(guān)排空氣門;
　　
　　(9)放水：開混床空氣門，關(guān)混床進水門;
　　
　　(10)樹脂混合：開進壓縮空氣門/開反洗排水門，關(guān)混床空氣門(關(guān)其他門)，至樹脂*混合;
　　
　　(11)急速排水：開混床空氣門/開混床進水門/開正洗排水門/開中間排水門，關(guān)進壓縮空氣門;
　　
　　(12)充水：開排氣門，關(guān)混床空氣門關(guān)正洗排水門/關(guān)中間排水門;
　　
　　(13)正洗：開正洗排水門，關(guān)排氣門;
　　
　　(14)關(guān)所有門。
　　
　　2.3MCS系統(tǒng)在除碳器水位控制系統(tǒng)中的應用
　　
　　除碳器水位控制系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)除碳器液位，通過調(diào)節(jié)陽床入口調(diào)節(jié)門來實現(xiàn)。其特征在于當除碳器液位高于設(shè)定的高值時，液位傳感器傳遞信號使控制器控制陽床入口調(diào)節(jié)閥的開度變小;當除碳器液位小于設(shè)定的低值時，液位傳感器傳遞信號使控制器控制陽床入口調(diào)節(jié)閥的開度變大。由于流經(jīng)陽床入口調(diào)節(jié)閥的工質(zhì)要先經(jīng)過陽床才能到達除碳器，工藝流程較長(見圖2)，所以回路調(diào)節(jié)時要加入慣性作用。
　　
　　總結(jié)
　　
　　創(chuàng)元電廠水網(wǎng)改造完成后，自動化控制水平明顯提高，*保證了兩臺發(fā)電機組的用水需要。同時改造后，水網(wǎng)制水過程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少，起到了一定的節(jié)能環(huán)保效果。系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡易的操作性大大節(jié)約了人力成本。該系統(tǒng)建成后運行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，也為其它電廠同行實現(xiàn)DCS管控一體化提供了寶貴的運行經(jīng)驗?？傊?，隨著自控技術(shù)的不斷發(fā)展和電廠水網(wǎng)運行經(jīng)驗的不斷積累，電廠水網(wǎng)乃至輔網(wǎng)的監(jiān)控將向更加智能化、合理化和人性化趨勢發(fā)展。