PLC控制在電廠(chǎng)化學(xué)水處理系統中的應用

一、引言

近幾年隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，在能源供應上很多地區都出現電力資源緊缺的狀況，因此許多電廠(chǎng)紛紛進(jìn)行新建或擴建改造。深圳西部電廠(chǎng)原有4臺（#1—#4）300MW 機組，為提高發(fā)電能力又續建#5、#6機組（2×300MW）。西部電廠(chǎng)原有兩列化學(xué)水處理系統，續建工程的化學(xué)水處理系統擴建一列100~140m3/h化學(xué)除鹽系統，其余設備與已有化學(xué)水處理系統共用。原有化學(xué)水處理系統使用傳統的模擬屏方式進(jìn)行監控，自動(dòng)化水平不高并且效率很低。續建2臺機組后，廢除原有化學(xué)水處理系統的控制系統，將原有化學(xué)水處理系統和擴建的一列化學(xué)水處理系統統一采用一套冗余PLC控制系統進(jìn)行集中控制。

二、化學(xué)水處理系統工藝流程

1、化學(xué)水處理系統流程

原有化學(xué)水處理系統流程為：自來(lái)水→蓄水池→升壓泵→活性炭過(guò)濾器→陽(yáng)離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵。通過(guò)對現有系統運行狀況的現場(chǎng)調查和對水質(zhì)分析報告分析，自來(lái)水中的懸浮物含量較高，嚴重地污染了活性炭和離子交換樹(shù)脂。因此，續建工程增加3臺高效纖維過(guò)濾器對自來(lái)水進(jìn)行深度過(guò)濾處理。

續建化學(xué)水處理系統流程為：自來(lái)水→蓄水池→升壓泵→高效纖維過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器→陽(yáng)離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵。

2、續建工程與原有系統的連接及運行方式

原有120t/h出力的一級除鹽+混床設備2列，續建工程僅再擴建1列出力為120t/h的同樣設備。除鹽水泵、再生水泵、壓縮空氣系統、酸堿再生系統和廢液處理系統與原有系統共用。

3臺高效過(guò)濾器采用并聯(lián)運行方式，正常工況2臺運行，1臺備用。高效過(guò)濾器不僅對續建工程所需的自來(lái)水進(jìn)行預處理，而且對原有系統的自來(lái)水也進(jìn)行預處理。

2臺活性炭過(guò)濾器和一級除鹽設備構成一個(gè)系列，采用串聯(lián)運行方式，正常工況2列運行，一列備用。其中每系列的2臺活性炭過(guò)濾器，當水質(zhì)好時(shí)1臺運行（去除游離余氯），1臺備用；當進(jìn)水水質(zhì)惡化時(shí)2臺同時(shí)運行（去除有機物）。

混床采用并聯(lián)，正常工況2臺運行，1臺備用。

3套一級除鹽單元與3臺混床之間設有切換閥門(mén)，受已有系統的限制，僅#1一級除鹽設備和#1混床與#2一級除鹽設備和#2混床可以同時(shí)交叉運行，#1一級除鹽設備和#1混床與#3一級除鹽設備和#3混床可以同時(shí)交叉運行。機組啟動(dòng)時(shí)，上述3列設備同時(shí)投入運行，滿(mǎn)足最大的補給水量。

三、系統配置

系統由兩臺上位計算機和一套冗余PLC系統構成。上位計算機系統采用工業(yè)級計算機構成功能強大的監測與控制系統，計算機上安裝Intellutiong公司的FIX7.0工業(yè)監測與控制系統軟件，通過(guò)合理的系統設計和系統組態(tài)，實(shí)現對整個(gè)化學(xué)水處理工藝流程的動(dòng)態(tài)監視和控制。通過(guò)上位計算機系統和強大的工業(yè)控制傳輸網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現對整個(gè)生產(chǎn)工藝工程的自動(dòng)化管理和控制。

PLC選用德維森公司PPC11冗余控制器，控制系統采用雙機熱備冗余方式，通過(guò)遠程I/O的方式連接現場(chǎng)需要監測與控制的點(diǎn)，遠程I/O由通訊處理器和PPC11系列I/O模塊組成。冗余的主控制站可以保證系統的停機維護時(shí)間為零，最大限度的減少人對系統的干預。主控制系統熱備系統和遠程I/O控制站之間采用高性能的工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現信息的可靠、安全、穩定的傳輸。

上位計算機系統安裝與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò )。以太網(wǎng)屬?lài)�際標準，工業(yè)以太網(wǎng)已達到高傳輸安全性和可靠性要求，現已廣泛用于程序維護、向MIS和MES系統傳遞工廠(chǎng)數據、監控、連接人機界面、記錄事件和告警。工業(yè)以太網(wǎng)具有高傳輸速率（目前達到100M）、集線(xiàn)器技術(shù)的確定性、不需考慮網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構、傳輸物理介質(zhì)多樣（雙絞線(xiàn)、光纖、同軸電纜）、集線(xiàn)器的應用可不考慮網(wǎng)絡(luò )的擴展等優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò )將上位計算機系統和現場(chǎng)監測與控制點(diǎn)緊密的結合為一個(gè)整體，構成一個(gè)完整的系統。在這樣高速傳輸網(wǎng)絡(luò )上，可以很方便的利用PLC系統所特有的功能，實(shí)現對整個(gè)控制系統的計算機在線(xiàn)遠程診斷功能。

四、控制功能

水處理系統所有控制閥采用就地和遠程控制方式，即使在程控系統完全故障的情況下還可以通過(guò)就地控制實(shí)現手動(dòng)制水，保證機組鍋爐的可靠用水�？刂葡渖线x用3位選擇開(kāi)關(guān)，分別為就地開(kāi)、就地關(guān)、遠程控制。選擇遠程控制時(shí)，控制閥由操作員在操作站上控制。操作員可以在操作站對控制閥進(jìn)行狀態(tài)監視和動(dòng)作控制，對控制閥的控制可分選擇自動(dòng)和手動(dòng)方式。在自動(dòng)方式時(shí)控制閥受PLC邏輯程序控制，在手動(dòng)方式時(shí)控制閥由操作員直接在操作界面上點(diǎn)擊控制。

一級除鹽設備的投運和再生由PLC實(shí)現自動(dòng)控制，也可通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標在控制室內的操作站上進(jìn)行遠方操作。一級除鹽設備的出水導電率超過(guò)規定值或周期制水量達規定值時(shí)，自動(dòng)解列并報警，然后自動(dòng)投入再生程序�；旌想x子交換器的投運和再生由PLC實(shí)現自動(dòng)控制，或者通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標進(jìn)行遠方操作。當混合離子交換器出水導

電率和二氧化硅超過(guò)規定值，或周期制水量達規定值時(shí)，自動(dòng)解列并報警，然后自動(dòng)投入再生程序。高效過(guò)濾器和活性碳過(guò)濾器由PLC實(shí)現自動(dòng)控制，也可采用鍵盤(pán)和鼠標在控制室內的操作站上進(jìn)行遠方操作。當其進(jìn)出口壓差超過(guò)規定值，或周期制水量達規定值時(shí)，自動(dòng)解列并報警，然后自動(dòng)投入反洗程序。以上操作以前都由操作人員執行，執行新系統后上述操作都可以不需要操作人員干預。

中間水箱水位由PLC實(shí)現自動(dòng)控制（通過(guò)調節陽(yáng)床入口調節閥），使一級除鹽系統投運時(shí)中間水箱水位穩定在正常位置。中間水泵啟停與中間水位聯(lián)鎖，低液位啟泵、高液位停泵，保證中間水泵的安全使用。

閥門(mén)、泵等的控制狀態(tài)顯示，自動(dòng)／手動(dòng)／就地操作和選擇聯(lián)鎖。系統所有流量、壓力可在操作界面上實(shí)時(shí)監視，原水流量、陰床出口流量、混床出口流量顯示積算并作歷史紀錄，可分別查看一級除鹽、混床再生制水量。

系統控制每列除鹽裝置的投運、停止和再生程序、自動(dòng)加酸加堿程序、自動(dòng)/半自動(dòng)啟動(dòng)另一列除鹽裝置程序等。對于順控設置必要的分步操作、成組操作或單獨操作等，并有跳步、中斷或旁路等操作功能。系統投運以及活性炭清洗、一級除鹽再生和混床再生可由系統自動(dòng)完成或操作員步延、步進(jìn)手動(dòng)干預，在操作站界面上顯示各步驟設定時(shí)間和剩余時(shí)間以及步進(jìn)、步延指示等。

五、結束語(yǔ)

深圳西部電廠(chǎng)化學(xué)水處理系統全部改造完成后于2003年7月正式投運，經(jīng)過(guò)改造后自動(dòng)化控制水平明顯提高，制水量由原先的平均每小時(shí)120m3提升到平均每小時(shí)140—160m3，完全保證了6臺發(fā)電機組的用水需要。由于控制水平的提高，制水過(guò)程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少，起到了一定環(huán)保節能效果。系統高度的可靠性和直觀(guān)簡(jiǎn)易的操作性使得控制中心值班室由原來(lái)的2人值班該為1人值班，大大節約了人力成本。該系統建成后運行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，因此受到用戶(hù)的好評，并經(jīng)常成為其它電廠(chǎng)同行參觀(guān)效仿的對象。

參考文獻：
1、陽(yáng)憲惠《現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及應用》，清華大學(xué)出版社；
2、鄔寬明《現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應用選編》，北京航空航天大學(xué)出版社；
3、媽灣發(fā)電總廠(chǎng)《化學(xué)補給水系統運行規程》。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)