1、电厂化水系统设计样本电厂化水系统设计电厂化水系统设计1 应用背景电厂化学水解决系统作为电厂辅机程控系统重要构成某些，其运营关系到整个锅炉安全性与生产持续性，并影响着整个电厂工作安全性和机组使用寿命。随着化学水解决工艺不断更新变化，复杂限度越来越高，对系统自动控制规定也越来越严格。普通电厂化学水解决自动控制系统都采用以PLC(可编程逻辑控制器)为主，结合现场总线网络控制系统来实现，功能涉及对化学水解决过程自动化控制、状态监视、数据采集、实时报警、记录打印等。基于和利时公司LK化学水解决系统应用解决方案充分发挥了LK在可靠性、易用性、灵活性等方面技术优势。与常规控制方案相比，具备控制功能更强大、控
2、制水平更高、开放性更先进等方面特点。2 电厂化学水解决子系统电厂水解决系统普通包括三个子系统：锅炉补给水系统、凝结水解决系统、综合水(废水)系统。补给水系统由预解决系统、反渗入预脱盐系统、化学除盐系统、酸碱系统四某些构成，控制范畴还涉及水工净水站。凝结水系统重要工艺流程涉及：凝结水精解决及树脂再生系统、水汽取样分析系统、化学加药系统等几种某些。凝结水精解决及树脂再生系统涉及混床、树脂捕获器、再循环泵、旁路及单元内所有管道、管件、阀门、就地仪表等;水汽取样分析系统涉及热力系统水汽取样分析系统和凝汽器检漏取样分析系统。热力系统水汽取样分析系统由高温高压架、仪表盘构成。凝汽器检漏取样分析系统由检漏取
3、样架和分析仪表盘构成;化学加药系统由三某些构成：给水及凝结水加氨系统;给水加联氨系统;炉水加磷酸盐系统。废水系统用来解决电厂所有废水，涉及灰渣废水、化学废水、生活废水和脱硫废水等。1、锅炉补给水解决其重要目是将天然水在进入汽水系统之前除去水中杂质,普通流程为:天然水 混凝沉淀 过滤 离子互换 补给水。重要控制过程如下：混凝沉淀：除去水中小颗粒悬浮物和胶质体物质，有化学混凝和电混凝两种方式。过滤解决：除去混凝解决后水中残留少量悬浮物，常采用石英砂或无烟煤或直接过滤。化学除盐：脱除清水含盐(金属离子和酸根)，使之成为可供锅炉使用无盐水。涉及阳离子互换，去CO2，阴离子互换，混合离子互换等。重要控制
4、：滤池、澄清池、加药设备、过滤器、阳床、阴床、混床、水箱、泵、风机、酸碱储存和计量设备等。2、凝结水解决凝结水解决系统涉及凝结水精解决系统和体外再生系统。普通由高速混床、阳树脂再生罐、阴树脂再生罐、再循环泵、树脂存储罐、混脂罐、酸碱设备、冲洗水泵、风机等构成。凝结水解决系统中设备大都是周期性工作，规定定期进行还原和再生。i. 凝结水精解决系统： 前置过滤器前置过滤器工作状态有“备用”、“运营”、“冲洗”三种状态。“备用”状态是过滤器处在静止状态，要经投运程序后才具备运营条件。“运营”状态是过滤器正常制水。“冲洗”状态是过滤器运营失效后进行反洗等一系列程序。操作方式分为全自动、步进/ 退、点操三
5、种方式。全自动控制按备用运营冲洗备用顺序循环进行。步进/ 退可以任意启动某一详细步序，该步结束后自动停止。每台设备只能处在一种状态之下。反洗水泵在反洗时一备一用。当第一台水泵启动失效时自动启备用泵并报警，程序不中断，当备用泵也失效时，系统报警，程序中断。一次门是带定位器调节阀，该阀开度大小调节在CRT/TFT画面上以手操方式实现。 混床和再生设备混床和再生设备工作状态有“备用”、“运营”、“树脂输送”、“再生”。备用状态表达混床处在静止状态，床内为有效树脂。运营状态表达混床经升压、投运等一系列程序后进入稳定制水状态。树脂输送表达混床失效树脂送入阳再生塔，再生好树脂送回混床。再生表达再生设备内树
6、脂进行一系列再生解决。防止树脂输送时混淆两份树脂，保证在充分条件下开始再生，必要建立如下辅助标志：“容许树脂输送”和“容许再生”。ii. 再生系统：再生系统控制方式与前置过滤器系统控制方式基本相似。3、综合水(废水)解决废水系统用来解决电厂所有废水，涉及灰渣废水、化学废水、生活废水和脱硫废水等。普通状况下，废水不作为回收运用对象，只进行达标水解决排放。工艺比锅炉补给水系统、凝结水解决系统简朴，不再赘述。3 化学水解决典型工艺简介当前发电厂水解决典型工艺有：离子互换法离子互换法，即运用离子互换树脂将水中溶盐离子吸取。通过一定期间运营后来，离子互换树脂会失效，这时就需要停止运营以对树脂进行再生(还
7、原)，以便使树脂可以重新使用(阳离子互换树脂失效时，使用酸进行再生，阴离子互换树脂失效时，使用碱进行再生) 。RO(Reverse Osmosis)反渗入技术RO(Reverse Osmosis)反渗入技术，是先进和节能脱盐技术，其原理是运用高分子材料通过特殊工艺制成半透膜，它只容许水分子通过，而不容许溶质通过。在高压泵压力作用下，原水中水压超过渗入压，水分子则透过半透膜进入另一侧，从而获得除盐水、纯净水。而原水中溶解和非溶解无机盐、重金属离子、有机物、菌体、胶体等物质均无法通过半透膜，被截留在浓水中。EDI (ElectroDeIonization ) 填充床电渗析EDI (ElectroD
8、eIonization ) 填充床电渗析，又称电去离子法，是一种将离子互换技术、运用离子互换能深度脱盐来克服电渗析极化而导致脱盐不彻底，运用电渗析极化而发生水电离产生H+和OH-离子实现树脂自再生来克服树脂失效后通过化学药剂再生缺陷，是20世纪80年代以来逐渐兴起新技术。通过十几年发展，EDI技术已经在北美及欧洲占据了相称某些市场。几种典型工艺比较表1 给出了离子互换、反渗入、电去离子三种典型化学水解决工艺比较。从表中可以看到，从解决技术先进性、解决效果、对环境污染等方面电去离子法相对于此外两种办法具备明显优势，发展前景辽阔，但由于其项当前期资金投入比较多，对原水水质规定较高和其她方面因素，在
9、国内电厂化学水解决工艺上应用范畴还很有限。离子互换法和反渗入法需要项当前期资金投入相对较少，并且在国内应用比较普遍、工艺比较成熟。4 基于 PLC自动化控制系统设计当前，离子互换法化学水解决工艺在电厂中应用最为普遍，其控制系统重要是通过对水解决设备，以及有关阀门、水泵等设备控制，实现整个化学水解决流程整体投运、设备切换、清洗再生和整体停运等工序自动控制。化学水解决自动化控制系统由两台操作员站、一台工程师站和三个冗余PLC控制站构成。上位计算机系统采用工业级计算机构成功能强大监测与控制系统，计算机上安装工业监测与控制系统软件，通过合理系统设计和系统组态，实现对整个化学水解决工艺流程动态监视和控制
10、。通过上位计算机系统和强大工业控制传播网络，实现对整个生产工艺工程自动化管理和控制。PLC选用海辉公司系列PLC冗余控制器，控制系统采用双机热备冗余方式，通过远程I/O方式连接现场需要监测与控制点。冗余主控制站可以保证系统停机维护时间为零，最大限度减少人对系统干预。主控制系统热备系统和远程I/O控制站之间采用高性能冗余PROFIBUS-DP工业总线传播网络，实现信息可靠、安全、稳定传播。PROFIBUS-DP是一种高速和便宜现场总线，它专门设计为自动控制系统和设备级分散I/O之间进行通信使用。上位计算机系统与PLC控制单元之间采用工业以太网传播网络。以太网属国际原则，工业以太网已达到高传播安全
11、性和可靠性规定，现已广泛用于程序维护、向MIS和MES系统传递工厂数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。工业以太网具备高传播速率(当前达到100Mbps)、互换机技术拟定性、不需考虑网络拓扑构造、传播物理介质多样(双绞线、光纤)、网络扩展等长处。通过以太网络将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密结合为一种整体，构成一种完整系统。在这样高速传播网络上，可以很以便运用PLC系统所特有功能，实现对整个控制系记录算机在线远程诊断功能。本化学水解决系统控制系统解决方案选用支持冗余功能CPU，其基本模块性能如下： 型号：LK210 支持冗余 解决器主频：533 MHz 存储器：用于程序：16MB;用于
12、数据：64MB+1MB掉电保持 指令执行时间：位操作，最小0.013s;字操作，最小：0.013s;浮点数加法，最小：0.2s I/O点容量：数字量通道，最大57344;模仿量通道，最大3584 通信接口：2路以太网接口、2路PROFIBUS-D总线接口，2路串行接口 支持冗余、支持带电插拔 供电电压：20.428.8VDC 支持多任务运营，最多支持32个任务以某自备电厂水解决系统中补给水系统为例，系统采用RO反渗入+离子互换解决工艺，系统包括6组机械过滤器，4组RO，3组混合离子互换器，水泵(清水泵3，反洗泵1，高压泵4，中间泵3，冲洗泵1，卸酸1，卸碱1，除盐2，再生3，清洗1)。控制系统
13、重要设备配备如下：序号模块名称型号及规格数量控制站(DI:260 DO:162 AI:66 RTD:21 A0:13)1电源模块5ALK910,电源模块，输入120/230VAC，输出24VDC，5A62CPU模块LK210,冗余CPU模块，533MHZ，位指令0.013ms/K，程序16M，数据64MB+1MB掉电保持区23通信接口模块LK231,PROFIBUS-DP通信接口模块5416点数字量输入模块LK610,16通道数字量输入模块，12/24V DC，漏型17516点数字量输出模块LK710,16通道常开晶体管输出模块，24V DC1168点模仿量输入模块LK411,8通道模仿量输入
14、模块，16位，电流信号974点模仿量输出模块LK511,4通道模仿量输出模块，12位，电流信号，隔离486点热电阻输入模块LK430，6点热电阻，49本地背板LK121,本地背板，冗余CPU插槽，10 IO槽110扩展背板LK111,本地背板，10 IO槽411扩展电缆 3MLKX002212占空模块LKC131313LK I/O端子矮盖板LKC1104814I/O端子矮盖板透明标签LKL0224815I/O底板编码销转动工具LKF00315 系统功能本软件系统是以微软公司Windows /Windows XP为工作平台使用海辉水解决科技公司开发出来，全中文组态，功能强大，易学易用，完全开放。
15、软件系统按工艺过程设计有足够多监控画面，对每一种工艺解决过程都可监控及操作。各监控界面可用于监视流程状态也可在画面上对流程实行操作，将整个工艺流程在监控画面上反映出来，同步画面以虚拟仪表方式实时显示现场信息，具备直观、动态、实时效果。运营人员可通过计算机对整个化学水解决系统实现生产过程状态监视、数据采集、实时图形监视、实时报警、记录打印等。即运营人员在控制室就可以对报表、图形实时查询，对生产状况进行理解并作出指引，实现生产管理自动化，并可与上位机联网通讯，提高全厂自动化水平。化学水解决系统控制方式设计为现场设备就地手动控制、远程手动控制、远程自动控制三种控制模式。虽然在程控系统完全故障状况下还
16、可以通过就地控制实现手动制水，保证机组锅炉可靠用水。控制箱上选用3位选取开关，分别为就地开、就地关、远程控制。选取远程控制时，控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制，对控制阀控制可分选取自动和手动方式。在自动方式时控制阀受PLC逻辑程序控制，在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。详细控制程序设计涉及：正常制水程序控制水箱水位控制制水设备自动切换投运控制机械过滤器清洗、自动切换控制除盐与反洗、再生全自动周期运营控制阴床、阳床再生程序控制混床再生自动周期运营控制加酸、加碱系统控制废酸、废碱中和系统控制压缩空气系统控制其她控制功能一级除盐设备投运
17、和再生由PLC实现自动控制，也可通过键盘和鼠标在控制室内操作站上进行远方操作。一级除盐设备出水导电率超过规定值或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。混合离子互换器投运和再生由PLC实现自动控制，或者通过键盘和鼠标进行远方操作。当混合离子互换器出水导电率和二氧化硅超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。高效过滤器和活性碳过滤器由PLC实现自动控制，也可采用键盘和鼠标在控制室内操作站上进行远方操作。当其进出口压差超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入反洗程序。以上操作此前都由操作人员执行，执行新系统后上述操作都可以
18、不需要操作人员干预。中间水箱水位由PLC实现自动控制(通过调节阳床入口调节阀)，使一级除盐系统投运时中间水箱水位稳定在正常位置。中间水泵启停与中间水位联锁，低液位启泵、高液位停泵，保证中间水泵安全使用。阀门、泵等控制状态显示，自动/手动/就地操作和选取联锁。系统所有流量、压力可在操作界面上实时监视，原水流量、阴床出口流量、混床出口流量显示积算并作历史纪录，可分别查看一级除盐、混床再生制水量。系统控制每列除盐装置投运、停止和再生程序、自动加酸加碱程序、自动/半自动启动另一列除盐装置程序等。对于顺控设立必要分步操作、成组操作或单独操作等，并有跳步、中断或旁路等操作功能。系统投运以及活性炭清洗、一级
19、除盐再生和混床再生可由系统自动完毕或操作员步延、步进手动干预，在操作站界面上显示各环节设定期间和剩余时间以及步进、步延批示等。为便于管理，查找误操作时间，在控制系统中设有操作记录画面，可以随时反映操作员工作记录。在参数设立画面中具备工程师级别人员可以依照状况修改每个步序时间长度。在打印生产报表画面中操作员可以依照需要随时打印生产报表。由excel在制表方面特长，因此报表格式可以随心所欲。6 系统特点 系统先进、可靠、性能价格比高 系统自动化水平高，有助于保证生产持续、稳定和出水水质稳定性 系统控制方式多样，具备完善联锁、保护功能，自适应能力强 系统运营方式多样，设立有程控、步进、单操、就地手动等功能 上位监控软件功能丰富、完备，操作灵活、维护以便 优良开放性和可扩展性，预留与其她系统通讯接口7 结束语作为电厂工艺流程中重要环节，化学水解决系统自动控制在整个电厂自动控制系统中有着举足轻重地位。它工作状态将直接影响整个锅炉系统安全性与经济性，并影响到整个电厂工作稳定性与可靠性。本文总结了海辉水解决公司在化学水解决自动控制系统中项目实践经验，并在此基本上完善了系统设计和功能，为保证整套水解决设备安全、高效、稳定运营提供了更加合理解决方案，具备较好借鉴和推广价值。
