PLC控制在電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用.doc

1 引言近幾年隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，在能源供應(yīng)上很多地區(qū)都出現(xiàn)電力資源緊缺的狀況，因此許多電廠紛紛進(jìn)行新建或擴(kuò)建改造。深圳西部電廠原有4臺(tái)(#1-#4)300MW 機(jī)組，為提高發(fā)電能力又續(xù)建#5、#6機(jī)組(2300MW)。西部電廠原有兩列化學(xué)水處理系統(tǒng)，續(xù)建工程的化學(xué)水處理系統(tǒng)擴(kuò)建一列100140m3/h化學(xué)除鹽系統(tǒng)，其余設(shè)備與已有化學(xué)水處理系統(tǒng)共用。原有化學(xué)水處理系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的模擬屏方式進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)化水平不高并且效率很低。續(xù)建2臺(tái)機(jī)組后，廢除原有化學(xué)水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，將原有化學(xué)水處理系統(tǒng)和擴(kuò)建的一列化學(xué)水處理系統(tǒng)統(tǒng)一采用一套冗余PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。2 化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝流程2.1 化學(xué)水處理系統(tǒng)流程原有化學(xué)水處理系統(tǒng)流程為:自來水蓄水池升壓泵活性炭過濾器陽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。通過對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行狀況的現(xiàn)場調(diào)查和對(duì)水質(zhì)分析報(bào)告分析，自來水中的懸浮物含量較高，嚴(yán)重地污染了活性炭和離子交換樹脂。因此，續(xù)建工程增加3臺(tái)高效纖維過濾器對(duì)自來水進(jìn)行深度過濾處理。續(xù)建化學(xué)水處理系統(tǒng)流程為:自來水蓄水池升壓泵高效纖維過濾器活性炭過濾器陽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。2.2 續(xù)建工程與原有系統(tǒng)的連接及運(yùn)行方式原有120t/h出力的一級(jí)除鹽+混床設(shè)備2列，續(xù)建工程僅再擴(kuò)建1列出力為120t/h的同樣設(shè)備。除鹽水泵、再生水泵、壓縮空氣系統(tǒng)、酸堿再生系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)與原有系統(tǒng)共用。3臺(tái)高效過濾器采用并聯(lián)運(yùn)行方式，正常工況2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。高效過濾器不僅對(duì)續(xù)建工程所需的自來水進(jìn)行預(yù)處理，而且對(duì)原有系統(tǒng)的自來水也進(jìn)行預(yù)處理。2臺(tái)活性炭過濾器和一級(jí)除鹽設(shè)備構(gòu)成一個(gè)系列，采用串聯(lián)運(yùn)行方式，正常工況2列運(yùn)行，一列備用。其中每系列的2臺(tái)活性炭過濾器，當(dāng)水質(zhì)好時(shí)1臺(tái)運(yùn)行(去除游離余氯)，1臺(tái)備用;當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)惡化時(shí)2臺(tái)同時(shí)運(yùn)行(去除有機(jī)物)?；齑膊捎貌⒙?lián)，正常工況2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。3套一級(jí)除鹽單元與3臺(tái)混床之間設(shè)有切換閥門，受已有系統(tǒng)的限制，僅#1一級(jí)除鹽設(shè)備和#1混床與#2一級(jí)除鹽設(shè)備和#2混床可以同時(shí)交叉運(yùn)行，#1一級(jí)除鹽設(shè)備和#1混床與#3一級(jí)除鹽設(shè)備和#3混床可以同時(shí)交叉運(yùn)行。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，上述3列設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行，滿足最大的補(bǔ)給水量。3 系統(tǒng)配置系統(tǒng)由兩臺(tái)上位計(jì)算機(jī)和一套冗余PLC系統(tǒng)構(gòu)成。上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)構(gòu)成功能強(qiáng)大的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)上安裝Intellution公司的FIX7.0工業(yè)監(jiān)測與控制系統(tǒng)軟件，通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)化學(xué)水處理工藝流程的動(dòng)態(tài)監(jiān)視和控制。通過上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和強(qiáng)大的工業(yè)控制傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝工程的自動(dòng)化管理和控制。PLC選用Siemens公司S7400冗余控制器，控制系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備冗余方式，通過遠(yuǎn)程I/O的方式連接現(xiàn)場需要監(jiān)測與控制的點(diǎn)，遠(yuǎn)程I/O由EM200通訊處理器和S7300系列I/O模塊組成。冗余的主控制站可以保證系統(tǒng)的停機(jī)維護(hù)時(shí)間為零，最大限度的減少人對(duì)系統(tǒng)的干預(yù)。主控制系統(tǒng)熱備系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O控制站之間采用高性能的冗余Profibus工業(yè)總線傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息的可靠、安全、穩(wěn)定的傳輸。Profibus是一種高速和便宜的現(xiàn)場總線，它專門設(shè)計(jì)為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的I/O之間進(jìn)行通信使用，最大傳輸速率可達(dá)12Mbps。上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安裝CP1613通訊卡，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)屬國際標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)以太網(wǎng)已達(dá)到高傳輸安全性和可靠性要求，現(xiàn)已廣泛用于程序維護(hù)、向MIS和MES系統(tǒng)傳遞工廠數(shù)據(jù)、監(jiān)控、連接人機(jī)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(dá)到100Mbps)、集線器技術(shù)的確定性、不需考慮網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸物理介質(zhì)多樣(雙絞線、光纖、同軸電纜)、集線器的應(yīng)用可不考慮網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。 通過以太網(wǎng)絡(luò)將上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)場監(jiān)測與控制點(diǎn)緊密的結(jié)合為一個(gè)整體，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在這樣高速傳輸網(wǎng)絡(luò)上，可以很方便的利用PLC系統(tǒng)所特有的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在線遠(yuǎn)程診斷功能。圖1為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。4 控制功能水處理系統(tǒng)所有控制閥采用就地和遠(yuǎn)程控制方式，即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過就地控制實(shí)現(xiàn)手動(dòng)制水，保證機(jī)組鍋爐的可靠用水。控制箱上選用3位選擇開關(guān)，分別為就地開、就地關(guān)、遠(yuǎn)程控制。選擇遠(yuǎn)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(duì)控制閥進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視和動(dòng)作控制，對(duì)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(jí)除鹽設(shè)備的投運(yùn)和再生由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可通過鍵盤和鼠標(biāo)在控制室內(nèi)的操作站上進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。一級(jí)除鹽設(shè)備的出水導(dǎo)電率超過規(guī)定值或周期制水量達(dá)規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)解列并報(bào)警，然后自動(dòng)投入再生程序。混合離子交換器的投運(yùn)和再生由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，或者通過鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。當(dāng)混合離子交換器出水導(dǎo)電率和二氧化硅超過規(guī)定值，或周期制水量達(dá)規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)解列并報(bào)警，然后自動(dòng)投入再生程序。高效過濾器和活性碳過濾器由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可采用鍵盤和鼠標(biāo)在控制室內(nèi)的操作站上進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。當(dāng)其進(jìn)出口壓差超過規(guī)定值，或周期制水量達(dá)規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)解列并報(bào)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(zhí)行，執(zhí)行新系統(tǒng)后上述操作都可以不需要操作人員干預(yù)。圖2示出操作界面。圖2 操作界面中間水箱水位由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制(通過調(diào)節(jié)陽床入口調(diào)節(jié)閥)，使一級(jí)除鹽系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)中間水箱水位穩(wěn)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、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(tǒng)所有流量、壓力可在操作界面上實(shí)時(shí)監(jiān)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(jì)錄，可分別查看一級(jí)除鹽、混床再生制水量。系統(tǒng)控制每列除鹽裝置的投運(yùn)、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(duì)于順控設(shè)置必要的分步操作、成組操作或單獨(dú)操作等，并有跳步、中斷或旁路等操作功能。系統(tǒng)投運(yùn)以及活性炭清洗、一級(jí)除鹽再生和混床再生可由系統(tǒng)自動(dòng)完成或操作員步延、步進(jìn)手動(dòng)干預(yù)，在操作站界面上顯示各步驟設(shè)定時(shí)間和剩余時(shí)間以及步進(jìn)、步延指示等。5 結(jié)束語深圳西部電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)全部改造完成后于2003年7月正式投運(yùn)，經(jīng)過改造后自動(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)140160m3，完全保證了6臺(tái)發(fā)電機(jī)組的用水需要。由于控制水平的提高，制水過程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少，起到了一定環(huán)保節(jié)能效果。系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡易的操作性使得控制中心值班室由原來的2人值班該為1人值班，大大節(jié)約了人力成本。該系