《電子技術(shù)應(yīng)用》
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DCS系統(tǒng)在火電廠水網(wǎng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
中國自動(dòng)化網(wǎng)
摘要: 火電廠輔助系統(tǒng)主要有水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng)、脫硫、脫銷系統(tǒng)等,對(duì)于300MW及以上的機(jī)組來說,輔助系統(tǒng)大都已采用計(jì)算機(jī)控制,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及DCS控制技術(shù)的日益成熟,這就為這些輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并且加速了輔控系統(tǒng)納入全廠管控一體化的進(jìn)程。
Abstract:
Key words :

1 概述

  火電廠輔助系統(tǒng)主要有水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng)、脫硫、脫銷系統(tǒng)等,對(duì)于300MW及以上的機(jī)組來說,輔助系統(tǒng)大都已采用計(jì)算機(jī)控制,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及DCS控制技術(shù)的日益成熟,這就為這些輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并且加速了輔控系統(tǒng)納入全廠管控一體化的進(jìn)程。

  過去電廠輔控常采用傳統(tǒng)PLC實(shí)現(xiàn)獨(dú)立且分散的控制,這種控制模式由于使用較多的運(yùn)行人員,加上各系統(tǒng)間聯(lián)系不方便,備品備件種類多,難于管理及設(shè)備投資大等缺點(diǎn)已經(jīng)基本不被采用。輔助網(wǎng)絡(luò)控制采用新一代DCS系統(tǒng)后克服了原有獨(dú)立且分散的控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)的缺點(diǎn),可最大可能的將運(yùn)行人員減到最少。使控制系統(tǒng)在基本不提高造價(jià)的情況下,使輔助網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的水平達(dá)到與主機(jī)DCS控制系統(tǒng)相當(dāng)?shù)乃剑瑸閷?shí)現(xiàn)全廠管控一體化打下良好基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)介紹DCS在湖南創(chuàng)元電廠2×300MW火電機(jī)組水網(wǎng)中的應(yīng)用。水網(wǎng)是輔網(wǎng)中最復(fù)雜的系統(tǒng),通常包括鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、凝結(jié)水" title="凝結(jié)水">凝結(jié)水精處理系統(tǒng)" title="處理系統(tǒng)">處理系統(tǒng)、汽水分析和化學(xué)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。

  2 系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)的功能

  HOLLiAS MACS 系列分布式控制系統(tǒng)是北京和利時(shí)公司在總結(jié)十多年用戶需求和多行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)、積累三代DCS系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)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)與國際先進(jìn)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(diǎn)。

  2.1 監(jiān)控功能

  合理地進(jìn)行上位機(jī)軟件設(shè)計(jì),統(tǒng)一上位機(jī)監(jiān)控界面,使各輔助系統(tǒng)具有統(tǒng)一的風(fēng)格,統(tǒng)一的操作方式,并能合理、靈活地進(jìn)行切換和調(diào)用,將使整套輔助網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行畫面切換。

  ● 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示,包括實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和實(shí)時(shí)參數(shù)顯示。

  ● 實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示和歷史趨勢(shì)顯示。

  ● 趨勢(shì)打印和報(bào)表打印功能。

  ● 實(shí)時(shí)報(bào)警、語音報(bào)警、彈出式畫面報(bào)警、報(bào)警確認(rèn)功能。

  ● 報(bào)警歷史記錄、打印功能。

  ● 每步現(xiàn)場(chǎng)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(jī)和各輔助系統(tǒng)原來控制室中的上位機(jī)操作聯(lián)鎖,并互為備用。

  ● 安全(即口令)。

  2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  創(chuàng)元輔控水網(wǎng)包括:化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)(2個(gè)站),取樣加藥系統(tǒng)(1個(gè)站),凈化站系統(tǒng)(1個(gè)站)和廢水處理系統(tǒng)(1個(gè)站),如圖1所示。

  3 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(xué)補(bǔ)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(xué)加藥系統(tǒng)等幾個(gè)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(shí)間不長,為了節(jié)省投資,仍繼續(xù)使用原系統(tǒng)。在電廠實(shí)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(jī)的結(jié)合起來。

  化學(xué)補(bǔ)給水系統(tǒng)由預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透預(yù)脫鹽系統(tǒng)、化學(xué)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(xué)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(shí)現(xiàn)。由于廢水系統(tǒng)控制策略較為簡(jiǎn)單,此處不予詳述,下面重點(diǎn)介紹一下化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)的控制策略。

  整個(gè)化水監(jiān)控系統(tǒng)共設(shè)2個(gè)I/O站,共有840點(diǎn),其中開關(guān)量736點(diǎn),模擬量104點(diǎn)。

  化學(xué)補(bǔ)給水系統(tǒng)控制策略如下:

  3.1 DAS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(bào)警狀態(tài)等)的實(shí)時(shí)值或狀態(tài)、報(bào)警記錄、操作記錄、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)外,還實(shí)現(xiàn)化水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,自動(dòng)生成各類報(bào)表。

  3.2 SCS系統(tǒng)

  3.2.1 高效過濾器投運(yùn)程控

 ?。?) 充水排氣:開進(jìn)水門/開排氣門;

 ?。?) 正洗:開正洗排水門,關(guān)排氣門;

 ?。?) 運(yùn)行:開出水門/開儀表取樣門(沒進(jìn)DCS),關(guān)正洗排水門;

 ?。?) 停運(yùn);關(guān)所有門。

  3.2.2 高效過濾器反洗程控

 ?。?) 充水放松:開反洗進(jìn)水門/開反洗排水門;

 ?。?) 放水:開排氣門/開正洗排水門,關(guān)反洗進(jìn)水門;

 ?。?) 空氣擦洗:開進(jìn)氣門/啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī),關(guān)正洗排水門;

 ?。?) 水氣合洗:開反洗進(jìn)水門;

  (5) 正洗:開進(jìn)水門/開正洗排水門/關(guān)進(jìn)" title="關(guān)進(jìn)">關(guān)進(jìn)氣門/關(guān)空氣門/關(guān)反洗進(jìn)水門/關(guān)反洗排水門/停止羅茨風(fēng)機(jī)。

  3.2.3 活性炭過濾器投運(yùn)程控

  (1) 充水排氣:開進(jìn)水門/排氣門;

 ?。?) 正洗:開正洗排水門,關(guān)排氣門;

 ?。?) 運(yùn)行:開出水門/開儀表取樣門(沒進(jìn)DCS),關(guān)正洗排水門;

 ?。?) 停運(yùn):關(guān)所有門。

  3.2.4 活性炭過濾器反洗程控

 ?。?) 放水Ⅰ:開正洗排水門/開排氣門;

 ?。?) 預(yù)反洗:開反洗進(jìn)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(jìn)水門/關(guān)反洗排水門;

 ?。?) 空氣擦洗:開進(jìn)氣門,關(guān)正洗排水門;

 ?。?) 反洗:開反洗進(jìn)水門/開反洗排水門,關(guān)進(jìn)氣門/關(guān)排氣門;

 ?。?) 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(jìn)水門/關(guān)反洗排水門/關(guān)進(jìn)氣門/);

 ?。?) 充水:開進(jìn)水門/開排氣門;

 ?。?) 正洗:開正洗排水門,關(guān)排氣門。

  3.2.5 一級(jí)除鹽設(shè)備投運(yùn)程控

  (1) 陽床充水排氣:開陽床進(jìn)水門/開陽床排氣門;

 ?。?) 陽床正洗:開陽床正洗排水門/開陽床儀表取樣門(沒有進(jìn)DCS),關(guān)陽床排氣門;

  (3) 陰床排氣:?jiǎn)?dòng)除碳風(fēng)機(jī)/開陽床出水門(調(diào)節(jié)中間水箱水位1/2以上高度)/啟動(dòng)中間水泵/開陰床進(jìn)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(jìn)DCS);

 ?。?) 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(yùn)行:開陽床儀表取樣門(沒有進(jìn)DCS)/開陰床出水門;

  (6) 停運(yùn):關(guān)所有設(shè)備。

3.2.6 一級(jí)除鹽設(shè)備再生程控

  投運(yùn)允許條件:開酸計(jì)量箱進(jìn)酸門,堿計(jì)量箱進(jìn)堿門到達(dá)計(jì)量箱的液位" title="液位">液位設(shè)定值時(shí)關(guān)進(jìn)酸和進(jìn)堿門準(zhǔn)備再生劑。

 ?。?) 陰床小反洗:開陽床進(jìn)水門/開陽床出水門/開除碳風(fēng)機(jī)/開中間水泵/開陰小反洗進(jìn)水門/開陰反洗排水門;

  (2) 陽床小反洗:開陽床小反洗進(jìn)水門/開陽床反洗排水門,關(guān)陽床進(jìn)水門/關(guān)陽床出水門/關(guān)除碳風(fēng)機(jī)/關(guān)中間水泵/關(guān)陰小反洗進(jìn)水門/關(guān)陰床反洗排水門;

 ?。?) 靜止沉降:關(guān)陽床小反洗進(jìn)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;

 ?。?) 預(yù)噴射:開陽床進(jìn)酸門/開陰床進(jìn)堿門/開再生水泵/開再生水泵出口門/開陽酸噴射器" title="噴射器">噴射器進(jìn)水門/開陰堿噴射器進(jìn)水門,關(guān)陽床空氣門/關(guān)陰床空氣門;

 ?。?) 進(jìn)再生劑:開酸計(jì)量箱出酸門/開堿計(jì)量箱出堿門;

 ?。?) 置換:關(guān)酸計(jì)量箱出酸門/關(guān)堿計(jì)量箱出堿

 ?。?) 陽床充水:開陽床進(jìn)水門/陽床排氣門,關(guān)陽床中間排水門/關(guān)陽床進(jìn)酸門/關(guān)陰床中間排水門/關(guān)陰床進(jìn)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(jìn)水門/關(guān)陰堿噴射器進(jìn)水門;

 ?。?) 陽床小正洗:開陽床中間排水門,關(guān)陽床排氣門;

 ?。?0) 陽床正洗:開正洗排水門,關(guān)陽床中間排水門;

 ?。?1) 陰床排氣:開除碳風(fēng)機(jī)/開中間水泵/開陽床出水門/開陰床進(jìn)水門/開陰床排氣門,關(guān)正洗排水門;

 ?。?2) 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;

 ?。?4) 關(guān)所有門。

  3.2.7 一級(jí)除鹽設(shè)備大反洗程控

 ?。?) 陰床大反洗:開陽床進(jìn)水門/開陽床出水門/開除碳風(fēng)機(jī)/開中間水泵/開陰床大反洗進(jìn)水門/開反洗排水門,調(diào)節(jié)反洗進(jìn)水手動(dòng)門/調(diào)節(jié)反洗流量;

 ?。?) 陽床大反洗:開陽床大反洗進(jìn)水門/開陽床反洗排水門,關(guān)陽床進(jìn)水門/關(guān)陽床出水門/關(guān)除碳風(fēng)機(jī)/關(guān)中間水泵/關(guān)陰床大反洗進(jìn)水門/關(guān)陰床反洗排水門;

 ?。?) 靜止沉降:關(guān)陽床大反洗進(jìn)水門/關(guān)陽床反洗排水門;

 ?。?) 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;

 ?。?) 預(yù)噴射:開陽床進(jìn)酸門/開陰床進(jìn)堿門/開再生水泵/開再生水泵出口門/開陽酸噴射器進(jìn)水門/開陰堿噴射器進(jìn)水門,關(guān)陽床空氣門/關(guān)陰床空氣門;

 ?。?) 進(jìn)再生劑:開酸計(jì)量箱出酸門/開堿計(jì)量箱出堿門;

  (7) 置換:關(guān)酸計(jì)量箱出酸門/關(guān)堿計(jì)量箱出堿門;

 ?。?) 陽床充水:開陽床進(jìn)水門/陽床排氣門,關(guān)陽床中間排水門/關(guān)陽床進(jìn)酸門/關(guān)陰床中間排水門/關(guān)陰床進(jìn)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(jìn)水門/關(guān)陰堿噴射器進(jìn)水門;

 ?。?) 陽床小正洗:開陽床中間排水門,關(guān)陽床排氣門;

 ?。?0) 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(fēng)機(jī)/開中間水泵/開陽床出水門/開陰床進(jìn)水門/開陰床排氣門,關(guān)正洗排水門;

 ?。?2) 陰床小正洗:開陽床中間排水門,關(guān)陰床排氣門;

 ?。?3) 陰床正洗:開正洗排水門,關(guān)陽床中間排水門;

 ?。?4) 關(guān)所有門。

  3.2.8 混床投運(yùn)程控

 ?。?) 排氣:開混床進(jìn)水門/開排氣門;

 ?。?) 正洗:開混床正洗排水門/開混床儀表取樣門,關(guān)排氣門;

 ?。?) 運(yùn)行:開混床出水門/關(guān)正洗排水門;

 ?。?) 停運(yùn):關(guān)所有門。

  3.2.9 混床再生程控

  (1) 反洗分層:開混床反洗進(jìn)水門/開反洗排水門;

 ?。?) 靜止沉降:關(guān)混床反洗進(jìn)水門/關(guān)反洗排水門;

 ?。?) 放水:開混床中間排水門/開空氣門;

 ?。?) 預(yù)噴射:開進(jìn)堿門/開進(jìn)酸門/開再生水泵/開再生水泵出口門/開混床酸噴射器進(jìn)水門/開混床堿噴射器進(jìn)水門,關(guān)空氣門;

 ?。?) 進(jìn)酸堿:開混床酸計(jì)量箱的出酸門/開混床堿計(jì)量箱的出堿門;

 ?。?) 置換:關(guān)混床酸計(jì)量箱的出酸門/關(guān)混床堿計(jì)量箱的出堿門;

 ?。?) 陰樹脂正洗:保持一級(jí)除鹽設(shè)備運(yùn)行,開混床進(jìn)水門/開排空氣門(排盡空氣關(guān)),關(guān)進(jìn)堿門/關(guān)進(jìn)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(jìn)水門/關(guān)混床堿噴射器進(jìn)水門;

 ?。?) 串洗:開正洗排水門,關(guān)排空氣門;

 ?。?) 放水:開混床空氣門,關(guān)混床進(jìn)水門;

 ?。?0) 樹脂混合:開進(jìn)壓縮空氣門/開反洗排水門,關(guān)混床空氣門(關(guān)其他門),至樹脂完全混合;

 ?。?1) 急速排水:開混床空氣門/開混床進(jìn)水門/開正洗排水門/開中間排水門,關(guān)進(jìn)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;

 ?。?4) 關(guān)所有門。

  3.3MCS系統(tǒng)在除碳器水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)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(shí)現(xiàn)。其特征在于當(dāng)除碳器液位高于設(shè)定的高值時(shí),液位傳感器傳遞信號(hào)使控制器控制陽床入口調(diào)節(jié)閥的開度變??;當(dāng)除碳器液位小于設(shè)定的低值時(shí),液位傳感器傳遞信號(hào)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(dá)除碳器,工藝流程較長(見圖2),所以回路調(diào)節(jié)時(shí)要加入慣性作用。

  4 結(jié)束語

  創(chuàng)元電廠水網(wǎng)改造完成后,自動(dòng)化控制水平明顯提高,完全保證了兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的用水需要。同時(shí)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(jiǎn)易的操作性大大節(jié)約了人力成本。該系統(tǒng)建成后運(yùn)行可靠,生產(chǎn)效率明顯提高,也為其它電廠同行實(shí)現(xiàn)DCS管控一體化提供了寶貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)??傊S著自控技術(shù)的不斷發(fā)展和電廠水網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(shì)發(fā)展。

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