DCS系統在電廠水網控制系統中的應用

文章詳細介紹了基于HOLLiASMACS的電廠水網控制系統的網絡組成及控制策略，該技術方案對電廠水網的改造有一定的借鑒。
關鍵詞：DCS；火電廠輔網控制系統；HOLLiASMAC
Application of DCS in Control System of Water Network for Thermal Power Plant
Abstract: This paper describes the system configuration and control scheme of water network control system for Thermal Power Plant based on DCS . It provides a solution to the kind of an auxiliary control system .
Keywords: DCS；auxiliary control system；HOLLiAS MAC
1 概述
火電廠輔助系統主要有水網、煤網、灰網、脫硫、脫銷系統等，對于300MW及以上的機組來說，輔助系統大都已采用計算機控制，隨著網絡技術、計算機技術及DCS控制技術的日益成熟，這就為這些輔助系統實現自動化控制打下了堅實的基礎，并且加速了輔控系統納入全廠管控一體化的進程。
過去電廠輔控常采用傳統PLC實現獨立且分散的控制，這種控制模式由于使用較多的運行人員，加上各系統間聯系不方便，備品備件種類多，難于管理及設備投資大等缺點已經基本不被采用。輔助網絡控制采用新一代DCS系統后克服了原有獨立且分散的控制系統的缺點，可最大可能的將運行人員減到最少。使控制系統在基本不提高造價的情況下，使輔助網絡控制系統的水平達到與主機DCS控制系統相當的水平，為實現全廠管控一體化打下良好基礎。本文重點介紹DCS在湖南創元電廠2×300MW火電機組水網中的應用。水網是輔網中最復雜的系統，通常包括鍋爐補給水系統、凝結水精處理系統、汽水分析和化學加藥系統、制氫站、綜合水泵房、廢水處理系統（含工業廢水處理、生活污水處理、含煤廢水、含油廢水）等。
2 系統以及實現的功能
HOLLiAS MACS 系列分布式控制系統是北京和利時公司在總結十多年用戶需求和多行業的應用特點、積累三代DCS系統開發應用的基礎上，全面繼承以往系統的高可靠性和方便性，綜合自身核心技術與國際先進技術而推出的新一代DCS ，具有開放化、信息化、智能化、小型化和高可靠的特點。
2.1 監控功能
合理地進行上位機軟件設計，統一上位機監控界面，使各輔助系統具有統一的風格，統一的操作方式，并能合理、靈活地進行切換和調用，將使整套輔助網絡控制系統受到電廠的歡迎。
輔網的主要監控功能：
● 各輔助系統之間能靈活、快速地切換。
● 各系統內部可進行畫面切換。
● 實時動態顯示，包括實時狀態顯示和實時參數顯示。
● 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、表盤顯示和數字量顯示。
● 主控室上位機和各輔助系統原來控制室中的上位機操作聯鎖，并互為備用。
● 安全（即口令）。
2.2 網絡結構
創元輔控水網包括：化學補水系統（2個站），取樣加藥系統（1個站），凈化站系統（1個站）和廢水處理系統（1個站），如圖1所示。

3 工藝流程和控制策略
電廠水網主要包括凝結水精處理，化學補水處理和廢水處理三大部分。
凝結水系統主要工藝流程包括：凝結水精處理及樹脂再生系統、水汽取樣分析系統、化學加藥系統等幾個部分。創元電廠水網中凝結水精處理系統在輔網改造前采用CITECT公司的PLC，由于這套系統使用時間不長，為了節省投資，仍繼續使用原系統。在電廠實行輔控系統納入全廠管控一體化的過程中，將CITECT的PLC系統通過通訊方式與輔控水網有機的結合起來。
化學補給水系統由預處理系統、反滲透預脫鹽系統、化學除鹽系統、酸堿系統四部分組成，控制范圍還包括水工凈水站。廢水系統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系統來實現。由于廢水系統控制策略較為簡單，此處不予詳述，下面重點介紹一下化學補水系統的控制策略。
整個化水監控系統共設2個I／O站，共有840點，其中開關量736點，模擬量104點。
化學補給水系統控制策略如下：
3.1 DAS系統
顯示所有參數（各種工質狀態、設備控制狀態、設備報警狀態等）的實時值或狀態、報警記錄、操作記錄、實時趨勢、歷史趨勢外,還實現化水數據的統計分析，自動生成各類報表。
3.2 SCS系統
3.2.1 高效過濾器投運程控
（1） 充水排氣：開進水門/開排氣門；
（2） 正洗：開正洗排水門，關排氣門；
（3） 運行：開出水門/開儀表取樣門（沒進DCS），關正洗排水門；
（4） 停運；關所有門。
3.2.2 高效過濾器反洗程控
（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，關反洗進水門；
（3） 空氣擦洗：開進氣門/啟動羅茨風機，關正洗排水門；
（4） 水氣合洗：開反洗進水門；
（5） 正洗：開進水門/開正洗排水門/關進氣門/關空氣門/關反洗進水門/關反洗排水門/停止羅茨風機。
3.2.3 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，關排氣門；
（3） 運行：開出水門/開儀表取樣門（沒進DCS），關正洗排水門；
（4） 停運：關所有門。
3.2.4 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，關正洗排水門/關排氣門；
（3） 放水Ⅱ：開正洗排水門/開排氣門，關反洗進水門/關反洗排水門；
（4） 空氣擦洗：開進氣門，關正洗排水門；
（5） 反洗：開反洗進水門/開反洗排水門，關進氣門/關排氣門；
（6） 靜止沉降：關所有閥門（關正洗排水門/關排氣門/關反洗進水門/關反洗排水門/關進氣門/）；
（7） 充水：開進水門/開排氣門；
（8） 正洗：開正洗排水門，關排氣門。
3.2.5 一級除鹽設備投運程控
（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），關陽床排氣門；
（3） 陰床排氣：啟動除碳風機/開陽床出水門（調節中間水箱水位1/2以上高度）/啟動中間水泵/開陰床進水門/開陰床排氣門，關陽床正洗排水門/關陽床儀表取樣門（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：關所有設備。
3.2.6 一級除鹽設備再生程控
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定值時關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，關陽床進水門/關陽床出水門/關除碳風機/關中間水泵/關陰小反洗進水門/關陰床反洗排水門；
（3） 靜止沉降：關陽床小反洗進水門/關陽床反洗排水門；
（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，關陽床空氣門/關陰床空氣門；
（6） 進再生劑：開酸計量箱出酸門/開堿計量箱出堿門；
（7） 置換：關酸計量箱出酸門/關堿計量箱出堿
（8） 陽床充水：開陽床進水門/陽床排氣門，關陽床中間排水門/關陽床進酸門/關陰床中間排水門/關陰床進堿門/關再生水泵/關再生水泵出口門/關陽酸噴射器進水門/關陰堿噴射器進水門；
（9） 陽床小正洗：開陽床中間排水門，關陽床排氣門；
（10） 陽床正洗：開正洗排水門，關陽床中間排水門；
（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，關正洗排水門；
（12） 陰床小正洗：開陽床中間排水門，關陰床排氣門；
（13） 陰床正洗：開正洗排水門，關陽床中間排水門；
（14） 關所有門。
3.2.7 一級除鹽設備大反洗程控
（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，調節反洗進水手動門/調節反洗流量；
（2） 陽床大反洗：開陽床大反洗進水門/開陽床反洗排水門，關陽床進水門/關陽床出水門/關除碳風機/關中間水泵/關陰床大反洗進水門/關陰床反洗排水門；
（3） 靜止沉降：關陽床大反洗進水門/關陽床反洗排水門；
（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，關陽床空氣門/關陰床空氣門；
（6） 進再生劑：開酸計量箱出酸門/開堿計量箱出堿門；
（7） 置換：關酸計量箱出酸門/關堿計量箱出堿門；
（8） 陽床充水：開陽床進水門/陽床排氣門，關陽床中間排水門/關陽床進酸門/關陰床中間排水門/關陰床進堿門/關再生水泵/關再生水泵出口門/關陽酸噴射器進水門/關陰堿噴射器進水門；
（9） 陽床小正洗：開陽床中間排水門，關陽床排氣門；
（10） 陽床正洗：開正洗排水門，關陽床中間排水門；
（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，關正洗排水門；
（12） 陰床小正洗：開陽床中間排水門，關陰床排氣門；
（13） 陰床正洗：開正洗排水門，關陽床中間排水門；
（14） 關所有門。
3.2.8 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，關排氣門；
（3） 運行：開混床出水門/關正洗排水門；
（4） 停運：關所有門。
3.2.9 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：關混床反洗進水門/關反洗排水門；
（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：關混床酸計量箱的出酸門/關混床堿計量箱的出堿門；
（7） 陰樹脂正洗：保持一級除鹽設備運行，開混床進水門/開排空氣門（排盡空氣關），關進堿門/關進酸門/關再生水泵/關再生水泵出口門/關混床酸噴射器進水門/關混床堿噴射器進水門；
（8） 串洗：開正洗排水門，關排空氣門；
（9） 放水：開混床空氣門，關混床進水門；
（10） 樹脂混合：開進壓縮空氣門/開反洗排水門，關混床空氣門（關其他門），至樹脂完全混合；
（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，關進壓縮空氣門；
（12） 充水：開排氣門，關混床空氣門關正洗排水門／關中間排水門；
（13） 正洗：開正洗排水門，關排氣門；
（14） 關所有門。
3.3MCS系統在除碳器水位控制系統中的應

除碳器水位控制系統主要調節除碳器液位，通過調節陽床入口調節門來實現。其特征在于當除碳器液位高于設定的高值時，液位傳感器傳遞信號使控制器控制陽床入口調節閥的開度變小；當除碳器液位小于設定的低值時，液位傳感器傳遞信號使控制器控制陽床入口調節閥的開度變大。由于流經陽床入口調節閥的工質要先經過陽床才能到達除碳器，工藝流程較長（見圖2），所以回路調節時要加入慣性作用。
4 結束語
創元電廠水網改造完成后，自動化控制水平明顯提高，完全保證了兩臺發電機組的用水需要。同時改造后，水網制水過程中產生的廢水量明顯減少，起到了一定的節能環保效果。系統高度的可靠性和直觀簡易的操作性大大節約了人力成本。該系統建成后運行可靠，生產效率明顯提高，也為其它電廠同行實現DCS管控一體化提供了寶貴的運行經驗。總之，隨著自控技術的不斷發展和電廠水網運行經驗的不斷積累，電廠水網乃至輔網的監控將向更加智能化、合理化和人性化趨勢發展。