DCS系統(tǒng)在電廠水網(wǎng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

文章詳細介紹了基于HOLLiASMACS的電廠水網(wǎng)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成及控制策略，該技術(shù)方案對電廠水網(wǎng)的改造有一定的借鑒。
關(guān)鍵詞：DCS；火電廠輔網(wǎng)控制系統(tǒng)；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(tǒng)主要有水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng)、脫硫、脫銷系統(tǒng)等，對于300MW及以上的機組來說，輔助系統(tǒng)大都已采用計算機控制，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)及DCS控制技術(shù)的日益成熟，這就為這些輔助系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制打下了堅實的基礎(chǔ)，并且加速了輔控系統(tǒng)納入全廠管控一體化的進程。
過去電廠輔控常采用傳統(tǒng)PLC實現(xiàn)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(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)后克服了原有獨立且分散的控制系統(tǒng)的缺點，可最大可能的將運行人員減到最少。使控制系統(tǒng)在基本不提高造價的情況下，使輔助網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的水平達到與主機DCS控制系統(tǒng)相當?shù)乃剑瑸閷崿F(xiàn)全廠管控一體化打下良好基礎(chǔ)。本文重點介紹DCS在湖南創(chuàng)元電廠2×300MW火電機組水網(wǎng)中的應(yīng)用。水網(wǎng)是輔網(wǎng)中最復(fù)雜的系統(tǒng)，通常包括鍋爐補給水系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(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)以及實現(xiàn)的功能
HOLLiAS MACS 系列分布式控制系統(tǒng)是北京和利時公司在總結(jié)十多年用戶需求和多行業(yè)的應(yīng)用特點、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。
2.1 監(jiān)控功能
合理地進行上位機軟件設(shè)計，統(tǒng)一上位機監(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)部可進行畫面切換。
● 實時動態(tài)顯示，包括實時狀態(tài)顯示和實時參數(shù)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(xiàn)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(shù)字量顯示。
● 主控室上位機和各輔助系統(tǒng)原來控制室中的上位機操作聯(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)補水系統(tǒng)（2個站），取樣加藥系統(tǒng)（1個站），凈化站系統(tǒng)（1個站）和廢水處理系統(tǒng)（1個站），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)使用時間不長，為了節(jié)省投資，仍繼續(xù)使用原系統(tǒng)。在電廠實行輔控系統(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)有機的結(jié)合起來。
化學(xué)補給水系統(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)來實現(xiàn)。由于廢水系統(tǒng)控制策略較為簡單，此處不予詳述，下面重點介紹一下化學(xué)補水系統(tǒng)的控制策略。
整個化水監(jiān)控系統(tǒng)共設(shè)2個I／O站，共有840點，其中開關(guān)量736點，模擬量104點。
化學(xué)補給水系統(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)備報警狀態(tài)等）的實時值或狀態(tài)、報警記錄、操作記錄、實時趨勢、歷史趨勢外,還實現(xiàn)化水數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，自動生成各類報表。
3.2 SCS系統(tǒng)
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(guān)排氣門；
（3） 運行：開出水門/開儀表取樣門（沒進DCS），關(guān)正洗排水門；
（4） 停運；關(guān)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(guān)反洗進水門；
（3） 空氣擦洗：開進氣門/啟動羅茨風(fēng)機，關(guān)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(guān)進氣門/關(guān)空氣門/關(guān)反洗進水門/關(guān)反洗排水門/停止羅茨風(fēng)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(guān)排氣門；
（3） 運行：開出水門/開儀表取樣門（沒進DCS），關(guān)正洗排水門；
（4） 停運：關(guān)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(yù)反洗：開反洗進水門/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)反洗進水門/關(guān)反洗排水門；
（4） 空氣擦洗：開進氣門，關(guān)正洗排水門；
（5） 反洗：開反洗進水門/開反洗排水門，關(guān)進氣門/關(guān)排氣門；
（6） 靜止沉降：關(guān)所有閥門（關(guān)正洗排水門/關(guān)排氣門/關(guān)反洗進水門/關(guān)反洗排水門/關(guān)進氣門/）；
（7） 充水：開進水門/開排氣門；
（8） 正洗：開正洗排水門，關(guān)排氣門。
3.2.5 一級除鹽設(shè)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(guān)陽床排氣門；
（3） 陰床排氣：啟動除碳風(fēng)機/開陽床出水門（調(diào)節(jié)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(guān)陽床正洗排水門/關(guān)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(guān)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(guān)所有設(shè)備。
3.2.6 一級除鹽設(shè)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(shè)定值時關(guān)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(fēng)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(guān)陽床進水門/關(guān)陽床出水門/關(guān)除碳風(fēng)機/關(guān)中間水泵/關(guān)陰小反洗進水門/關(guān)陰床反洗排水門；
（3） 靜止沉降：關(guān)陽床小反洗進水門/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；
（5） 預(yù)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(guān)陽床空氣門/關(guān)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(guān)酸計量箱出酸門/關(guān)堿計量箱出堿
（8） 陽床充水：開陽床進水門/陽床排氣門，關(guān)陽床中間排水門/關(guān)陽床進酸門/關(guān)陰床中間排水門/關(guān)陰床進堿門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)陽酸噴射器進水門/關(guān)陰堿噴射器進水門；
（9） 陽床小正洗：開陽床中間排水門，關(guān)陽床排氣門；
（10） 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/開中間水泵/開陽床出水門/開陰床進水門/開陰床排氣門，關(guān)正洗排水門；
（12） 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；
（14） 關(guān)所有門。
3.2.7 一級除鹽設(shè)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(fēng)機/開中間水泵/開陰床大反洗進水門/開反洗排水門，調(diào)節(jié)反洗進水手動門/調(diào)節(jié)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(guān)陽床進水門/關(guān)陽床出水門/關(guān)除碳風(fēng)機/關(guān)中間水泵/關(guān)陰床大反洗進水門/關(guān)陰床反洗排水門；
（3） 靜止沉降：關(guān)陽床大反洗進水門/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；
（5） 預(yù)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(guān)陽床空氣門/關(guān)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(guān)酸計量箱出酸門/關(guān)堿計量箱出堿門；
（8） 陽床充水：開陽床進水門/陽床排氣門，關(guān)陽床中間排水門/關(guān)陽床進酸門/關(guān)陰床中間排水門/關(guān)陰床進堿門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)陽酸噴射器進水門/關(guān)陰堿噴射器進水門；
（9） 陽床小正洗：開陽床中間排水門，關(guān)陽床排氣門；
（10） 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/開中間水泵/開陽床出水門/開陰床進水門/開陰床排氣門，關(guān)正洗排水門；
（12） 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；
（14） 關(guān)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(guān)排氣門；
（3） 運行：開混床出水門/關(guān)正洗排水門；
（4） 停運：關(guān)所有門。
3.2.9 混床再生程控
（1） 反洗分層：開混床反洗進水門/開反洗排水門；
（2） 靜止沉降：關(guān)混床反洗進水門/關(guān)反洗排水門；
（3） 放水：開混床中間排水門/開空氣門；
（4） 預(yù)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(guān)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(guān)混床酸計量箱的出酸門/關(guān)混床堿計量箱的出堿門；
（7） 陰樹脂正洗：保持一級除鹽設(shè)備運行，開混床進水門/開排空氣門（排盡空氣關(guān)），關(guān)進堿門/關(guān)進酸門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)混床酸噴射器進水門/關(guān)混床堿噴射器進水門；
（8） 串洗：開正洗排水門，關(guān)排空氣門；
（9） 放水：開混床空氣門，關(guān)混床進水門；
（10） 樹脂混合：開進壓縮空氣門/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；
（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(guān)進壓縮空氣門；
（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；
（14） 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)

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)門來實現(xiàn)。其特征在于當除碳器液位高于設(shè)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(diào)節(jié)閥的開度變小；當除碳器液位小于設(shè)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(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)過陽床才能到達除碳器，工藝流程較長（見圖2），所以回路調(diào)節(jié)時要加入慣性作用。
4 結(jié)束語
創(chuàng)元電廠水網(wǎng)改造完成后，自動化控制水平明顯提高，完全保證了兩臺發(fā)電機組的用水需要。同時改造后，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易的操作性大大節(jié)約了人力成本。該系統(tǒng)建成后運行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，也為其它電廠同行實現(xiàn)DCS管控一體化提供了寶貴的運行經(jīng)驗?？傊S著自控技術(shù)的不斷發(fā)展和電廠水網(wǎng)運行經(jīng)驗的不斷積累，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發(fā)展。