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

文章詳細(xì)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(duì)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(duì)于300MW及以上的機(jī)組來(lái)說(shuō)，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(guò)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)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(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(guó)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(yǔ)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(lái)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(zhǎng)，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(guò)程中，將CITECT的PLC系統(tǒng)通過(guò)通訊方式與輔控水網(wǎng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。
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(lái)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(lái)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(guò)濾器投運(yùn)程控
（1） 充水排氣：開進(jìn)水門/開排氣門；
（2） 正洗：開正洗排水門，關(guān)排氣門；
（3） 運(yùn)行：開出水門/開儀表取樣門（沒進(jìn)DCS），關(guān)正洗排水門；
（4） 停運(yùn)；關(guān)所有門。
3.2.2 高效過(guò)濾器反洗程控
（1） 充水放松：開反洗進(jìn)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(jìn)水門；
（3） 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；
（4） 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)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(guò)濾器投運(yùn)程控
（1） 充水排氣：開進(jìn)水門/排氣門；
（2） 正洗：開正洗排水門，關(guān)排氣門；
（3） 運(yùn)行：開出水門/開儀表取樣門（沒進(jìn)DCS），關(guān)正洗排水門；
（4） 停運(yùn)：關(guān)所有門。
3.2.4 活性炭過(guò)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(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；
（4） 空氣擦洗：開進(jìn)氣門，關(guān)正洗排水門；
（5） 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；
（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(jìn)水門/關(guān)反洗排水門/關(guān)進(jìn)氣門/）；
（7） 充水：開進(jìn)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(jí)除鹽設(shè)備投運(yùn)程控
（1） 陽(yáng)床充水排氣：開陽(yáng)床進(jìn)水門/開陽(yáng)床排氣門；
（2） 陽(yáng)床正洗：開陽(yáng)床正洗排水門/開陽(yáng)床儀表取樣門（沒有進(jìn)DCS），關(guān)陽(yáng)床排氣門；
（3） 陰床排氣：?jiǎn)?dòng)除碳風(fēng)機(jī)/開陽(yáng)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(yáng)床正洗排水門/關(guān)陽(yáng)床儀表取樣門（沒有進(jìn)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(yùn)行：開陽(yáng)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)量箱的液位設(shè)定值時(shí)關(guān)進(jìn)酸和進(jìn)堿門準(zhǔn)備再生劑。
（1） 陰床小反洗：開陽(yáng)床進(jìn)水門/開陽(yáng)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(yáng)床小反洗：開陽(yáng)床小反洗進(jìn)水門/開陽(yáng)床反洗排水門，關(guān)陽(yáng)床進(jìn)水門/關(guān)陽(yáng)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；
（3） 靜止沉降：關(guān)陽(yáng)床小反洗進(jìn)水門/關(guān)陽(yáng)床反洗排水門；
（4） 放水：開陽(yáng)床中間排水門/開陽(yáng)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(yáng)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(yáng)酸噴射器進(jìn)水門/開陰堿噴射器進(jìn)水門，關(guān)陽(yáng)床空氣門/關(guān)陰床空氣門；
（6） 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
（8） 陽(yáng)床充水：開陽(yáng)床進(jìn)水門/陽(yáng)床排氣門，關(guān)陽(yáng)床中間排水門/關(guān)陽(yáng)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(yáng)酸噴射器進(jìn)水門/關(guān)陰堿噴射器進(jìn)水門；
（9） 陽(yáng)床小正洗：開陽(yáng)床中間排水門，關(guān)陽(yáng)床排氣門；
（10） 陽(yáng)床正洗：開正洗排水門，關(guān)陽(yáng)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(yáng)床出水門/開陰床進(jìn)水門/開陰床排氣門，關(guān)正洗排水門；
（12） 陰床小正洗：開陽(yáng)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(yáng)床中間排水門；
（14） 關(guān)所有門。
3.2.7 一級(jí)除鹽設(shè)備大反洗程控
（1） 陰床大反洗：開陽(yáng)床進(jìn)水門/開陽(yáng)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；
（2） 陽(yáng)床大反洗：開陽(yáng)床大反洗進(jìn)水門/開陽(yáng)床反洗排水門，關(guān)陽(yáng)床進(jìn)水門/關(guān)陽(yáng)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；
（3） 靜止沉降：關(guān)陽(yáng)床大反洗進(jìn)水門/關(guān)陽(yáng)床反洗排水門；
（4） 放水：開陽(yáng)床中間排水門/開陽(yáng)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(yáng)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(yáng)酸噴射器進(jìn)水門/開陰堿噴射器進(jìn)水門，關(guān)陽(yáng)床空氣門/關(guān)陰床空氣門；
（6） 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；
（8） 陽(yáng)床充水：開陽(yáng)床進(jìn)水門/陽(yáng)床排氣門，關(guān)陽(yáng)床中間排水門/關(guān)陽(yáng)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(yáng)酸噴射器進(jìn)水門/關(guān)陰堿噴射器進(jìn)水門；
（9） 陽(yáng)床小正洗：開陽(yáng)床中間排水門，關(guān)陽(yáng)床排氣門；
（10） 陽(yáng)床正洗：開正洗排水門，關(guān)陽(yáng)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(yáng)床出水門/開陰床進(jìn)水門/開陰床排氣門，關(guān)正洗排水門；
（12） 陰床小正洗：開陽(yáng)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(yáng)床中間排水門；
（14） 關(guān)所有門。
3.2.8 混床投運(yùn)程控
（1） 排氣：開混床進(jìn)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(yùn)行：開混床出水門/關(guān)正洗排水門；
（4） 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；
（2） 靜止沉降：關(guān)混床反洗進(jìn)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(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；
（5） 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；
（6） 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；
（7） 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；
（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(jìn)水門；
（10） 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；
（11） 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；
（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(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)床入口調(diào)節(jié)門來(lái)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(yáng)床入口調(diào)節(jié)閥的開度變小；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(yáng)床入口調(diào)節(jié)閥的開度變大。由于流經(jīng)陽(yáng)床入口調(diào)節(jié)閥的工質(zhì)要先經(jīng)過(guò)陽(yáng)床才能到達(dá)除碳器，工藝流程較長(zhǎng)（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(yǔ)
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(guò)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)。總之，隨著自控技術(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。