我国大型火电厂的建设方兴未艾,由于大机组在效益及环保方面的优势,所以600MW及以上的超临界机组已经成为我国新建电厂的**。电厂机组的大型化,对电厂水处理的自动控制水平提出了更高的要求。全过程自动化及网络化是电厂水处理为满足大机组高效运行而必须确定的发展方向。
电厂水处理工艺系统较多,主要包括预处理、补给水处理、凝结水处理、循环水处理以及废水处理等等。其中*为重要的是补给水和凝结水处理,它是整个电厂水处理的核心。实现水处理各工艺系统的控制系统联网运行是大型电厂对水处理的迫切需要。作为新世纪我国首个水处理控制系统联网的示范工程,聊城电厂一期2x600MW机组水处理控制及联网系统工程在这方面作了许多突破。
系统设计、编程及调试工作。
7C处理控制系统联网具有许多优势。首先。水处理控制网络化实现了水处理集中监控及综合调度,它能够实现整个电厂水处理的优化控制,*大限度地满足电厂安全、高效运行对水处理的要求。其次,7C处理控制系统高度的自动化和网络化,可*大限度地节约人力资源,提高劳动生产率,实现效益*大化,满足投资方的要求,实现投资的良性互动。再次,电厂控制网络化是一个必然的发展趋势,水处理控制系统的联网为全厂网络化发展打好了坚实的基础。
2电厂水处理系统工艺电厂水处理系统主要有预处理、补给水处理、凝结水处理、循环水处理及废水处理等。由于聊城地区的水质特点,聊城电厂水处理系统工艺相当复系,主要从事城市污水厂、净水广以及大型电厂水处理工程的控制欢迎订阋欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息杂,可以说是集电厂水处理工艺的大成,这是其显预处理主要是对原水进行澄清及过滤,其系统著的特点。组成原理框图如所示。
21预处理系统预处理工艺流程图当黄河来水引入厂区后,首先经原水池用生水泵抽到澄清池中澄清,水在澄清池加药后,其中含有的泥砂大部分沉到池底,加药量根据原水的浊度及流量进行,澄清水经过澄清池的上部自流入双阀滤池,双阀滤池对水中的细小杂进一步的过滤,水经过滤后成为清水流入清水池。
从清水池来水经细砂过滤器及活性炭过滤器过滤后进入反渗透装置或一级除盐系统除盐后,再进入混床经二次除盐流入除盐水箱作为锅炉补给水。
一级除盐及二次除盐出口均设有导电度、硅离子浊度及钠离子浊度等在线分析仪表以检测除盐效果,作为离子床体判断失效的依据,实现自动投运及再生全过程自动化。在此系统中反渗透和一级除盐系统既可串联运行又可并联运行,一级混床和二级混床同样既可串联运行又可并联运行,所以这套补给7C处理运行具有极大的灵活性,能够根据不同的来水水质组合使用。这正是本套装置的特别之处。
2.3凝结水处理为满足电厂锅炉、汽轮发电机组安全、经济运行的需要,减缓腐蚀,延长机组使用寿命,电厂凝补给水处理是电厂水处理的关键部分,主要是利用离子交换器置换出预处理来水中的阴阳离子,以给锅炉提供合格的补给水,由于聊城地区水质的特点,主要是高盐份多杂质水质,所以在离子交换器处理之前又增加了细砂过滤器、活性炭过滤器及反渗透装置为预处理来水作进一步的过滤及除盐处结水的水质必须符合相应的国家标准和设计规范的要求。因此目前发电能力在300MW以上的大型汽轮发电机组均设置凝结水精处理系统,其系统组成原理框图如所示。
凝结水稍处理工艺流程图凝结水精处理系统采用混床工艺及配套的阴、阳树脂分离及再生装置(体外再生装置),即利用阴、阳离子交换树脂吸收水中的阴、阳离子,达到纯化凝结水的目的。当树脂因饱和而丧失吸收水中的阴、阳离子能力时,利用树脂分离及再生装置,先将阴、阳混合树脂分离,再分别用碱和酸对阴、阳树脂进行再生,以恢复其离子交换的能力,从而实现树脂的重复利用,为电厂生产连续提供合格的水质。
3控制系统及网络的设计3.1系统的硬件配置系统的硬件主要由娜义表、PLC、工控树作站以及通信网络组成。由于电厂水处理子系统比较多,而且分布在电厂的位置比较分散,所以将水处理分为补给水控制站、凝结水控制站、废水控制站。以及循环水控制站,各控制站之间用通信网络联结fe来,并且将补给水控制站作为全厂水处理控制中心。所有的水处理子系统都可以通过补给水控制站进行监控。水处理控制系统及通讯网络图如所示。
工作站补给水控制系统水处理控制系统及通讯网络00MW机组补给水和凝结水PLC系统均采用CPU双机热备形式,PLC选用MondiconTSXquantum系列,CPU型号为140CPU43412,存储容量为2M,用户*大的IEC1131-3编程逻辑为896K,其*大的寄存器容量为57K,离散量为65535点。扩展机架采用Modicon远程I/O系统,主机架连接模块为140CRP93200,远程机架的接口模块为140CRA93200,远程机架使用冗余的同轴电缆连接,远程I/O系统的通讯速率为1.544M,既保证了远程I/O与CPU之间的高速连接,而且因为电缆冗余也保证了远程I/O与CPU之间数据传送的高可靠性。同样为了保证远程I/O系统的高可靠性,每个远程机架上还配套了两块冗整个补给水(包括预处理)共有133个模拟量输入点,6个模拟量输出点,610个数字量输入,474个数字量输出。而凝结水共有84个模拟量输入点,3个模拟量输出点,259个数字量输入,197个数字量输出。模拟量输入选用140ACI04000模块,模拟量输出选用140AC002000模块,数字量欢迎订阋欢迎撰稿欢迎发布产品广告息输入选用140DDI35300模块,数字量输出选用140DD035300模块。
32PLC选型及通讯网络的配置各控制站(包括补给水控制站、凝结水控制站、废水控制站、循环水控制站和操作站)之间通过Modbusplus连接,Modbusplus具有高速、对等通讯,易于实施的特点,通讯速度可达1M,而且本项目MB+网还设计为双网冗余结构,进一步提高了各控制站之间通讯的可靠性。为了实现双网冗余结构,选用140NOM21200双Modbusplus口模块,它与CPU―起插在主机架中。
由于补给水和凝结水两控制站之间的距离较远,所以它们两站之间的Modbus plus网采用光纤作为通讯介质。又由于各控制站内的Mdbusplus网是采用双绞线作为通讯介质的,所以需要用光纤连接器将双绞线和光纤连超滤水处理设备接起来,光纤连接器选用的是德国HIRSCHMANN公司的OZD485G2BFOC光纤连接器。OZD485光纤连接器既可篦成半双工运行模式,又可设置成全双工运行模式,是HIRSCHMANN公司专为Mondicon公司Modbusplus网络设计的。
33工控机操的连接在各控制站均设有工控机操作站,其中补给水控制室设有三台操作站和一台工程师站,凝结水控制站设有两台操作站,所有的操作站都通过Mondicon的Modbusplus双口网卡AM-SA85-032模块与水处理通讯主干Modbusplus网双缆连接,保证了操作站通讯的可靠性。
3.4水处理控制系统软湘己置及控制斌2.5.它是专为WindowsNT而设计,可以准确地监视和控制生产过程的所有环节。通过编程、组态连接,可以形象地反映实际工艺流程,显示动态数据,同时可以找历史控制趋势、流量累积的统计水处理反渗透设备报表和报警报表等。PID控制参数以及过程参数的设置也可以通过它来进行。
系统分为现场手动控制及远方PLC控制两部分。正常情况下,系统启用远方PLC控制,所有的操作及故障监测、趋势分析都可通过控制室内操作站实现。一旦某些部分出现故障,可将控制切换到现场手动控制。故障排除后,继续实行远方PLC控制。根据水处理系统设备之间运行有很强的时序性这一特点,远方PLC控制又设置为点操、步操及自动三种操作方式。其中点操是通过计算机操作站用鼠标对单个的可控设备(如阀门、泵及风机等)执行远方开/关控制。
步操是指成组操作,即根据系统运行的时序相关性,成组操作某一步序所涉及的所有相关设备。自动方式则指某一个系统从启动、运行、失效到再生后重新投运的整个过程自动运行及在线监视。
35水处理PLC通讯网络的特点由前述可知聊城电厂一期2x600MW机组水处理采用Modbusplus通讯网络,对各子系统PLC进行联网。Modbusplus作为工业局域网有极高的实时性能,能够满足水处理各子系统之间实B才通讯的要求。例如:补给水系统中除盐水泵的启停需根据两台机组的凝结水箱的液位高低联锁,凝结水箱液位信号进入凝结水PLC系统,这些信号通过Modbusplus网络由凝结水PLC传送给补给水PLC系统,由于Modbusplus网络的实时性使除盐水泵能根据凝结水箱液位的高低及时准确启停。
7C处理PLC通讯网络Modbusplus由于易于与操作站接口,使操作站操作员界面的设置和使用非常方便。操作站能及时地反应工艺流程的运行情况并及时地对工艺系统进行监控。同时由于操作员站作为Modbusplus上的一个站点同样能分享Modbusplus高速、实时、可靠性的性能,使单个操作站能够监控所有水处理工艺流程,这为补给水作为水处理的监控总站提供了可能。由于Modbusplus网络具有标准的诊断程序以及在所有的网络节点上的IED状态指示灯,使网络的维护简便。通过每个节点指示灯,即可判断该节点点通讯是否正常。同时由于每个Modbusplus节点都是双节双缆冗余,所以当检修某一个节点时,不会影响整个网络的运行。
好的扩展性和兼容性。由于Modbus具有无比的简单性和灵活性,所有该协议已成为了事实上的工业网络协议,而Modbusplus是基于Modbus协议的,所以Modbus和Modbusplus得到广泛的第三方产品支持。无论将来全厂联网的网络的型式如何,或要将水处理同其它辅机系统或DCS系统相连,都是很容易实现的,水处理所有的网络设备都不必更换,这可极大地节省二次投资。
4结束语由于本套水处理控制及联网系统采用了成熟的技术,并且性能要求起点比较高,在系统的可靠性方面采取了比较稳妥的措施,使本套系统在性能、可靠性方面独具先进性,并且由于本水处理控制网组网合理,实用性和兼容性很强,作为新世纪我国首个电厂水处理控制系统联网的示范工程,本套系统的成功对于我国大型火电厂水处理程控,甚至整个电厂辅机程控具有极高的借鉴意义。
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