正航A5系列PLC在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用
一旬渤、引言
近幾年隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展未舟,在能源供應(yīng)上很多地區(qū)都出現(xiàn)電力資源緊缺的狀況爬账,因此許多電廠紛紛進行新建或擴建改造剪炮。某集團公司原有400MW 機組讶瘩,為提高發(fā)電能力又續(xù)建#3、#4機組(2×300MW)藤门。老電廠原有兩列化學(xué)水處理系統(tǒng)欺划,續(xù)建工程的化學(xué)水處理系統(tǒng)擴建一列100~140m3/h化學(xué)除鹽系統(tǒng),其余設(shè)備與已有化學(xué)水處理系統(tǒng)共用酒尝。原有化學(xué)水處理系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的模擬屏方式進行監(jiān)控邦碾,自動化水平不高并且效率很低。續(xù)建2臺機組后迫手,廢除原有化學(xué)水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)坠袄,將原有化學(xué)水處理系統(tǒng)和擴建的一列化學(xué)水處理系統(tǒng)統(tǒng)一采用一套冗余PLC控制系統(tǒng)進行集中控制。
二舒搬、化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝流程
1耻债、化學(xué)水處理系統(tǒng)流程
原有化學(xué)水處理系統(tǒng)流程為:自來水→蓄水池→升壓泵→活性炭過濾器→陽離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵政辕。通過對現(xiàn)有系統(tǒng)運行狀況的現(xiàn)場調(diào)查和對水質(zhì)分析報告分析,自來水中的懸浮物含量較高磨涵,嚴(yán)重地污染了活性炭和離子交換樹脂驻债。因此乳规,續(xù)建工程增加3臺高效纖維過濾器對自來水進行深度過濾處理形葬。
續(xù)建化學(xué)水處理系統(tǒng)流程為:自來水→蓄水池→升壓泵→高效纖維過濾器→活性炭過濾器→陽離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵。
2暮的、續(xù)建工程與原有系統(tǒng)的連接及運行方式
原有120t/h出力的一級除鹽+混床設(shè)備2列笙以,續(xù)建工程僅再擴建1列出力為120t/h的同樣設(shè)備。除鹽水泵冻辩、再生水泵猖腕、壓縮空氣系統(tǒng)、酸堿再生系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)與原有系統(tǒng)共用恨闪。
3臺高效過濾器采用并聯(lián)運行方式倘感,正常工況2臺運行,1臺備用咙咽。高效過濾器不僅對續(xù)建工程所需的自來水進行預(yù)處理老玛,而且對原有系統(tǒng)的自來水也進行預(yù)處理。
2臺活性炭過濾器和一級除鹽設(shè)備構(gòu)成一個系列钧敞,采用串聯(lián)運行方式蜡豹,正常工況2列運行,一列備用笨迂。其中每系列的2臺活性炭過濾器摄李,當(dāng)水質(zhì)好時1臺運行(去除游離余氯),1臺備用捍彼;當(dāng)進水水質(zhì)惡化時2臺同時運行(去除有機物)墅萌。
混床采用并聯(lián),正常工況2臺運行蒜猎,1臺備用肄酬。
3套一級除鹽單元與3臺混床之間設(shè)有切換閥門,受已有系統(tǒng)的限制糕但,僅#1一級除鹽設(shè)備和#1混床與#2一級除鹽設(shè)備和#2混床可以同時交叉運行仅汰,#1一級除鹽設(shè)備和#1混床與#3一級除鹽設(shè)備和#3混床可以同時交叉運行。機組啟動時唠魏,上述3列設(shè)備同時投入運行蝉站,滿足最大的補給水量。
三例吹、系統(tǒng)配置
系統(tǒng)由兩臺上位計算機和一套冗余PLC系統(tǒng)構(gòu)成捧颅。上位計算機系統(tǒng)采用工業(yè)級計算機構(gòu)成功能強大的監(jiān)測與控制系統(tǒng)景图,計算機上安裝Intellutiong公司的FIX7.0工業(yè)監(jiān)測與控制系統(tǒng)軟件,通過合理的系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)組態(tài)碉哑,實現(xiàn)對整個化學(xué)水處理工藝流程的動態(tài)監(jiān)視和控制挚币。通過上位計算機系統(tǒng)和強大的工業(yè)控制傳輸網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對整個生產(chǎn)工藝工程的自動化管理和控制扣典。
PLC選用正航公司A5系列PLC控制器妆毕,控制系統(tǒng)采用雙機熱備冗余方式,通過遠(yuǎn)程I/O的方式連接現(xiàn)場需要監(jiān)測與控制的點贮尖,遠(yuǎn)程I/O由通訊處理器和A5系列I/O模塊組成笛粘。冗余的主控制站可以保證系統(tǒng)的停機維護時間為零,最大限度的減少人對系統(tǒng)的干預(yù)湿硝。主控制系統(tǒng)熱備系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O控制站之間采用高性能的工業(yè)以太網(wǎng)總線傳輸網(wǎng)絡(luò)薪前,實現(xiàn)信息的可靠、安全关斜、穩(wěn)定的傳輸示括。
上位計算機系統(tǒng)安裝與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)屬國際標(biāo)準(zhǔn)痢畜,工業(yè)以太網(wǎng)已達到高傳輸安全性和可靠性要求叛始,現(xiàn)已廣泛用于程序維護、向MIS和MES系統(tǒng)傳遞工廠數(shù)據(jù)泡募、監(jiān)控描蹦、連接人機界面、記錄事件和告警票虎。工業(yè)以太網(wǎng)具有高傳輸速率(目前達到100M)仆阶、集線器技術(shù)的確定性、不需考慮網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)摔色、傳輸物理介質(zhì)多樣(雙絞線驯祖、光纖、同軸電纜)数辱、集線器的應(yīng)用可不考慮網(wǎng)絡(luò)的擴展等優(yōu)點彪御。
通過以太網(wǎng)絡(luò)將上位計算機系統(tǒng)和現(xiàn)場監(jiān)測與控制點緊密的結(jié)合為一個整體,構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)初藐。在這樣高速傳輸網(wǎng)絡(luò)上筋顽,可以很方便的利用PLC系統(tǒng)所特有的功能,實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的計算機在線遠(yuǎn)程診斷功能乍恐。
四评疗、控制功能
水處理系統(tǒng)所有控制閥采用就地和遠(yuǎn)程控制方式,即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過就地控制實現(xiàn)手動制水,保證機組鍋爐的可靠用水百匆∑鲂控制箱上選用3位選擇開關(guān),分別為就地開加匈、就地關(guān)存璃、遠(yuǎn)程控制。選擇遠(yuǎn)程控制時雕拼,控制閥由操作員在操作站上控制纵东。操作員可以在操作站對控制閥進行狀態(tài)監(jiān)視和動作控制,對控制閥的控制可分選擇自動和手動方式悲没。在自動方式時控制閥受PLC邏輯程序控制篮迎,在手動方式時控制閥由操作員直接在操作界面上點擊控制男图。
一級除鹽設(shè)備的投運和再生由PLC實現(xiàn)自動控制示姿,也可通過鍵盤和鼠標(biāo)在控制室內(nèi)的操作站上進行遠(yuǎn)方操作。一級除鹽設(shè)備的出水導(dǎo)電率超過規(guī)定值或周期制水量達規(guī)定值時揭凭,自動解列并報警源快,然后自動投入再生程序「┲兀混合離子交換器的投運和再生由PLC實現(xiàn)自動控制炫瘤,或者通過鍵盤和鼠標(biāo)進行遠(yuǎn)方操作。當(dāng)混合離子交換器出水導(dǎo)
電率和二氧化硅超過規(guī)定值夕锹,或周期制水量達規(guī)定值時枷配,自動解列并報警,然后自動投入再生程序檬桅。高效過濾器和活性碳過濾器由PLC實現(xiàn)自動控制物少,也可采用鍵盤和鼠標(biāo)在控制室內(nèi)的操作站上進行遠(yuǎn)方操作。當(dāng)其進出口壓差超過規(guī)定值芹寓,或周期制水量達規(guī)定值時东著,自動解列并報警,然后自動投入反洗程序妓唬。以上操作以前都由操作人員執(zhí)行铲瞎,執(zhí)行新系統(tǒng)后上述操作都可以不需要操作人員干預(yù)。
中間水箱水位由PLC實現(xiàn)自動控制(通過調(diào)節(jié)陽床入口調(diào)節(jié)閥)苫昌,使一級除鹽系統(tǒng)投運時中間水箱水位穩(wěn)定在正常位置颤绕。中間水泵啟停與中間水位聯(lián)鎖,低液位啟泵祟身、高液位停泵奥务,保證中間水泵的安全使用。
閥門、泵等的控制狀態(tài)顯示汗洒,自動/手動/就地操作和選擇聯(lián)鎖议纯。系統(tǒng)所有流量、壓力可在操作界面上實時監(jiān)視溢谤,原水流量瞻凤、陰床出口流量、混床出口流量顯示積算并作歷史紀(jì)錄世杀,可分別查看一級除鹽阀参、混床再生制水量。
系統(tǒng)控制每列除鹽裝置的投運瞻坝、停止和再生程序蛛壳、自動加酸加堿程序、自動/半自動啟動另一列除鹽裝置程序等牢簸。對于順控設(shè)置必要的分步操作骨矗、成組操作或單獨操作等,并有跳步渺类、中斷或旁路等操作功能烛储。系統(tǒng)投運以及活性炭清洗、一級除鹽再生和混床再生可由系統(tǒng)自動完成或操作員步延累换、步進手動干預(yù)棺玫,在操作站界面上顯示各步驟設(shè)定時間和剩余時間以及步進、步延指示等待插。
五竭撇、結(jié)束語
集團公司電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)全部改造完成后于2007年7月正式投運,經(jīng)過改造后自動化控制水平明顯提高捷妥,制水量由原先的平均每小時120m3提升到平均每小時140—160m3你义,完全保證了6臺發(fā)電機組的用水需要。由于控制水平的提高路影,制水過程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少诬像,起到了一定環(huán)保節(jié)能效果。系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡易的操作性使得控制中心值班室由原來的2人值班該為1人值班闸婴,大大節(jié)約了人力成本坏挠。
近幾年隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展未舟,在能源供應(yīng)上很多地區(qū)都出現(xiàn)電力資源緊缺的狀況爬账,因此許多電廠紛紛進行新建或擴建改造剪炮。某集團公司原有400MW 機組讶瘩,為提高發(fā)電能力又續(xù)建#3、#4機組(2×300MW)藤门。老電廠原有兩列化學(xué)水處理系統(tǒng)欺划,續(xù)建工程的化學(xué)水處理系統(tǒng)擴建一列100~140m3/h化學(xué)除鹽系統(tǒng),其余設(shè)備與已有化學(xué)水處理系統(tǒng)共用酒尝。原有化學(xué)水處理系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的模擬屏方式進行監(jiān)控邦碾,自動化水平不高并且效率很低。續(xù)建2臺機組后迫手,廢除原有化學(xué)水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)坠袄,將原有化學(xué)水處理系統(tǒng)和擴建的一列化學(xué)水處理系統(tǒng)統(tǒng)一采用一套冗余PLC控制系統(tǒng)進行集中控制。
二舒搬、化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝流程
1耻债、化學(xué)水處理系統(tǒng)流程
原有化學(xué)水處理系統(tǒng)流程為:自來水→蓄水池→升壓泵→活性炭過濾器→陽離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵政辕。通過對現(xiàn)有系統(tǒng)運行狀況的現(xiàn)場調(diào)查和對水質(zhì)分析報告分析,自來水中的懸浮物含量較高磨涵,嚴(yán)重地污染了活性炭和離子交換樹脂驻债。因此乳规,續(xù)建工程增加3臺高效纖維過濾器對自來水進行深度過濾處理形葬。
續(xù)建化學(xué)水處理系統(tǒng)流程為:自來水→蓄水池→升壓泵→高效纖維過濾器→活性炭過濾器→陽離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵。
2暮的、續(xù)建工程與原有系統(tǒng)的連接及運行方式
原有120t/h出力的一級除鹽+混床設(shè)備2列笙以,續(xù)建工程僅再擴建1列出力為120t/h的同樣設(shè)備。除鹽水泵冻辩、再生水泵猖腕、壓縮空氣系統(tǒng)、酸堿再生系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)與原有系統(tǒng)共用恨闪。
3臺高效過濾器采用并聯(lián)運行方式倘感,正常工況2臺運行,1臺備用咙咽。高效過濾器不僅對續(xù)建工程所需的自來水進行預(yù)處理老玛,而且對原有系統(tǒng)的自來水也進行預(yù)處理。
2臺活性炭過濾器和一級除鹽設(shè)備構(gòu)成一個系列钧敞,采用串聯(lián)運行方式蜡豹,正常工況2列運行,一列備用笨迂。其中每系列的2臺活性炭過濾器摄李,當(dāng)水質(zhì)好時1臺運行(去除游離余氯),1臺備用捍彼;當(dāng)進水水質(zhì)惡化時2臺同時運行(去除有機物)墅萌。
混床采用并聯(lián),正常工況2臺運行蒜猎,1臺備用肄酬。
3套一級除鹽單元與3臺混床之間設(shè)有切換閥門,受已有系統(tǒng)的限制糕但,僅#1一級除鹽設(shè)備和#1混床與#2一級除鹽設(shè)備和#2混床可以同時交叉運行仅汰,#1一級除鹽設(shè)備和#1混床與#3一級除鹽設(shè)備和#3混床可以同時交叉運行。機組啟動時唠魏,上述3列設(shè)備同時投入運行蝉站,滿足最大的補給水量。
三例吹、系統(tǒng)配置
系統(tǒng)由兩臺上位計算機和一套冗余PLC系統(tǒng)構(gòu)成捧颅。上位計算機系統(tǒng)采用工業(yè)級計算機構(gòu)成功能強大的監(jiān)測與控制系統(tǒng)景图,計算機上安裝Intellutiong公司的FIX7.0工業(yè)監(jiān)測與控制系統(tǒng)軟件,通過合理的系統(tǒng)設(shè)計和系統(tǒng)組態(tài)碉哑,實現(xiàn)對整個化學(xué)水處理工藝流程的動態(tài)監(jiān)視和控制挚币。通過上位計算機系統(tǒng)和強大的工業(yè)控制傳輸網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對整個生產(chǎn)工藝工程的自動化管理和控制扣典。
PLC選用正航公司A5系列PLC控制器妆毕,控制系統(tǒng)采用雙機熱備冗余方式,通過遠(yuǎn)程I/O的方式連接現(xiàn)場需要監(jiān)測與控制的點贮尖,遠(yuǎn)程I/O由通訊處理器和A5系列I/O模塊組成笛粘。冗余的主控制站可以保證系統(tǒng)的停機維護時間為零,最大限度的減少人對系統(tǒng)的干預(yù)湿硝。主控制系統(tǒng)熱備系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O控制站之間采用高性能的工業(yè)以太網(wǎng)總線傳輸網(wǎng)絡(luò)薪前,實現(xiàn)信息的可靠、安全关斜、穩(wěn)定的傳輸示括。
上位計算機系統(tǒng)安裝與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)屬國際標(biāo)準(zhǔn)痢畜,工業(yè)以太網(wǎng)已達到高傳輸安全性和可靠性要求叛始,現(xiàn)已廣泛用于程序維護、向MIS和MES系統(tǒng)傳遞工廠數(shù)據(jù)泡募、監(jiān)控描蹦、連接人機界面、記錄事件和告警票虎。工業(yè)以太網(wǎng)具有高傳輸速率(目前達到100M)仆阶、集線器技術(shù)的確定性、不需考慮網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)摔色、傳輸物理介質(zhì)多樣(雙絞線驯祖、光纖、同軸電纜)数辱、集線器的應(yīng)用可不考慮網(wǎng)絡(luò)的擴展等優(yōu)點彪御。
通過以太網(wǎng)絡(luò)將上位計算機系統(tǒng)和現(xiàn)場監(jiān)測與控制點緊密的結(jié)合為一個整體,構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)初藐。在這樣高速傳輸網(wǎng)絡(luò)上筋顽,可以很方便的利用PLC系統(tǒng)所特有的功能,實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的計算機在線遠(yuǎn)程診斷功能乍恐。
四评疗、控制功能
水處理系統(tǒng)所有控制閥采用就地和遠(yuǎn)程控制方式,即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過就地控制實現(xiàn)手動制水,保證機組鍋爐的可靠用水百匆∑鲂控制箱上選用3位選擇開關(guān),分別為就地開加匈、就地關(guān)存璃、遠(yuǎn)程控制。選擇遠(yuǎn)程控制時雕拼,控制閥由操作員在操作站上控制纵东。操作員可以在操作站對控制閥進行狀態(tài)監(jiān)視和動作控制,對控制閥的控制可分選擇自動和手動方式悲没。在自動方式時控制閥受PLC邏輯程序控制篮迎,在手動方式時控制閥由操作員直接在操作界面上點擊控制男图。
一級除鹽設(shè)備的投運和再生由PLC實現(xiàn)自動控制示姿,也可通過鍵盤和鼠標(biāo)在控制室內(nèi)的操作站上進行遠(yuǎn)方操作。一級除鹽設(shè)備的出水導(dǎo)電率超過規(guī)定值或周期制水量達規(guī)定值時揭凭,自動解列并報警源快,然后自動投入再生程序「┲兀混合離子交換器的投運和再生由PLC實現(xiàn)自動控制炫瘤,或者通過鍵盤和鼠標(biāo)進行遠(yuǎn)方操作。當(dāng)混合離子交換器出水導(dǎo)
電率和二氧化硅超過規(guī)定值夕锹,或周期制水量達規(guī)定值時枷配,自動解列并報警,然后自動投入再生程序檬桅。高效過濾器和活性碳過濾器由PLC實現(xiàn)自動控制物少,也可采用鍵盤和鼠標(biāo)在控制室內(nèi)的操作站上進行遠(yuǎn)方操作。當(dāng)其進出口壓差超過規(guī)定值芹寓,或周期制水量達規(guī)定值時东著,自動解列并報警,然后自動投入反洗程序妓唬。以上操作以前都由操作人員執(zhí)行铲瞎,執(zhí)行新系統(tǒng)后上述操作都可以不需要操作人員干預(yù)。
中間水箱水位由PLC實現(xiàn)自動控制(通過調(diào)節(jié)陽床入口調(diào)節(jié)閥)苫昌,使一級除鹽系統(tǒng)投運時中間水箱水位穩(wěn)定在正常位置颤绕。中間水泵啟停與中間水位聯(lián)鎖,低液位啟泵祟身、高液位停泵奥务,保證中間水泵的安全使用。
閥門、泵等的控制狀態(tài)顯示汗洒,自動/手動/就地操作和選擇聯(lián)鎖议纯。系統(tǒng)所有流量、壓力可在操作界面上實時監(jiān)視溢谤,原水流量瞻凤、陰床出口流量、混床出口流量顯示積算并作歷史紀(jì)錄世杀,可分別查看一級除鹽阀参、混床再生制水量。
系統(tǒng)控制每列除鹽裝置的投運瞻坝、停止和再生程序蛛壳、自動加酸加堿程序、自動/半自動啟動另一列除鹽裝置程序等牢簸。對于順控設(shè)置必要的分步操作骨矗、成組操作或單獨操作等,并有跳步渺类、中斷或旁路等操作功能烛储。系統(tǒng)投運以及活性炭清洗、一級除鹽再生和混床再生可由系統(tǒng)自動完成或操作員步延累换、步進手動干預(yù)棺玫,在操作站界面上顯示各步驟設(shè)定時間和剩余時間以及步進、步延指示等待插。
五竭撇、結(jié)束語
集團公司電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)全部改造完成后于2007年7月正式投運,經(jīng)過改造后自動化控制水平明顯提高捷妥,制水量由原先的平均每小時120m3提升到平均每小時140—160m3你义,完全保證了6臺發(fā)電機組的用水需要。由于控制水平的提高路影,制水過程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少诬像,起到了一定環(huán)保節(jié)能效果。系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡易的操作性使得控制中心值班室由原來的2人值班該為1人值班闸婴,大大節(jié)約了人力成本坏挠。
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