北京燕山石化公司動(dòng)力事業(yè)部 劉松青
摘 要：電站水處理系統(tǒng)廢水外排需要達(dá)標(biāo)排放，廢水處理采用計(jì)算機(jī)控制，控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)，硬件采用工控機(jī)和嵌入式控制器，軟件采用通用組態(tài)軟件iFIX。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，簡單可靠，維修方便，現(xiàn)場設(shè)備可實(shí)現(xiàn)三地控制。加堿程序采用模擬人工加堿方式。
關(guān)鍵詞：水處理；計(jì)算機(jī)控制；組態(tài)
結(jié)垢是影響鍋爐壽命的主要因素，因此鍋爐對水質(zhì)的要求比較高。低壓和中壓鍋爐對水質(zhì)要求稍低而高壓鍋爐對水質(zhì)要求非常高。凡能導(dǎo)致鍋爐、給水系統(tǒng)及其他熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢及引起汽水共騰現(xiàn)象，使離子交換樹脂中毒的雜質(zhì)如溶解氧、可溶性二氧化硅、鐵以及余氯等都應(yīng)大部分或全部除去。在鍋爐水處理中，鍋爐補(bǔ)充水的離子交換水處理是最基本和最重要的水處理方法，但離子交換樹脂失效后必須加堿或加酸進(jìn)行還原，要產(chǎn)生大量的酸堿廢水，直接外排不但污染環(huán)境，而且費(fèi)用高昂。
酸堿廢水處理方法
廢水排放的國家標(biāo)準(zhǔn)為PH值在6.0～8.5之間，因而廢水處理的基本方法是酸性水加堿，堿性水加酸，即廢水中和處理，使廢水的PH值達(dá)標(biāo)。理想的情況是采用在線處理，即一邊排放，一邊根據(jù)檢測到的PH值加酸或加堿，達(dá)到中性水的標(biāo)準(zhǔn)。但由于受到來水水質(zhì)及PH值檢測滯后等因素的影響，目前國內(nèi)還沒有成功應(yīng)用的案例?，F(xiàn)在普遍采用靜態(tài)處理方法，即將化學(xué)廢水集中到處理池子中，當(dāng)池子的液位達(dá)到一定高度時(shí)進(jìn)行中和處理。
根據(jù)陰陽床還原水的特點(diǎn)，陽床多于陰床，處理池中廢水一般呈酸性，加適當(dāng)堿進(jìn)行中和即能達(dá)標(biāo)。怎樣加堿加多少堿，是研究的主要問題。
過去的方法靠人工加堿，由于沒有在線PH計(jì)，加堿過程只能憑感覺，不是加多了就是加少了。因此我單位提出對原系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用計(jì)算機(jī)控制加堿過程，加堿量由計(jì)算機(jī)根據(jù)在線PH值自動(dòng)進(jìn)行。由于每天處理的廢水量大，要求每池廢水處理的時(shí)間越短越好，即要求加完堿后，池中很快混合均勻。混合的方法有池中加攪拌機(jī)攪拌、池中加爆氣頭進(jìn)行攪拌，或者加循環(huán)泵使水循環(huán)，堿不但在管道中混合均勻，而且經(jīng)過池中的循環(huán)達(dá)到均勻。
酸堿廢水處理原理
鍋爐水處理系統(tǒng)的酸堿廢水處理現(xiàn)場和操作室之間距離比較遠(yuǎn)，強(qiáng)電控制柜放在現(xiàn)場控制室，為了防止干擾計(jì)算機(jī)通過中間繼電器去控制。酸堿廢水處理現(xiàn)場由處理池、貯水池、堿罐、加堿泵、用于處理池?cái)嚢璧难h(huán)泵或風(fēng)機(jī)、用于處理池和貯水池之間的倒水泵、電動(dòng)閥門以及各種測量儀表組成。
需要檢測的數(shù)據(jù)是處理池和貯水池的液位、堿罐液位、管道PH值、池子PH值、外排PH值和流量。需要控制的設(shè)備是循環(huán)液下泵或風(fēng)機(jī)、倒水泵、加藥計(jì)量泵和電動(dòng)閥門?？刂葡到y(tǒng)原理如圖1所示。
測量數(shù)據(jù)直接進(jìn)入控制器中，各種電機(jī)的控制是由控制器的開關(guān)量輸出控制中間繼電器的吸合，再由中間繼電器的常開觸點(diǎn)控制現(xiàn)場控制柜的各回路的接觸器動(dòng)作，從而啟動(dòng)或停止各設(shè)備工作。同時(shí)接觸器的一對常開觸點(diǎn)閉合，反饋給繼電器柜的輸入繼電器，中間繼電器的觸點(diǎn)作為控制器的開關(guān)量輸入，輸入給計(jì)算機(jī)用以判斷設(shè)備是否可靠啟動(dòng)，以及判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
各設(shè)備的操作可以在三個(gè)地方操作，計(jì)算機(jī)屏幕上通過鼠標(biāo)操作；現(xiàn)場控制柜面板上的操作；設(shè)備旁的操作按鈕操作。
控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件配置
系統(tǒng)采用上下位機(jī)的控制方式。上位機(jī)采用工業(yè)PC，與下位機(jī)采用485進(jìn)行通信，上位機(jī)主要完成工藝流程畫面的顯示，實(shí)時(shí)采集各點(diǎn)的參數(shù)值，并在畫面上動(dòng)態(tài)顯示實(shí)際值，自動(dòng)保存各點(diǎn)值，自動(dòng)報(bào)警、統(tǒng)計(jì)打印、報(bào)表等。下位機(jī)采用臺灣泓格的8811嵌入式采集控制器，它由各種AI、AO、DI、DO等卡件組成?，F(xiàn)場信號經(jīng)過線纜，傳輸?shù)叫盘柼幚砜?，處理成便于?jì)算機(jī)處理的1～5V直流信號，A/D轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過485上傳給上位機(jī)。對調(diào)節(jié)回路各回路的輸入信號與上位機(jī)下傳的給定信號進(jìn)行比較，如果超出設(shè)定的調(diào)節(jié)偏差范圍，則按照上位機(jī)下傳的PID系數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，結(jié)果經(jīng)輸出模塊處理后去控制調(diào)節(jié)閥。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)的監(jiān)控軟件采用Interllution公司的iFIX2.6版本，它是基于多任務(wù)、多平臺、實(shí)時(shí)性好、開放性好的集成軟件包。iFIX集成了COM/DCOM、OPC、VBA、ActiveX等軟件技術(shù)，使所有的應(yīng)用組件都可以無縫集成到一個(gè)系統(tǒng)中，并且數(shù)據(jù)可以很方便地在網(wǎng)絡(luò)上共享。臺灣泓格不但提供了控制器的測試軟件，而且免費(fèi)提供了與iFIX的接口程序。系統(tǒng)采用組態(tài)軟件iFIX產(chǎn)品，經(jīng)過二次開發(fā)，結(jié)合這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)組態(tài)為所需的各種功能模塊，完成相應(yīng)的任務(wù)。組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)、歷史數(shù)據(jù)庫組態(tài)、回路組態(tài)、流程圖組態(tài)、報(bào)警組態(tài)等。
在iFIX監(jiān)控軟件中對8811組態(tài)也是比較方便的，主要包括：
● 通道定義，即定義iFIX的SCADA節(jié)點(diǎn)和過程硬件之間的通訊途徑，包括網(wǎng)絡(luò)硬件的波特率和其他的通訊設(shè)值。
● 設(shè)備定義，即定義單個(gè)設(shè)備，所指定的硬件類型和其他設(shè)備不同的配置。包括設(shè)備名、設(shè)備地址、設(shè)備型號。
● Poll(輪詢)記錄定義，在一個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)塊里，定義指定的參數(shù)。包括初始地址和數(shù)據(jù)類型，以及輪詢時(shí)間和等待時(shí)間的定義。
控制系統(tǒng)的主要功能
● 對處理池液位、酸度、電機(jī)電流等參數(shù)進(jìn)行檢測、監(jiān)視；
● 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)工藝流程顯示功能，即系統(tǒng)操作、控制的主畫面，在該畫面上實(shí)時(shí)顯示各閥門的開啟狀態(tài)，切換是否成功，泵是否打開，對于控制點(diǎn)，顯示該點(diǎn)的設(shè)定值和實(shí)際值，液位高低等；
● 系統(tǒng)可自動(dòng)對采集的信號進(jìn)行運(yùn)算，并輸出相應(yīng)的控制量；
● 根據(jù)操作前相應(yīng)的設(shè)定值自動(dòng)控制設(shè)備的正常運(yùn)行，具有手動(dòng)自動(dòng)切換；
● 可以顯示PH值隨加藥量和時(shí)間的變化曲線；
● 以畫面方式和聲光信號方式對各種參數(shù)越限或設(shè)備狀態(tài)異常進(jìn)行報(bào)警；
● 可根據(jù)用戶的要求自動(dòng)生成日報(bào)表、月報(bào)表及其他表格，同時(shí)選擇畫面上的打印按鈕打印報(bào)表。報(bào)表保存時(shí)間根需要確定，并可隨時(shí)查詢和打印自動(dòng)加堿的全過程參數(shù)。
廢水的自動(dòng)化中和處理
每次處理池處理的廢水達(dá)幾百噸，初始PH值相差很大，并且水中的沉淀物也不一樣，很難采用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)方式進(jìn)行加堿，可以采用模擬人工加堿方式進(jìn)行。加堿前使廢水混合均勻，測量PH值，根據(jù)PH值加堿，混合均勻后再判斷，直到水質(zhì)合格。
廢水中和處理的過程是，當(dāng)處理池達(dá)到給定的水位時(shí)，啟動(dòng)壓縮機(jī)，池中爆氣頭開始爆氣，進(jìn)行攪拌，混合均勻后(時(shí)間長短可以設(shè)定)，測量池中PH值。如果池中呈酸性，程序控制自動(dòng)加堿使之中和，使PH值達(dá)到6～8.5之間的排放標(biāo)準(zhǔn)。如果PH值大于8.5時(shí)從貯水池抽酸性水或?qū)⑻幚沓氐膲A性水抽一部分到貯水池，再從陽床進(jìn)一部分酸性水，充分混合達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，啟動(dòng)排放閥排放。圖2為自動(dòng)加堿程序框圖。
結(jié)束語
該系統(tǒng)已在電站的廢水中和處理改造中得到應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期效果，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平，該系統(tǒng)還可可應(yīng)用到電站、制藥、紡織等行業(yè)。
參考文獻(xiàn)
1. 余經(jīng)海.工業(yè)水處理技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社,1998.11
2. 謝松云,張建等.熱處理過程控制中小型集散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)
現(xiàn).測控技術(shù),2000.8
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