電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)作為電廠輔機程控系統(tǒng)的重要組成部分，其運行關(guān)系到整個鍋爐的安全性與生產(chǎn)的連續(xù)性，并影響著整個電廠的工作安全性和機組的使用壽命。
隨著化學(xué)水處理工藝的不斷更新變化，復(fù)雜程度越來越高，對系統(tǒng)自動控制的要求也越來越嚴(yán)格。一般電廠化學(xué)水處理自動控制系統(tǒng)都采用以PLC（可編程邏輯控制器）為主，結(jié)合現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，功能包括對化學(xué)水處理過程的自動化控制、狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、實時報警、統(tǒng)計打印等。
基于和利時公司HOLLiAS LK PLC的化學(xué)水處理系統(tǒng)應(yīng)用解決方案充分發(fā)揮了HOLLiAS LK PLC在可靠性、易用性、靈活性等方面技術(shù)的優(yōu)勢。與常規(guī)控制方案相比，具有控制功能更強大、控制水平更高、開放性更優(yōu)秀等方面特點?！?/FONT>
2 電廠化學(xué)水處理子系統(tǒng)
電廠的水處理系統(tǒng)一般包含三個子系統(tǒng)：鍋爐補給水系統(tǒng)、凝結(jié)水處理系統(tǒng)、綜合水（廢水）系統(tǒng)。
?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。
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。凝結(jié)水精處理及樹脂再生系統(tǒng)包括混床、樹脂捕捉器、再循環(huán)泵、旁路及單元內(nèi)所有的管道、管件、閥門、就地儀表等；水汽取樣分析系統(tǒng)包括熱力系統(tǒng)的水汽取樣分析系統(tǒng)和凝汽器檢漏取樣分析系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)水汽取樣分析系統(tǒng)由高溫高壓架、儀表盤組成。凝汽器檢漏取樣分析系統(tǒng)由檢漏取樣架和分析儀表盤組成；化學(xué)加藥系統(tǒng)由三部分組成：給水及凝結(jié)水加氨系統(tǒng)；給水加聯(lián)氨系統(tǒng)；爐水加磷酸鹽系統(tǒng)。
?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。
1、鍋爐補給水處理
其主要目的是將天然水在進入汽水系統(tǒng)之前除去水中的雜質(zhì),一般流程為:天然水→ 混凝沉淀→ 過濾→ 離子交換→ 補給水。主要的控制過程如下：
混凝沉淀：除去水中的小顆粒懸浮物和膠質(zhì)體物質(zhì)，有化學(xué)混凝和電混凝兩種方式。
過濾處理：除去混凝處理后的水中殘留的少量懸浮物，常采用石英砂或無煙煤或直接過濾。
化學(xué)除鹽：脫除清水含鹽(金屬離子和酸根)，使之成為可供鍋爐使用的無鹽水。包括陽離子交換，去CO2，陰離子交換，混合離子交換等。
主要控制：濾池、澄清池、加藥設(shè)備、過濾器、陽床、陰床、混床、水箱、泵、風(fēng)機、酸堿儲存和計量設(shè)備等?！?/FONT>
2、凝結(jié)水處理
凝結(jié)水處理系統(tǒng)包括凝結(jié)水精處理系統(tǒng)和體外再生系統(tǒng)。一般由高速混床、陽樹脂再生罐、陰樹脂再生罐、再循環(huán)泵、樹脂存儲罐、混脂罐、酸堿設(shè)備、沖洗水泵、風(fēng)機等組成。凝結(jié)水處理系統(tǒng)中的設(shè)備大都是周期性工作的，要求定時進行還原和再生。
i. 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)：
■ 前置過濾器
前置過濾器的工作狀態(tài)有“備用”、“運行”、“沖洗”三種狀態(tài)?！皞溆谩睜顟B(tài)是過濾器處于靜止?fàn)顟B(tài)，要經(jīng)投運程序后才具備運行條件?！斑\行”狀態(tài)是過濾器正常制水?！皼_洗”狀態(tài)是過濾器運行失效后進行反洗等一系列程序。操作方式分為全自動、步進/ 退、點操三種方式。全自動控制按備用—運行—沖洗—備用的順序循環(huán)進行。步進/ 退可以任意啟動某一具體步序，該步結(jié)束后自動停止。每臺設(shè)備只能處于一種狀態(tài)之下。反洗水泵在反洗時一備一用。當(dāng)?shù)谝慌_水泵啟動失效時自動啟備用泵并報警，程序不中斷，當(dāng)備用泵也失效時，系統(tǒng)報警，程序中斷。一次門是帶定位器的調(diào)節(jié)閥，該閥開度大小的調(diào)節(jié)在CRT/TFT畫面上以手操方式實現(xiàn)。
■ 混床和再生設(shè)備
混床和再生設(shè)備的工作狀態(tài)有“備用”、“運行”、“樹脂輸送”、“再生”。備用狀態(tài)表示混床處于靜止?fàn)顟B(tài)，床內(nèi)為有效樹脂。運行狀態(tài)表示混床經(jīng)升壓、投運等一系列程序后進入穩(wěn)定制水狀態(tài)。樹脂輸送表示混床失效樹脂送入陽再生塔，再生好的樹脂送回混床。再生表示再生設(shè)備內(nèi)的樹脂進行一系列的再生處理。防止樹脂輸送時混淆兩份樹脂，保證在充分的條件下開始再生，必須建立以下輔助標(biāo)志：“允許樹脂輸送”和“允許再生”。
ii. 再生系統(tǒng)：
再生系統(tǒng)的控制方式與前置過濾器系統(tǒng)的控制方式基本相同。
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。一般情況下，廢水不作為回收利用的對象，只進行達(dá)標(biāo)水處理排放。工藝比鍋爐補給水系統(tǒng)、凝結(jié)水處理系統(tǒng)簡單，不再贅述。
目前發(fā)電廠水處理的典型工藝有：
離子交換法
離子交換法，即利用離子交換樹脂將水中溶鹽的離子吸收。經(jīng)過一定時間的運行以后，離子交換樹脂會失效，這時就需要停止運行以對樹脂進行再生（還原），以便使樹脂可以重新使用（陽離子交換樹脂失效時，使用酸進行再生，陰離子交換樹脂失效時，使用堿進行再生) ?！?/FONT>
RO（Reverse Osmosis）反滲透技術(shù)
RO（Reverse Osmosis）反滲透技術(shù)，是先進和節(jié)能的脫鹽技術(shù)，其原理是利用高分子材料經(jīng)過特殊工藝制成的半透膜，它只容許水分子通過，而不容許溶質(zhì)通過。在高壓泵的壓力作用下，原水中的水壓超過滲透壓，水分子則透過半透膜進入另一側(cè)，從而獲得除鹽水、純凈水。而原水中的溶解和非溶解的無機鹽、重金屬離子、有機物、菌體、膠體等物質(zhì)均無法通過半透膜，被截留在濃水中。
EDI (ElectroDeIonization ) 填充床電滲析，又稱電去離子法，是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)相結(jié)合的水處理技術(shù)。利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而導(dǎo)致的脫鹽不徹底，利用電滲析極化而發(fā)生水電離產(chǎn)生Ｈ+和ＯＨ-離子實現(xiàn)樹脂自再生來克服樹脂失效后通過化學(xué)藥劑再生的缺陷，是20世紀(jì)80年代以來逐漸興起的新技術(shù)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，EDI技術(shù)已經(jīng)在北美及歐洲占據(jù)了相當(dāng)部分的市場。
表1 給出了離子交換、反滲透、電去離子三種典型化學(xué)水處理工藝的比較。從表中可以看到，從處理技術(shù)的先進性、處理效果、對環(huán)境的污染等方面電去離子法相對于另外兩種方法具有明顯的優(yōu)勢，發(fā)展前景廣闊，但由于其項目的前期資金投入比較多，對原水水質(zhì)要求較高和其他方面的因素，在國內(nèi)電廠化學(xué)水處理工藝上應(yīng)用范圍還很有限。離子交換法和反滲透法需要的項目前期資金投入相對較少，而且在國內(nèi)應(yīng)用比較普遍、工藝比較成熟。
|
比較項目 |
傳統(tǒng)除鹽方式 |
改良的除鹽方式 |
綠色的除鹽方式 |
|
處理方法 |
離子交換 |
反滲透，RO |
電除鹽，EDI |
|
項目初期投資 |
低 |
中 |
高 |
|
運行費用 |
高 |
中 |
低 |
|
環(huán)境污染程度 |
高 |
中 |
無 |
|
進水水質(zhì)要求 |
低 |
中 |
高 |
|
出水連續(xù)性 |
低 |
中 |
高 |
|
產(chǎn)水率 |
低 |
中 |
高 |
|
出水水質(zhì) |
低 |
中 |
高 |
目前，離子交換法化學(xué)水處理工藝在電廠中應(yīng)用最為普遍，其控制系統(tǒng)主要是通過對水處理設(shè)備，以及相關(guān)的閥門、水泵等設(shè)備的控制，實現(xiàn)整個化學(xué)水處理流程的整體投運、設(shè)備切換、清洗再生和整體停運等工序的自動控制。
? 型號：LK210 支持冗余
? 處理器主頻：533 MHz
? 存儲器：用于程序：16MB；用于數(shù)據(jù)：64MB＋1MB掉電保持
? 指令執(zhí)行時間：位操作，最小0.013μs；字操作，最?。?.013μs；浮點數(shù)加法，最小：0.2μs
? I/O點容量：數(shù)字量通道，最大57344；模擬量通道，最大3584
? 通信接口：2路以太網(wǎng)接口、2路PROFIBUS-D總線接口，2路串行接口
? 支持冗余、支持帶電插拔
? 供電電壓：20.4～28.8VDC
? 支持多任務(wù)運行，最多支持32個任務(wù)
|
序號 |
模塊名稱 |
型號及規(guī)格 |
數(shù)量 |
|
控制站（DI:260 DO:162 AI:66 RTD: | |||
|
1 |
電源模塊 |
LK910,電源模塊，輸入120/230VAC，輸出24VDC， |
6 |
|
2 |
CPU模塊 |
LK210,冗余CPU模塊，533MHZ，位指令0.013ms/K，程序 |
2 |
|
3 |
通信接口模塊 |
LK231,PROFIBUS-DP通信接口模塊 |
5 |
|
4 |
16點數(shù)字量輸入模塊 |
LK610,16通道數(shù)字量輸入模塊，12/24V DC，漏型 |
17 |
|
5 |
16點數(shù)字量輸出模塊 |
LK710,16通道常開晶體管輸出模塊，24V DC |
11 |
|
6 |
8點模擬量輸入模塊 |
LK411,8通道模擬量輸入模塊，16位，電流信號 |
9 |
|
7 |
4點模擬量輸出模塊 |
LK511,4通道模擬量輸出模塊，12位，電流信號，隔離 |
4 |
|
8 |
6點熱電阻輸入模塊 |
LK430，6點熱電阻， |
4 |
|
9 |
本地背板 |
LK121,本地背板，冗余CPU插槽，10 IO槽 |
1 |
|
10 |
擴展背板 |
LK111,本地背板，10 IO槽 |
4 |
|
11 |
擴展電纜 |
LKX002 |
2 |
|
12 |
占空模塊 |
LKC131 |
3 |
|
13 |
LK I/O端子矮蓋板 |
LKC110 |
48 |
|
14 |
I/O端子矮蓋板透明標(biāo)簽 |
LKL022 |
48 |
|
15 |
I/O底板編碼銷轉(zhuǎn)動工具 |
LKF003 |
1 |
本軟件系統(tǒng)是以微軟公司的Windows 2000/Windows XP為工作平臺使用和利時公司FacView 監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)出來的，全中文組態(tài)，功能強大，易學(xué)易用，完全開放。
運行人員可通過計算機對整個化學(xué)水處理系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)過程狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、實時圖形監(jiān)視、實時報警、統(tǒng)計打印等。即運行人員在控制室就可以對報表、圖形實時查詢，對生產(chǎn)情況進行了解并作出指導(dǎo)，實現(xiàn)生產(chǎn)管理自動化，并可與上位機聯(lián)網(wǎng)通訊，提高全廠自動化水平。
化學(xué)水處理系統(tǒng)控制方式設(shè)計為現(xiàn)場設(shè)備就地手動控制、遠(yuǎn)程手動控制、遠(yuǎn)程自動控制三種控制模式。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。控制箱上選用3位選擇開關(guān)，分別為就地開、就地關(guān)、遠(yuǎn)程控制。選擇遠(yuǎn)程控制時，控制閥由操作員在操作站上控制。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。在自動方式時控制閥受PLC邏輯程序控制，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。
具體控制程序設(shè)計包括：
正常制水程序控制
水箱水位控制
制水設(shè)備自動切換投運的控制
機械過濾器的清洗、自動切換控制
除鹽與反洗、再生的全自動周期運行控制
陰床、陽床的再生程序控制
混床再生的自動周期運行控制
加酸、加堿系統(tǒng)控制
廢酸、廢堿中和系統(tǒng)控制
壓縮空氣系統(tǒng)控制
其他控制功能
閥門、泵等的控制狀態(tài)顯示，自動/手動/就地操作和選擇聯(lián)鎖。系統(tǒng)所有流量、壓力可在操作界面上實時監(jiān)視，原水流量、陰床出口流量、混床出口流量顯示積算并作歷史紀(jì)錄，可分別查看一級除鹽、混床再生制水量。
? 系統(tǒng)先進、可靠、性能價格比高
? 系統(tǒng)自動化水平高，有利于保證生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定和出水水質(zhì)的穩(wěn)定性
? 系統(tǒng)控制方式多樣，具有完善的聯(lián)鎖、保護功能，自適應(yīng)能力強
? 系統(tǒng)運行方式多樣，設(shè)置有程控、步進、單操、就地手動等功能
? 上位監(jiān)控軟件功能豐富、完備，操作靈活、維護方便
? 優(yōu)良的開放性和可擴展性，預(yù)留與其他系統(tǒng)的通訊接口
作為電廠工藝流程中的重要的環(huán)節(jié)，化學(xué)水處理系統(tǒng)自動控制在整個電廠的自動控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的地位。它的工作狀態(tài)將直接影響整個鍋爐系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟性，并影響到整個電廠的工作穩(wěn)定性與可靠性。本文總結(jié)了和利時公司HOLLiAS LK PLC在化學(xué)水處理自動控制系統(tǒng)中的項目實踐經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上完善了系統(tǒng)設(shè)計和功能，為保證整套水處理設(shè)備安全、高效、穩(wěn)定運行提供了更加合理的解決方案，具有很好的借鑒和推廣價值。
[ 1 ] 王平洋，電力系統(tǒng)自動化與智能技術(shù)[J]，電力系統(tǒng)自動化
[ 2 ] 林濟群、錢學(xué)裘，發(fā)電廠智能監(jiān)控系統(tǒng)[J]，中國電力,
[ 3 ] 方承遠(yuǎn)，《工廠電器控制技術(shù)》，機械工業(yè)出版社
[ 4 ] 顧戰(zhàn)松，《可編程控制器原理與應(yīng)用》，國防工業(yè)出版社
[ 5 ] 和利時公司，HOLLiAS LK大型可編程控制器硬件手冊，2008
（轉(zhuǎn)載）
