CS3000系統(tǒng)在化學(xué)水處理裝置中的應(yīng)用

丁紅軍

摘 要：化學(xué)水處理裝置在電廠的整體運(yùn)行中發(fā)揮著及其重要的作用，傳統(tǒng)的人工操作方式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，采用CS3000系統(tǒng)控制方式后，在很大程度上能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全程自動(dòng)化控制，達(dá)到提高水處理質(zhì)量、降低水處理成本的目的。本文介紹了CS3000系統(tǒng)在巴陵石化熱電事業(yè)部化學(xué)水處理裝置中的應(yīng)用情況，首先對(duì)化學(xué)水處理工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，然后簡(jiǎn)要分析了CS3000系統(tǒng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成、控制系統(tǒng)功能、控制系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：CS3000；化學(xué)水處理；順控

化學(xué)水處理裝置是熱電廠生產(chǎn)的重要組成部分，確保化學(xué)水處理設(shè)備可靠運(yùn)行和補(bǔ)給水質(zhì)量對(duì)熱電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。化學(xué)水處理裝置生產(chǎn)的除鹽水質(zhì)量不合格，在一定程度上會(huì)影響到設(shè)備的使用安全，縮短設(shè)備的使用時(shí)間，還可能造成設(shè)備腐蝕與結(jié)垢、鍋爐爆管等事故，對(duì)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成直接威脅。基于CS3000的熱電廠化學(xué)水處理裝置控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)化學(xué)水處理裝置除鹽水品質(zhì)的精確控制，并且減輕了運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度及儀表人員維護(hù)工作量，達(dá)到了提高生產(chǎn)效率、確保安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。巴陵石化熱電事業(yè)部老化學(xué)水處理裝置主設(shè)備為固定床，在實(shí)際運(yùn)行中存在著周期制水量低，制水酸、堿、水耗高，再生操作步驟復(fù)雜，再生效果不穩(wěn)定，受人為因素影響較大，且全部手動(dòng)操作，運(yùn)行人工成本高，儀表維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的人工操作方式、生產(chǎn)工藝和設(shè)備相對(duì)落后，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，因此，新建一套化學(xué)水處理裝置，控制系統(tǒng)采用CEMTUM CS3000（以下簡(jiǎn)稱CS3000），控制過(guò)程采用順控程序，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全程自動(dòng)化控制，達(dá)到集團(tuán)公司降低生產(chǎn)成本和能耗的目標(biāo)要求。

1 化學(xué)水處理裝置流程簡(jiǎn)介

新建的化學(xué)水處理裝置設(shè)計(jì)出力為500t/h，采用CS3000 DCS系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)，控制方式為自動(dòng)程序控制、遠(yuǎn)方手動(dòng)操作和就地控制箱操作相結(jié)合，能對(duì)化學(xué)水處理裝置進(jìn)行集中監(jiān)視、管理、自動(dòng)順序控制，機(jī)泵保護(hù)聯(lián)鎖和PID自動(dòng)調(diào)節(jié)并實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和記錄。該裝置主設(shè)備有4臺(tái)高效纖維過(guò)濾器，陽(yáng)雙室雙浮動(dòng)床（以下簡(jiǎn)稱陽(yáng)床）、陰雙室雙浮動(dòng)床（以下簡(jiǎn)稱陰床）、混床各3臺(tái)，均為并列運(yùn)行，母管制連接，可視工況進(jìn)行任意組合。

2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

CS3000 DCS控制系統(tǒng)是橫河電機(jī)繼CENTUM CS后開發(fā)的新一代產(chǎn)品，具有功能性、靈活性、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)由人機(jī)界面站、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站及相應(yīng)的Vnet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。化學(xué)水處理裝置系統(tǒng)硬件由一臺(tái)工程師站（ENG）、三臺(tái)操作員站（HIS）及一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站（FCS）組成，其中63號(hào)站兼作歷史站。

3 控制系統(tǒng)功能

3.1 化學(xué)水預(yù)處理系統(tǒng)

化學(xué)水預(yù)處理系統(tǒng)，主要由高效纖維過(guò)濾器通過(guò)除去水中的有機(jī)雜質(zhì)和懸浮物，進(jìn)一步降低原水濁度，保證進(jìn)水水質(zhì)符合離子交換系統(tǒng)要求。當(dāng)纖維過(guò)濾器出水濁度>1.0NUT或運(yùn)行時(shí)間到達(dá)96小時(shí)（可視工況在DCS上調(diào)整），CS3000控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，提醒運(yùn)行人員過(guò)濾器失效，要進(jìn)行停運(yùn)反洗了。高效纖維過(guò)濾器的運(yùn)行、停運(yùn)、反洗，全程通過(guò)CS3000系統(tǒng)進(jìn)行順序控制。

3.2 化學(xué)水除鹽系統(tǒng)

化學(xué)水處理裝置中的除鹽系統(tǒng)，包括一級(jí)脫鹽水系統(tǒng)和二級(jí)除鹽水系統(tǒng)（混床）。一級(jí)脫鹽水系統(tǒng)包括陽(yáng)床、除碳器、除碳水箱、除碳水泵和陰床。陽(yáng)床、陰床、混床的操作程序類似，都是：備用成床-運(yùn)行-失效落床-進(jìn)酸（堿）再生-置換-清洗-停床備用或投入運(yùn)行。下面以陽(yáng)床為例來(lái)說(shuō)明控制系統(tǒng)功能。陽(yáng)床投入運(yùn)行的過(guò)程是由CS3000控制系統(tǒng)在實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)由控制系統(tǒng)發(fā)出提示下完成的，保證絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)誤操作。當(dāng)累計(jì)制水量已接近陽(yáng)床失效終點(diǎn)時(shí)，CS3000控制系統(tǒng)發(fā)出提示報(bào)警，運(yùn)行人員依據(jù)出水導(dǎo)電度的結(jié)果結(jié)合人工化驗(yàn)結(jié)果判斷是否執(zhí)行停運(yùn)再生等后續(xù)操作，整個(gè)再生操作完全自動(dòng)執(zhí)行，無(wú)需人工參與。為了方便運(yùn)行人員操作和監(jiān)視，根據(jù)順控表做了相應(yīng)的程控圖。

3.3 除鹽水外供系統(tǒng)

化學(xué)水處理裝置中的除鹽水外供系統(tǒng)，主要是將除鹽水箱的合格除鹽水通過(guò)除鹽水泵送到鍋爐作為補(bǔ)給水和外單位使用，其特點(diǎn)是除鹽水泵不能停運(yùn)，除鹽水母管壓力為公司的A類指標(biāo)，所以可靠性要求非常高，由聯(lián)鎖保護(hù)邏輯控制和PID自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3.1 聯(lián)鎖保護(hù)邏輯控制

CS3000控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)邏輯全部由LC64邏輯控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，該模塊提供一個(gè)繪制邏輯圖的界面窗口。該聯(lián)鎖邏輯實(shí)現(xiàn)了三臺(tái)除鹽水泵的聯(lián)鎖控制功能，并且是電氣聯(lián)鎖和壓力聯(lián)鎖雙重聯(lián)鎖保護(hù)，以有效保障除鹽水母管壓力正常。

3.3.2 PID自動(dòng)調(diào)節(jié)

化學(xué)水處理裝置的除鹽泵共有三臺(tái)，為并列運(yùn)行方式，母管制連接，如果由運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)除鹽水母管壓力，工作量很大，運(yùn)行人員要頻繁調(diào)節(jié)才能保證供水正常，不利于安全生產(chǎn)，所以，除鹽水泵做自動(dòng)調(diào)節(jié)是非常有必要的。由于除鹽泵是母管制運(yùn)行方式，多臺(tái)泵同時(shí)投自動(dòng)，相互間會(huì)產(chǎn)生干擾，容易造成事故。如果三臺(tái)泵都做自動(dòng)調(diào)節(jié)，運(yùn)行時(shí)一臺(tái)泵手動(dòng)固定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，另外一臺(tái)運(yùn)行泵投自動(dòng)，就可以解決這個(gè)問(wèn)題。同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了故障狀態(tài)下的報(bào)警和自動(dòng)切除功能，為除鹽水壓力這一公司A類指標(biāo)提供保證。

4 控制系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

4.1 實(shí)現(xiàn)程控流程圖功能

CS3000控制系統(tǒng)中順控表的動(dòng)作步序操作人員是看不到的，順控走到了哪一步，操作人員也不知道，為了使程控部分的動(dòng)作過(guò)程更加直觀，該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了程控流程圖功能，順控表每一步動(dòng)作的條件和結(jié)果都可以在程控圖上顯示出來(lái)，而且和順控表的步動(dòng)作是一一對(duì)應(yīng)的，走到了哪一步會(huì)有相應(yīng)的箭頭閃爍表示，未完或已完成的步動(dòng)作則不閃爍加以區(qū)分，使運(yùn)行人員看起來(lái)更加直觀。運(yùn)行人員只需在流程圖上點(diǎn)擊一到兩個(gè)觸摸按鈕，就可實(shí)現(xiàn)化學(xué)水裝置床子的“一鍵式”運(yùn)行、停運(yùn)、再生，真正做到了全自動(dòng)運(yùn)行。

4.2 主設(shè)備狀態(tài)顯示

以前老化學(xué)水處理裝置主設(shè)備的狀態(tài)都是通過(guò)記錄本記錄的，運(yùn)行人員要投運(yùn)某臺(tái)主設(shè)備必須要看記錄本才知道哪些設(shè)備可以投運(yùn)，這樣一方面效率低下另一方面就是容易出錯(cuò)。新化學(xué)水處理裝置采用CS3000控制系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了高效纖維過(guò)濾器、陽(yáng)雙室雙浮動(dòng)床、陰雙室雙浮動(dòng)床、混床的運(yùn)行、停運(yùn)、反洗（再生）、失效、備用狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，運(yùn)行人員只需看流程圖畫面就可以看出各床子的運(yùn)行狀態(tài)，防止誤操。

4.3 交接班數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算

CS3000控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了交接班數(shù)據(jù)如除鹽水壓力平均值、酸堿消耗量、反洗用水量、再生用水量、制水量等關(guān)鍵指標(biāo)的自動(dòng)計(jì)算功能，到了交班的時(shí)候只需打開交接班畫面抄表即可，這些數(shù)據(jù)可保持一個(gè)班再進(jìn)行刷新，以便接班人員查對(duì)。

4.4 報(bào)警功能

由于報(bào)警控制臺(tái)空間限制，只能放54個(gè)光字牌，容納不了所有報(bào)警，所以將一些重要的報(bào)警如“廠用電中斷”等放在控制臺(tái)作為外報(bào)警，一些相對(duì)來(lái)說(shuō)重要程度低的報(bào)警作為CS3000控制系統(tǒng)內(nèi)報(bào)警。報(bào)警發(fā)生時(shí)在61號(hào)操作員站上做了報(bào)警推圖，就是有內(nèi)報(bào)警發(fā)生時(shí)立即切換到報(bào)警畫面，并送出一個(gè)硬接點(diǎn)到報(bào)警臺(tái)的“DCS內(nèi)報(bào)警”光字牌上，同時(shí)發(fā)聲光信號(hào)，以引起運(yùn)行人員注意。

5 應(yīng)用效果

以前老化學(xué)水裝置在運(yùn)行時(shí)，人為因素對(duì)運(yùn)行參數(shù)的影響很大，每個(gè)人的操作方式不同，技術(shù)層次不同，產(chǎn)生的效益也不同，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)難以控制，難以形成一種固定的運(yùn)行模式。現(xiàn)在，新化學(xué)水處理裝置采用CS3000系統(tǒng)控制方式后，由于有一套固定的順控模式控制運(yùn)行方式，人為干預(yù)因素大為減少，再生酸、堿、水耗率明顯降低，再生成功率明顯提高，浮動(dòng)床的周期制水量明顯增加，運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大為降低，同時(shí)，也降低了人工成本，減輕了儀表維護(hù)的工作量。

6 結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)水處理裝置采用CS3000控制系統(tǒng)運(yùn)行后，系統(tǒng)的自動(dòng)控制達(dá)到了預(yù)期的效果，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，儀表維護(hù)量大為減少，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的全程自動(dòng)化控制，運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度大為降低，并在節(jié)能降耗方面起著積極的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫本達(dá)，楊寶紅.火力廠水處理實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.