4×630MW機組樹脂再生智能監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

國能浙江寧海發(fā)電有限公司 姚 堯 汪 嵐

國能浙江寧海發(fā)電有限公司4×630MW機組中每2臺機組公用一套精處理樹脂再生系統(tǒng)，樹脂采用體外“三塔法”再生方式，分離塔為高塔模式。4×630 MW機組為汽包爐，爐內(nèi)加藥采用AVT處理，即加入氨（水）以控制凝結(jié)水和給水pH。為保證爐水和蒸汽品質(zhì)，高速混床采取氫型運行方式，由于大量氨水的加入且大部分陰陽樹脂使用年限超6年，樹脂性能有所下降，高速混床制水運行周期較短（周期制水量100000m3以內(nèi)），精處理樹脂再生頻率較高，單月一套再生系統(tǒng)需再生樹脂約18套，再生系統(tǒng)基本處于連續(xù)運行狀態(tài)。由于再生過程無可靠地監(jiān)控手段，再生期間運行人員需時刻關(guān)注現(xiàn)場再生情況，運行勞動強度大。

1 精處理樹脂再生存在的問題

高速混床內(nèi)失效的陰陽混合樹脂從混床內(nèi)輸出不徹底，殘留部分失效樹脂與再生好的樹脂混合制水，導(dǎo)致離子交換量減少，制水周期縮短；目前的陽陰樹脂比例為2.7：2，失效的陰陽混合樹脂在分離塔內(nèi)再生分離后，混脂層或陽樹脂層有可能高于陰樹脂輸出管下沿，導(dǎo)致部分陽樹脂輸送到陰塔再生，導(dǎo)致再生時陰塔中有部分陽樹脂，再生交叉污染，使再生效果不理想，影響制水周期；再生自動化水平低，再生過程需人為就地判斷干預(yù)再生過程，無法自動控制樹脂輸送終點；無法根據(jù)陰陽樹脂量來自動計算酸堿再生需要量；無法判斷陰、陽塔內(nèi)樹脂輸送是否徹底，輸送過程需運行人員時刻關(guān)注樹脂層面情況，導(dǎo)致凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng)運行人工勞動強度大。

2 精處理再生問題解決方案以及智能化研發(fā)改造方案

2.1 混床樹脂輸送不徹底原因及解決方案

現(xiàn)場檢測結(jié)果顯示，每次失效樹脂輸出后高混內(nèi)有殘留樹脂，失效樹脂輸送不徹底，不滿足標準要求。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)存在的原因如下：

#1機精處理、#2精處理、精處理再生系統(tǒng)物理位置布置不合理，不是對稱布置，導(dǎo)致兩臺機組精處理樹脂輸送管路不一樣長，#2機組比#1機組輸送管路長70米左右，樹脂輸送管線最長達到150米、最短才70米左右，從而導(dǎo)致輸送阻力不一樣；壓力未調(diào)整前，混床樹脂空氣傳送壓力只有0.3MPa左右且輸送時間才14分鐘，空氣輸送結(jié)束后（絕大部分樹脂由空氣輸送期間完成），混床內(nèi)的水位沒有降到水帽下方，周圍還有大量樹脂未輸送，即使后續(xù)的水汽輸送也無法徹底輸送徹底。

如輸送過程中要克服管阻、彎頭以及分離塔落差的影響，通過計算樹脂輸送壓力需達到0.35MPa以上且空氣輸送時間需調(diào)整到16分鐘，綜合考慮兩臺機組樹脂輸送壓力和時間，同時考慮避免壓力太大,導(dǎo)致#1機組輸送傳送過程存在干輸?shù)娘L(fēng)險（干輸會導(dǎo)致樹脂碰碎），輸送壓力調(diào)整到0.35MPa（減壓閥后的壓力），壓力和輸送時間調(diào)整后，經(jīng)多次樹脂輸送后檢查，高混內(nèi)的樹脂輸送完全徹底，樹脂也不存在干干輸現(xiàn)象。由此說明目前所執(zhí)行的失效樹脂輸送步序及參數(shù)設(shè)計合理。

2.2 樹脂圖像識別改造方案

目前國能浙江寧海發(fā)電有限公司凝結(jié)水精處理分離塔內(nèi)失效的陰陽混合樹脂分離與陰陽樹脂輸送過程無可靠的監(jiān)控手段，需運行人員現(xiàn)場觀察窺視孔內(nèi)的樹脂分層面及分層效果，人工干預(yù)陰陽樹脂輸出終點，進酸堿量無法精確控制等。為解決該問題研制開發(fā)了樹脂輸送圖像識別及智能控制技術(shù)產(chǎn)品，能自主準確可靠地判斷陰陽樹脂輸出終點；能對樹脂反洗分層效果的自主監(jiān)視；能自主判斷樹脂分離和輸出終點給PLC；能自主監(jiān)測陽、陰塔監(jiān)控陽陰樹脂輸送情況；能自主計算再生所需的酸堿用量。

智能監(jiān)控系統(tǒng)由圖像采集單元、圖像智能識別單元、樹脂輸送控制單元三個部分及附屬配電通信單元組成。界面圖像采集單元負責(zé)采集樹脂分離與輸送的實時圖像；界面圖像智能識別單元對采集的樹脂圖像進行實時分析，識別樹脂界面的位置并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出控制指令；樹脂輸送控制單元在上述兩個單元間起傳輸通信信號的作用，同時負責(zé)執(zhí)行控制指令。附屬配電通信單元為其它單元供電，同時轉(zhuǎn)發(fā)通信信號。

圖1 圖像采集單元

圖像采集單元設(shè)置在分離塔、陰塔、陽塔共7個窺視鏡(A、B、C、D、E、F、G，下稱A-G)的對面，包括攝像機及LED補光裝置(A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1，下稱A1-G1)，用于采集樹脂分離及輸送過程中對應(yīng)窺視鏡(A-G)的樹脂實時圖像。所述圖像采集單元通過PLC通訊與圖像智能識別單元通訊連接，傳輸至圖像智能識別單元分析并保存。

圖像采集單元其特征在于：包括攝像機及LED補光裝置(A1-G1)，所述攝像機及LED補光裝置(A1-G1)設(shè)置在分離塔、陰塔、陽塔7個窺視鏡(A-G)的正對面，攝像機是具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的高清夜景攝像機、LED補光燈位于攝像機的兩側(cè)呈兩個條形分布；分離塔上部窺視鏡(A)正對面的攝像機及LED補光裝置(A1)用于監(jiān)控分離塔上部的樹脂總量、分離塔中部窺視鏡(B)正對面的攝像機及LED補光裝置(B1)用于監(jiān)控分離塔中部的陰陽樹脂的分層情況、分離塔下部窺視鏡(C)正對面的攝像機及LED補光裝置(C1)用于監(jiān)控分離塔下部的樹脂分離輸送終點、陰塔上部窺視鏡(D)正對面的攝像機及LED補光裝置(D1)用于監(jiān)控陰樹脂總量、陰塔下部窺視鏡(E)正對面的攝像機及LED補光裝置(E1)用于監(jiān)控陰樹脂輸送至陽塔時的輸送終點、陽塔上部窺視鏡(F)正對面的攝像機及LED補光裝置(F1)用于監(jiān)控陽樹脂總量及混合后的樹脂總量、陽塔下部窺視鏡(G)正對面的攝像機及LED補光裝置(G1)用于監(jiān)控樹脂輸送至混床的輸送終點。

圖像智能識別單元包括千兆交換機(H)和安裝在千兆交換機(H)內(nèi)的樹脂圖像智能識別軟件，千兆交換機(H)運行樹脂圖像智能識別軟件對樹脂圖像進行捕捉、識別、分析。圖像智能識別單元獲得由PLC(J)發(fā)送的圖像識別信號后，開始采樣樹脂圖像進行實時分析以識別圖像中陰/陽樹脂的百分比占比。然后將識別占比結(jié)果數(shù)值實時發(fā)送至識別控制柜(I)，最后識別控制柜(I)接收到數(shù)值后進行判斷并執(zhí)行相應(yīng)的樹脂輸送工作。

具體流程如下：首先，啟動樹脂自動再生控制智能視頻識別系統(tǒng)，由圖像采集單元實時采集視頻，通過通訊單元傳輸至智能視頻分析單元并保存，等待由程控PLC信號通訊單元輸入的開始信號；其次，在程控PLC信號通訊單元輸入的開始信號到達后，智能視頻分析單元開始視頻圖像實時分析，識別圖像中陰/陽樹脂的百分比占比，在智能視頻分析單元計算機界面上顯示結(jié)果，并通過程控PLC信號通訊單元實時輸出百分比占比；程控PLC在收到監(jiān)控窗口陰/陽樹脂的百分比占比后，執(zhí)行相應(yīng)的樹脂輸送工作；在程控PLC信號通訊單元輸入的結(jié)束信號到達后，智能視頻分析單元停止視頻圖像實時分析。

2.3 智能再生控制邏輯及控制畫面優(yōu)化

在精處理再生系統(tǒng)界面，增加自動再生相關(guān)的幾大參數(shù)顯示和設(shè)置模塊，主要分為四個部分：樹脂量識別顯示模塊、手自動切換模塊、自動再生參數(shù)設(shè)置模塊、補光燈控制框。自動再生邏輯優(yōu)化說明如下：

分離塔等待再生時自動靜置一分鐘，SPT上部窺視孔陰樹脂量小于設(shè)定值出樹脂量偏少報警，點擊開始再生，自動反復(fù)擦洗，擦洗完成后自動一次分離，一次分離結(jié)束后靜置的最后一分鐘，SPT上部窺視孔陰樹脂量小于設(shè)定值出樹脂量偏少報警，提醒運行人員關(guān)注。如SPT中部窺視孔陰樹脂占比大于設(shè)定值，啟動“輸送陰樹脂”；如SPT中部窺視孔陰樹脂占比小于設(shè)定值，啟動“輸送陽樹脂”同時報警，輸?shù)疥帢渲急却笥谠O(shè)定值延時10秒或輸送30秒后自動沖洗，沖洗結(jié)束啟動“輸送陰樹脂”。

陰樹脂輸送完成、自動開始二次分離，二次分離結(jié)束自動啟動輸送陽樹脂，輸送3分鐘后，SPT下部窺視鏡陽樹脂占比小于設(shè)定值，延時10s后自動步進到陰樹脂再生程序。ART反復(fù)擦洗結(jié)束靜置一分鐘，系統(tǒng)根據(jù)ART中部窺視孔陰樹脂量確定進堿時間自動進堿再生。陰樹脂再生導(dǎo)電度正常，自動步進到陽塔再生程序，CRT反復(fù)擦洗結(jié)束靜置一分鐘，系統(tǒng)根據(jù)CRT中部窺視孔陽樹脂量確定進酸時間自動進酸再生。陽樹脂再生后，導(dǎo)電度正常，自動步進到陰樹脂送CRT。陰樹脂送CRT400秒后陰塔下部窺視孔陰樹脂占比大于設(shè)定值，出報送混床13分鐘后陽塔下部窺視孔混脂占比大于設(shè)定值，出報警提醒運行觀察混脂輸送是否堵塞。

綜上，項目實施后的精處理樹脂徹底實現(xiàn)現(xiàn)場自動再生功能，實現(xiàn)現(xiàn)場無人值守。通過改造后樹脂的分離與輸送精度提高，樹脂配比發(fā)生混亂的現(xiàn)象基本消除，高速混床出水水質(zhì)更加優(yōu)良和穩(wěn)定。酸堿再生優(yōu)化后，大大減少了再生自用水量、酸堿用量以及廢水排放量，大幅減少電廠實現(xiàn)零排放的投資和運營成本，節(jié)能降耗的效果更加明顯。