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贠小波（1977－）

男，畢業(yè)于北京聯(lián)合大學(xué)化工學(xué)院計(jì)算機(jī)系，現(xiàn)任杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司電廠部項(xiàng)目經(jīng)理。

摘要：文章詳細(xì)介紹了基于HOLLiAS MACS的電廠水網(wǎng)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成及控制策略，該技術(shù)方案對(duì)電廠水網(wǎng)的改造有一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：DCS；火電廠輔網(wǎng)控制系統(tǒng)；HOLLiAS MACS 

Abstract: This paper describes the system configuration and control scheme of water network control system for Thermal Power Plant based on DCS. It provides a solution to the kind of an auxiliary control system.

Key words: DCS；auxiliary control system；HOLLiAS MACS

1  概述

    火電廠輔助系統(tǒng)主要有水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng)、脫硫、脫銷系統(tǒng)等，對(duì)于300MW及以上的機(jī)組來(lái)說(shuō)，輔助系統(tǒng)大都已采用計(jì)算機(jī)控制，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及DCS控制技術(shù)的日益成熟，這就為這些輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且加速了輔控系統(tǒng)納入全廠管控一體化的進(jìn)程。
 

    過(guò)去電廠輔控常采用傳統(tǒng)PLC實(shí)現(xiàn)獨(dú)立且分散的控制，這種控制模式由于使用較多的運(yùn)行人員，加上各系統(tǒng)間聯(lián)系不方便，備品備件種類多，難于管理及設(shè)備投資大等缺點(diǎn)已經(jīng)基本不被采用。輔助網(wǎng)絡(luò)控制采用新一代DCS系統(tǒng)后克服了原有獨(dú)立且分散的控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，可最大可能的將運(yùn)行人員減到最少。使控制系統(tǒng)在基本不提高造價(jià)的情況下，使輔助網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的水平達(dá)到與主機(jī)DCS控制系統(tǒng)相當(dāng)?shù)乃?，為?shí)現(xiàn)全廠管控一體化打下良好基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)介紹DCS在湖南創(chuàng)元電廠2×300MW火電機(jī)組水網(wǎng)中的應(yīng)用。水網(wǎng)是輔網(wǎng)中最復(fù)雜的系統(tǒng)，通常包括鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、汽水分析和化學(xué)加藥系統(tǒng)、制氫站、綜合水泵房、廢水處理系統(tǒng)（含工業(yè)廢水處理、生活污水處理、含煤廢水、含油廢水）等。

2  系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)的功能

    HOLLiAS MACS 系列分布式控制系統(tǒng)是北京和利時(shí)公司在總結(jié)十多年用戶需求和多行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)、積累三代DCS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，全面繼承以往系統(tǒng)的高可靠性和方便性，綜合自身核心技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)而推出的新一代DCS ，具有開(kāi)放化、信息化、智能化、小型化和高可靠的特點(diǎn)。

2.1 監(jiān)控功能

    合理地進(jìn)行上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)，統(tǒng)一上位機(jī)監(jiān)控界面，使各輔助系統(tǒng)具有統(tǒng)一的風(fēng)格，統(tǒng)一的操作方式，并能合理、靈活地進(jìn)行切換和調(diào)用，將使整套輔助網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)受到電廠的歡迎。

    輔網(wǎng)的主要監(jiān)控功能：

        ●  各輔助系統(tǒng)之間能靈活、快速地切換。

        ●  各系統(tǒng)內(nèi)部可進(jìn)行畫面切換。

        ●  實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，包括實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和實(shí)時(shí)參數(shù)顯示。

        ●  實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示和歷史趨勢(shì)顯示。

        ●  趨勢(shì)打印和報(bào)表打印功能。

        ●  實(shí)時(shí)報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警、彈出式畫面報(bào)警、報(bào)警確認(rèn)功能。

        ●  報(bào)警歷史記錄、打印功能。

        ●  每步現(xiàn)場(chǎng)操作記錄功能（即事件記錄功能）。

        ●  模擬量的棒狀圖顯示、表盤顯示和數(shù)字量顯示。

        ●  主控室上位機(jī)和各輔助系統(tǒng)原來(lái)控制室中的上位機(jī)操作聯(lián)鎖，并互為備用。

        ●  安全（即口令）。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    創(chuàng)元輔控水網(wǎng)包括：化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)(2個(gè)站)，取樣加藥系統(tǒng)(1個(gè)站)，凈化站系統(tǒng)(1個(gè)站)和廢水處理系統(tǒng)(1個(gè)站)，如圖1所示。

                                       圖1   創(chuàng)元水網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

3  工藝流程和控制策略

電廠水網(wǎng)主要包括凝結(jié)水精處理，化學(xué)補(bǔ)水處理和廢水處理三大部分。

    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(gè)部分。創(chuàng)元電廠水網(wǎng)中凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在輔網(wǎng)改造前采用CITECT公司的PLC，由于這套系統(tǒng)使用時(shí)間不長(zhǎng)，為了節(jié)省投資，仍繼續(xù)使用原系統(tǒng)。在電廠實(shí)行輔控系統(tǒng)納入全廠管控一體化的過(guò)程中，將CITECT的PLC系統(tǒng)通過(guò)通訊方式與輔控水網(wǎng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。

    化學(xué)補(bǔ)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。廢水系統(tǒng)用來(lái)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。這兩部分功能采用DCS系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于廢水系統(tǒng)控制策略較為簡(jiǎn)單，此處不予詳述，下面重點(diǎn)介紹一下化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)的控制策略。

    整個(gè)化水監(jiān)控系統(tǒng)共設(shè)2個(gè)I／O站，共有840點(diǎn)，其中開(kāi)關(guān)量736點(diǎn)，模擬量104點(diǎn)。

    化學(xué)補(bǔ)給水系統(tǒng)控制策略如下：

3.1 DAS系統(tǒng)

    顯示所有參數(shù)(各種工質(zhì)狀態(tài)、設(shè)備控制狀態(tài)、設(shè)備報(bào)警狀態(tài)等)的實(shí)時(shí)值或狀態(tài)、報(bào)警記錄、操作記錄、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)外,還實(shí)現(xiàn)化水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)生成各類報(bào)表。

3.2 SCS系統(tǒng)

3.2.1高效過(guò)濾器投運(yùn)程控

    (1) 充水排氣：開(kāi)進(jìn)水門/開(kāi)排氣門；

(2) 正洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)排氣門；

(3) 運(yùn)行：開(kāi)出水門/開(kāi)儀表取樣門（沒(méi)進(jìn)DCS），關(guān)正洗排水門；

(4) 停運(yùn)；關(guān)所有門。

3.2.2高效過(guò)濾器反洗程控

    (1) 充水放松：開(kāi)反洗進(jìn)水門/開(kāi)反洗排水門；

(2) 放水：開(kāi)排氣門/開(kāi)正洗排水門，關(guān)反洗進(jìn)水門；

(3) 空氣擦洗：開(kāi)進(jìn)氣門/啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)，關(guān)正洗排水門；

    (4) 水氣合洗：開(kāi)反洗進(jìn)水門；

    (5) 正洗：開(kāi)進(jìn)水門/開(kāi)正洗排水門/關(guān)進(jìn)氣門/關(guān)空氣門/關(guān)反洗進(jìn)水門/關(guān)反洗排水門/停止羅茨風(fēng)機(jī)。

3.2.3活性炭過(guò)濾器投運(yùn)程控

    (1) 充水排氣：開(kāi)進(jìn)水門/排氣門；

    (2) 正洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)排氣門；

    (3) 運(yùn)行：開(kāi)出水門/開(kāi)儀表取樣門（沒(méi)進(jìn)DCS），關(guān)正洗排水門；

    (4) 停運(yùn)：關(guān)所有門。

3.2.4活性炭過(guò)濾器反洗程控

    (1) 放水Ⅰ：開(kāi)正洗排水門/開(kāi)排氣門；

    (2) 預(yù)反洗：開(kāi)反洗進(jìn)水門/開(kāi)反洗排水門，關(guān)正洗排水門/關(guān)排氣門；

    (3) 放水Ⅱ：開(kāi)正洗排水門/開(kāi)排氣門，關(guān)反洗進(jìn)水門/關(guān)反洗排水門；

    (4) 空氣擦洗：開(kāi)進(jìn)氣門，關(guān)正洗排水門；

    (5) 反洗：開(kāi)反洗進(jìn)水門/開(kāi)反洗排水門，關(guān)進(jìn)氣門/關(guān)排氣門；

    (6) 靜止沉降：關(guān)所有閥門（關(guān)正洗排水門/關(guān)排氣門/關(guān)反洗進(jìn)水門/關(guān)反洗排水門/關(guān)進(jìn)氣門/）；

    (7) 充水：開(kāi)進(jìn)水門/開(kāi)排氣門；

    (8) 正洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)排氣門。

3.2.5一級(jí)除鹽設(shè)備投運(yùn)程控

    (1) 陽(yáng)床充水排氣：開(kāi)陽(yáng)床進(jìn)水門/開(kāi)陽(yáng)床排氣門；

    (2) 陽(yáng)床正洗：開(kāi)陽(yáng)床正洗排水門/開(kāi)陽(yáng)床儀表取樣門(沒(méi)有進(jìn)DCS)，關(guān)陽(yáng)床排氣門；

    (3) 陰床排氣：?jiǎn)?dòng)除碳風(fēng)機(jī)/開(kāi)陽(yáng)床出水門（調(diào)節(jié)中間水箱水位1/2以上高度）/啟動(dòng)中間水泵/開(kāi)陰床進(jìn)水門/開(kāi)陰床排氣門，關(guān)陽(yáng)床正洗排水門/關(guān)陽(yáng)床儀表取樣門(沒(méi)有進(jìn)DCS)；

    (4) 陰床正洗：保持中間水箱水位1/2以上高度/開(kāi)陰床正洗排水門/開(kāi)陰床儀表取樣門，關(guān)陰床排氣門；

    (5) 運(yùn)行：開(kāi)陽(yáng)床儀表取樣門(沒(méi)有進(jìn)DCS)/開(kāi)陰床出水門；

    (6) 停運(yùn)：關(guān)所有設(shè)備。

3.2.6一級(jí)除鹽設(shè)備再生程控

    投運(yùn)允許條件：開(kāi)酸計(jì)量箱進(jìn)酸門，堿計(jì)量箱進(jìn)堿門到達(dá)計(jì)量箱的液位設(shè)定值時(shí)關(guān)進(jìn)酸和進(jìn)堿門準(zhǔn)備再生劑。

    (1) 陰床小反洗：開(kāi)陽(yáng)床進(jìn)水門/開(kāi)陽(yáng)床出水門/開(kāi)除碳風(fēng)機(jī)/開(kāi)中間水泵/開(kāi)陰小反洗進(jìn)水門/開(kāi)陰反洗排水門；

    (2) 陽(yáng)床小反洗：開(kāi)陽(yáng)床小反洗進(jìn)水門/開(kāi)陽(yáng)床反洗排水門，關(guān)陽(yáng)床進(jìn)水門/關(guān)陽(yáng)床出水門/關(guān)除碳風(fēng)機(jī)/關(guān)中間水泵/關(guān)陰小反洗進(jìn)水門/關(guān)陰床反洗排水門；

    (3) 靜止沉降：關(guān)陽(yáng)床小反洗進(jìn)水門/關(guān)陽(yáng)床反洗排水門；

    (4) 放水：開(kāi)陽(yáng)床中間排水門/開(kāi)陽(yáng)床空氣門/開(kāi)陰床中間排水門/開(kāi)陰床空氣門；

    (5) 預(yù)噴射：開(kāi)陽(yáng)床進(jìn)酸門/開(kāi)陰床進(jìn)堿門/開(kāi)再生水泵/開(kāi)再生水泵出口門/開(kāi)陽(yáng)酸噴射器進(jìn)水門/開(kāi)陰堿噴射器進(jìn)水門，關(guān)陽(yáng)床空氣門/關(guān)陰床空氣門；

    (6) 進(jìn)再生劑：開(kāi)酸計(jì)量箱出酸門/開(kāi)堿計(jì)量箱出堿門；

    (7) 置換：關(guān)酸計(jì)量箱出酸門/關(guān)堿計(jì)量箱出堿門；

    (8) 陽(yáng)床充水：開(kāi)陽(yáng)床進(jìn)水門/陽(yáng)床排氣門，關(guān)陽(yáng)床中間排水門/關(guān)陽(yáng)床進(jìn)酸門/關(guān)陰床中間排水門/關(guān)陰床進(jìn)堿門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)陽(yáng)酸噴射器進(jìn)水門/關(guān)陰堿噴射器進(jìn)水門；

    (9) 陽(yáng)床小正洗：開(kāi)陽(yáng)床中間排水門，關(guān)陽(yáng)床排氣門；

    (10) 陽(yáng)床正洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)陽(yáng)床中間排水門；

    (11) 陰床排氣：開(kāi)除碳風(fēng)機(jī)/開(kāi)中間水泵/開(kāi)陽(yáng)床出水門/開(kāi)陰床進(jìn)水門/開(kāi)陰床排氣門，關(guān)正洗排水門；

    (12) 陰床小正洗：開(kāi)陽(yáng)床中間排水門，關(guān)陰床排氣門；

    (13) 陰床正洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)陽(yáng)床中間排水門；

    (14) 關(guān)所有門。

3.2.7一級(jí)除鹽設(shè)備大反洗程控

    (1) 陰床大反洗：開(kāi)陽(yáng)床進(jìn)水門/開(kāi)陽(yáng)床出水門/開(kāi)除碳風(fēng)機(jī)/開(kāi)中間水泵/開(kāi)陰床大反洗進(jìn)水門/開(kāi)反洗排水門，調(diào)節(jié)反洗進(jìn)水手動(dòng)門/調(diào)節(jié)反洗流量；

    (2) 陽(yáng)床大反洗：開(kāi)陽(yáng)床大反洗進(jìn)水門/開(kāi)陽(yáng)床反洗排水門，關(guān)陽(yáng)床進(jìn)水門/關(guān)陽(yáng)床出水門/關(guān)除碳風(fēng)機(jī)/關(guān)中間水泵/關(guān)陰床大反洗進(jìn)水門/關(guān)陰床反洗排水門；

    (3) 靜止沉降：關(guān)陽(yáng)床大反洗進(jìn)水門/關(guān)陽(yáng)床反洗排水門；

    (4) 放水：開(kāi)陽(yáng)床中間排水門/開(kāi)陽(yáng)床空氣門/開(kāi)陰床中間排水門/開(kāi)陰床空氣門；

    (5) 預(yù)噴射：開(kāi)陽(yáng)床進(jìn)酸門/開(kāi)陰床進(jìn)堿門/開(kāi)再生水泵/開(kāi)再生水泵出口門/開(kāi)陽(yáng)酸噴射器進(jìn)水門/開(kāi)陰堿噴射器進(jìn)水門，關(guān)陽(yáng)床空氣門/關(guān)陰床空氣門；

    (6) 進(jìn)再生劑：開(kāi)酸計(jì)量箱出酸門/開(kāi)堿計(jì)量箱出堿門；

    (7) 置換：關(guān)酸計(jì)量箱出酸門/關(guān)堿計(jì)量箱出堿門；

    (8) 陽(yáng)床充水：開(kāi)陽(yáng)床進(jìn)水門/陽(yáng)床排氣門，關(guān)陽(yáng)床中間排水門/關(guān)陽(yáng)床進(jìn)酸門/關(guān)陰床中間排水門/關(guān)陰床進(jìn)堿門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)陽(yáng)酸噴射器進(jìn)水門/關(guān)陰堿噴射器進(jìn)水門；

    (9) 陽(yáng)床小正洗：開(kāi)陽(yáng)床中間排水門，關(guān)陽(yáng)床排氣門；

    (10) 陽(yáng)床正洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)陽(yáng)床中間排水門；

    (11) 陰床排氣：開(kāi)除碳風(fēng)機(jī)/開(kāi)中間水泵/開(kāi)陽(yáng)床出水門/開(kāi)陰床進(jìn)水門/開(kāi)陰床排氣門，關(guān)正洗排水門；

    (12) 陰床小正洗：開(kāi)陽(yáng)床中間排水門，關(guān)陰床排氣門；

    (13) 陰床正洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)陽(yáng)床中間排水門；

    (14) 關(guān)所有門。

3.2.8混床投運(yùn)程控

    (1) 排氣：開(kāi)混床進(jìn)水門/開(kāi)排氣門；

    (2) 正洗：開(kāi)混床正洗排水門/開(kāi)混床儀表取樣門，關(guān)排氣門；

    (3) 運(yùn)行：開(kāi)混床出水門/關(guān)正洗排水門；

    (4) 停運(yùn)：關(guān)所有門。

3.2.9混床再生程控

    (1) 反洗分層：開(kāi)混床反洗進(jìn)水門/開(kāi)反洗排水門；

(2) 靜止沉降：關(guān)混床反洗進(jìn)水門/關(guān)反洗排水門；

(3) 放水：開(kāi)混床中間排水門/開(kāi)空氣門；

(4) 預(yù)噴射：開(kāi)進(jìn)堿門/開(kāi)進(jìn)酸門/開(kāi)再生水泵/開(kāi)再生水泵出口門/開(kāi)混床酸噴射器進(jìn)水門/開(kāi)混床堿噴射器進(jìn)水門，關(guān)空氣門；

(5) 進(jìn)酸堿：開(kāi)混床酸計(jì)量箱的出酸門/開(kāi)混床堿計(jì)量箱的出堿門；

(6) 置換：關(guān)混床酸計(jì)量箱的出酸門/關(guān)混床堿計(jì)量箱的出堿門；

(7) 陰樹脂正洗：保持一級(jí)除鹽設(shè)備運(yùn)行，開(kāi)混床進(jìn)水門/開(kāi)排空氣門（排盡空氣關(guān)），關(guān)進(jìn)堿門/關(guān)進(jìn)酸門/關(guān)再生水泵/關(guān)再生水泵出口門/關(guān)混床酸噴射器進(jìn)水門/關(guān)混床堿噴射器進(jìn)水門；

(8) 串洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)排空氣門；

(9) 放水：開(kāi)混床空氣門，關(guān)混床進(jìn)水門；

(10) 樹脂混合：開(kāi)進(jìn)壓縮空氣門/開(kāi)反洗排水門，關(guān)混床空氣門（關(guān)其他門），至樹脂完全混合；

(11) 急速排水：開(kāi)混床空氣門／開(kāi)混床進(jìn)水門／開(kāi)正洗排水門／開(kāi)中間排水門，關(guān)進(jìn)壓縮空氣門；

(12) 充水：開(kāi)排氣門，關(guān)混床空氣門關(guān)正洗排水門／關(guān)中間排水門；

(13) 正洗：開(kāi)正洗排水門，關(guān)排氣門；

(14) 關(guān)所有門。

3.3 MCS系統(tǒng)在除碳器水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

         

                                 圖2   一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)

    除碳器水位控制系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)除碳器液位，通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)床入口調(diào)節(jié)門來(lái)實(shí)現(xiàn)。其特征在于當(dāng)除碳器液位高于設(shè)定的高值時(shí)，液位傳感器傳遞信號(hào)使控制器控制陽(yáng)床入口調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變小；當(dāng)除碳器液位小于設(shè)定的低值時(shí)，液位傳感器傳遞信號(hào)使控制器控制陽(yáng)床入口調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變大。由于流經(jīng)陽(yáng)床入口調(diào)節(jié)閥的工質(zhì)要先經(jīng)過(guò)陽(yáng)床才能到達(dá)除碳器，工藝流程較長(zhǎng)（見(jiàn)圖2），所以回路調(diào)節(jié)時(shí)要加入慣性作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

創(chuàng)元電廠水網(wǎng)改造完成后，自動(dòng)化控制水平明顯提高，完全保證了兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的用水需要。同時(shí)改造后，水網(wǎng)制水過(guò)程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少，起到了一定的節(jié)能環(huán)保效果。系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡(jiǎn)易的操作性大大節(jié)約了人力成本。該系統(tǒng)建成后運(yùn)行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，也為其它電廠同行實(shí)現(xiàn)DCS管控一體化提供了寶貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)?？傊S著自控技術(shù)的不斷發(fā)展和電廠水網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，電廠水網(wǎng)乃至輔網(wǎng)的監(jiān)控將向更加智能化、合理化和人性化趨勢(shì)發(fā)展。