（山东电力建设第三工程公司）
摘要：本文主要介绍了母管制的3套海水反渗透的调试要点，重点介绍了母管制的两台变频清水泵的控制策略，母管制的16套多介质过滤器的投用方法，以及进水母管制的3套反渗透的自动启停控制要点。另外还介绍了系统调试过程中的注意事项和经验教训。
关键词：母管制 变频泵 PID 自动启停
1 概述
本文以印度某海水淡化项目为依据，讲述了在系统调试中所遇到的难题及解决方案，以供类似系统调试时借鉴参考。本文首先介绍了两个变频清水泵如何协调控制自身频率以更精准的控制出口母管压力，以及清水泵出口母管压力与3套高压反渗透的关系，16套多介质过滤器如何投用能够满足高压反渗透的需求，同时又能保证系统安全，以及3套高压反渗透之间如何解决互相“争水”的问题，本文都做了详细的控制方法介绍。
2 系统背景简介
多介质过滤单元由3 台清水泵、16 台多介质过滤器组成，清水泵两用一备，常用的两台为变频泵，备用泵为工频泵。海水反渗透单元包括1 台管道混合器、4 台保安过滤器、3 台高压泵、3 台海水反渗透装置、3 台PX 能量回收装置、3 台增压泵、一套SWRO 化学清洗系统。多介质过滤器来水加入还原剂后经混合器进入保安过滤器（过滤精度5μ），保安过滤器出水分2 路，一路直接由高压泵进入SWRO 装置；另一路进入能量回收装置，在装置中与SWRO 排出的浓水进行压力交换后，再由增压泵送至SWRO 装置。SWRO 装置的产水进入除CO2 器。海水淡化系统最大出力为3X153t/h，
3 本系统控制难点
由于本工程没有在过滤器和高压反渗透之间设计过渡水箱，故导致控制难度加大。单独控制一套高压反渗透的顺控启停难度不大，当要控制两套或三套高压反渗透的顺控启停时，由于清水泵至过滤器和过滤器至反渗透均为母管制，而过滤器和反渗透都对压力和流量有较高要求，特别是反渗透，压力和流量跳机保护值特别苛刻，所以自动控制难度极大。
本系统的控制主要存在以下难点：
两台变频清水泵如何控制，如何切换，能够在满足系统出力要求的同时，降低系统压力波动。
16台多介质过滤器如何投用，投用顺序如何与反渗透系统配合，在自动启动或停止第2套和第3套反渗透系统时，如何保证压力和流量停机保护不动作，避免两套高压反渗透之间因“争水”而引起流量跳机保护。
4 控制难点解决策略
系统设计3台清水泵，其中有2台变频控制，工频泵备用。故我们只考虑2台变频泵的控制。由于清水泵的作用是根据后续系统投用情况维持清水泵出口母管压力满足系统需要，因系统在不同阶段对压力有不同的要求，反渗透低压进水门是否打开和高压泵是否启动关系着进水流量大小，所以从一套反渗透投用至三套反渗透运行，过程中共设置了6个压力设定点，来满足不同的流量需求。此六个压力设定点根据反渗透高压泵启动数量和低压进水门的打开数量而定，假设高压泵启动数量为X，低压进水门打开数量为Y，清水泵母管压力设定值为Z，则6个压力设定点的激活时机为：
Z的值提供上位修改接口，运行人员可根据实际情况随时调整。
两台变频清水泵频率均采用PID控制，跟踪出口母管压力,假设清水泵A先启动，清水泵B后启动（逻辑中根据泵的总运行时间进行判断，运行时间短的泵先启动）。根据系统需要，在系统顺控启动时，首先启动1台清水泵，当1台清水泵出力不能满足要求时，启动第2台清水泵。为了解决上文提到的难点，对清水泵的控制采取如下控制策略：当第二套反渗透的低压进水门打开后20分钟（此段时间为反渗透低压冲洗阶段），此时清水泵A的频率接近满频（大约为46Hz），启动清水泵B，清水泵B启动后直接定频在36Hz(根据测试，1台泵接近满频，另1台泵频率低于36Hz时不出力，对母管压力没有影响)，相当于B泵处于启动备用状态，随着顺控步序继续进行，母管压力继续上升，清水泵A频率达到满频仍不能满足出力要求，此时逻辑做出如下判断：A泵频率>49Hz，延时3秒，将A泵切除PID控制，并给定固定频率50Hz，B泵投入PID控制跟随母管压力设定值。这样避免了两台泵同时投PID时压力波动大的问题。
当系统顺控停止时，先根据系统供水情况停止1台清水泵，最后停止另1台清水泵。此时A泵相当于工频泵运行，B泵投入PID控制，随着系统停止顺控的进行，清水泵出口母管压力设定值降低，对清水泵出力需求下降，B泵频率逐渐减小，此时做如下判断：当B泵频率<33Hz，延时5秒，B泵停止，A泵投入PID控制，跟踪出口母管压力设定值，直至停泵。
根据系统要求，自动运行时1套反渗透对应5套过滤器，增加1套反渗透系统投运，则要增加5套多介质过滤器投运。为了满足运行选择时的随机性，在上位机做了选择对话框，即在系统启动前，运行人员需要手动选定3套反渗透各自所对应的5套多介质过滤器，比如反渗透B选择了#6、#7、#8、#9、#10双介质过滤器，则当反渗透B启动时，相对应启动的过滤器为#6、#7、#8、#9、#10，对应的过滤器可以随机选取，但不能重复。
如果5套过滤器同时投运，过滤器出口门打开瞬间流量过大，会对反渗透系统造成水冲击，造成能量回收装置低压进水管道泄漏。为了避免上述问题，又能满足系统要求，采取以下控制方案：启动第一套反渗透系统时，所选择的5套过滤器按顺序依次启动和投用，投用间隔为10秒。启动第二套反渗透系统时，先依次投用第二套反渗透对应的5套过滤器，此时相当于10套过滤器供应1套反渗透系统，清水泵按照1套反渗透需求的母管压力设定值进行控制，当第二套反渗透的低压进水门打开后，压力设定值升高，清水泵PID调整控制出力满足需求，第三套反渗透系统启动方法类似。这样做的优点是，一次只投用1个过滤器，大大减少了过滤器同时投用时产生的水冲击作用，也可避免反渗透系统因低压进水流量过大而跳机，利于系统的稳定，容易实现顺控启动。在停止步序中，可以同时停掉单个反渗透系统对应的5套多介质过滤器，不会造成停机。
在调试初期，当第2套反渗透投用时，出现了“争水”现象，即两套反渗透进水管来自同一母管，但是进水流量却不一样，第二套刚投用时会相差60t，首套反渗透进水流量由正常的280t/h降为260t/h，第二套则大约为320t/h，这个阶段很容易造成系统因低压进水流量高跳机（跳机条件为大于320t/h，延时10s），如果不跳机的话，之后流量差会慢慢缩小，但是最后还是会有30t左右的偏差，这时就需要去调整浓水排放阀（手动门）来使两套反渗透进水流量大致相同，防止系统非常态运行。这就需要顺控调试之前，先手动启动3套反渗透系统，摸索出浓水排放手动阀开度对低压进水流量的影响规律，找出3套反渗透同时运行时各自浓水排放手动阀的最佳开度。在自动启动前，要现场确认浓水排放手动阀是不是在预定开度。并在逻辑上做如下优化：将清水泵PID控制参数由(P=5 I=5 D=5)改为（P=3 I=3 D=3），减缓系统压力响应速度，降低流量上升趋势。在自动过程中，靠对进水母管压力的调节来达到2套或3套反渗透进水流量的均衡。
5 结论
5.1 对于母管制的2个变频泵的控制，控制策略是不让两个泵同时投入PID调节，当1台泵满频时转为定频运行，另1台泵则投入PID调节，即始终保持1台泵在PID调节状态，这样可以减少压力波动。
5.2 对于多介质过滤器和反渗透单元，为了避免水冲击，过滤器需要逐台投用以减少对反渗透系统的水冲击，并根据反渗透系统投用进程让清水泵跟踪不同的压力设定值。为了减少多套反渗透间的争水现象，一是减缓清水泵PID的调节作用，二是根据经验摸索出弄水排放阀的最佳开度，作为自动启动时的预置开度，保持反渗透进水均衡。
参考文献
[1]CUDDALORE电厂海水淡化系统设计说明.
[2]作者：满红、梁迎春、冀勇钢、孙淑；文集名：《自动控制原理》；出版社：清华大学出版社；初版年：2011年.
论文作者:吴雨
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/22
标签：反渗透论文; 过滤器论文; 系统论文; 压力论文; 清水泵论文; 流量论文; 介质论文; 《电力设备》2017年第19期论文;