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摘要：为了解决某热电联产电厂运维人工成本高的问题，自控系统基于NA300系列PLC产品，运用先进的控制技术，实现了全厂水系统全自动运行。本文详细阐述系统控制工艺过程及控制的关键策略，仅供其他电厂或水处理厂借鉴、探讨。
关键词：电厂;DCS；PLC；自控；水处理
引言
随着我国经济迅速发展，我国电力事业得到飞速发展，无论是电力自动化还是过程控制技术及应用都领先于其他行业，与国际先进技术差距越来越小，在某些领域处于国际领先地位。回顾一下这些年电厂过程控制系统的发展过程，大概经历了4个阶段。从各管各的单元控制到主控DCS+各车间辅控PLC,后来主控DCS+辅网到现在的数字化电厂。数字化电厂是一个设计理念，不是简单的管控一体化，更和全厂DCS没有直接关系。现在自动化产品技术已相当成熟，然而我们会发现国内同规模电厂运营人员是一些发达国家的近10倍，运营成本高居不下。究其原因，这与自控系统控制策略及自动化理念有直接关系。近年来，电厂利润下滑，对降低运营成本需求日增，在确保设备稳定安全运行的基础上，对于一些分布分散、工艺过程繁杂的设备实现无人值守或少人值班模式运营，能够很大程度上节约人工成本。
1、系统组成和结构
1.1 概述
上海市某热电联产电厂，两台300MW燃气机组，除盐水制水量设计为400T/h，混床4用2备。系统基于NA300系列PLC产品，根据用户的要求，把化学水处理系统的全部子站通过冗余、高速的实时通信网络联接起来，如图1-1所示，集中在中控室监控和管理。
1.2系统网络结构
网络采用冗余工业以太网进行通信，网络安全性高；采用集散型结构，合理利用现场总线，开放性好、易于扩展、性能稳定可靠；补给水、凝结水采用冗余处理器，系统可靠性高。
水处理包括：原水泵房 、净水站 、补给水站（超滤反渗透、一级除盐、二级除盐）、精处理站（凝结水）、炉水加药站、汽水取样站、循环水加药站、制氢站、废水站、生活水站、雨水泵房等。
2、重点工艺过程控制
2.1净水站过程控制
工艺流程：
原水泵房→澄清池→空气擦洗滤池→综合泵房→水箱
主要控制对象及自动功能：
●澄清池：根据高泥位或定时排泥，根据液位控制澄清池进水。
●空气擦洗滤池：全自动控制的运行和反洗。
●加药：a、自动调节次氯酸加药量；b、自动刻度给定混凝剂加药量。
●综合泵房：a、自动调节维持泵恒压出水；b、工业水泵备用及联锁保护。
2.2补给水站过程控制
工艺流程：
化学水箱→超滤装置→反渗透装置→预脱盐水箱→阴床→阳床→混床→除盐水箱
控制对象及自动功能：
●全自动控制：根据水箱水位、用水需要和产水水质自动启停超滤、反渗透、阴阳床、混床系统，实现各系统多套同时全自动运行。当异常时自动判断该子系统急停或按步序退出运行并报警，当多套同时要求反洗、再生时自动排队。
●超滤反渗透：自动方式下，根据用水需要实现多套自动运行，通过停运计时，优先运行停运时间长的正常设备并且对停用时间长的正常设备自动冲洗，防止设备长期停用水质变坏；加药过程自动调节，和顺控过程联动。
●阴阳床：自动方式下，实现多套自动运行；半自动方式下，通过同名键控启用投运、停运、反洗功能组。
●混床：自动方式下，实现多套自动启停，配置酸碱度量器实现混床再生的全自动，通过对制水量的统计，优先运行接近各自周期量混床，从而避免了混床同时再生的情况发生；半自动方式下，功能同阴阳床。
●除盐水泵：根据用水需求、除盐水箱水位、出水水质做联锁保护动作；自动调节，等压出水或按锅炉用水要求出水。
2.3凝结水站过程控制
工艺流程：
凝结水泵→过滤器→混床（再生设备：分离塔、阴再生、阳再生）
主要控制对象及自动功能：
●全自动模式下过滤器、混床及再生自动运行。当子系统异常时自动判断该子系统急停或按步序退出运行，并在画面做出报警。当多套同时要求反洗或再生时自动排队。
●过滤器：可实现自动、半自动、软手操。自动方式下，可实现多套自动运行；半自动方式下，可通过同名键控启用铺膜、投运、停运、反洗/爆膜。旁路门根据过滤器运行状态联锁保护动作，不同的运行状态设定相应的开度，当温度、压力等异常时全开。
●混床：可实现自动、半自动、软手操。自动方式下，可实现多套自动运行；半自动方式下，可通过同名键启用待用、投运、停运、解列、出树脂、进树脂功能组。为避免了混床同时再生的情况发生，优先运行接近各自周期量的混床。
●混床再生系统：混床再生包括树脂分离、阴再生、阳再生、运输及加药过程，对各个子设备分别设有自动、半自动、软手操。
2.4大顺控策略
以上只是各子站实现了全自动运行，要做到无人值班，还要做好各系统间及与主控DCS的联动。废水站、凝结水站等都是相对独立的，与主控DCS有联动较易。 取水泵房-净水站-补给水站-主厂房DCS是一条相互关联的工艺，大顺控的策略如下：1.系统之间配置水箱，起到时间缓冲作用，减小停机风险。2. 除盐水水位低时或除盐水泵投运且除盐水箱水位不高时自动投运超滤反渗透设备。3. 化学水池水位低时或除盐设备投运且化学水池中水位时自动启用净水站设备的投用。4. 原水池水位低时启动原水站水泵。5. 当设备后水箱达到高水位时，停用一套设备且延时逐一停用后启用设备。6. DCS主控系统给辅控系统除盐水需求信号，供除盐水泵启用台数判断。
3、结束语
电厂主控和辅控对系统稳定性、安全性要求很高，在控制重点上有所不同。主控运算复杂，配置严谨，操作规范，是一个高度集成化的系统；辅控运算比主控简单，逻辑控制较主控复杂，配置灵活、设备多，不易运行和维护。水系统是辅助车间最大成员，实现水系统全自动运行，大大节约了电厂运行的人工成本，降低了设备维护成本。系统减少了人为干预，更有利于系统规范化发展和技术更新。
参考文献
[1]周柏青.《热力发电厂水处理》.中国电力出版社（2010年版）.
[2]黄少瑛.工业自动化的发展现状及其应用.硅谷.2010.
论文作者:李小岭,陈云,杨盛东,陈锐
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/7
标签：电厂论文; 系统论文; 盐水论文; 设备论文; 泵房论文; 水位论文; 全自动论文; 《电力设备》2017年第11期论文;