电站水处理DCS改造

2002年第5期华杀电电站水处理DCS改造茅玉林,殷作敏,田定津(芜湖发电厂,安徽芜湖241009)关键词:水处理;分散控制系统;改造摘要:介绍了芜湖发电厂将XDPS-40DCS应用于化水监控系统,尤其是除盐程控再生系统,并依靠自身技术力量完成施工改造。改造后提高了设备可靠性和运行分析能力,降低了能耗及药品用量,能够更好地监测水质。中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1001-9529(2002)05-0063-04芜湖发电厂于1992~1997年分别投产了4台上海三大动力设备厂生产的125MW机组。其1改造原因辅助设施化水系统投产于1992年,主要分炉外和改造前,除了除盐室各泵设集中控制外,其它炉内水处理系统两块。其中炉外水处理系统为共系统各泵均为就地控制;各系统液位计均为就地用系统,由净水系统、工业水系统、除盐系统等组式液位计。除盐系统原设计为就地手操气动控制成;炉内水处理系统分Ⅲ、Ⅳ期两部分,由给水加系统,再生为就地手操气动再生。该系统自投运以氨、除氧剂加药、磷酸盐加药、集中取样监视等系来,电磁阀柜不能正常使用,电磁阀大部分锈坏,统组成气动阀门基本以手操为主。仅在阴床、混床出口配2000年5月~2001年2月,我们对化水监控有在线电导率仪;再生用酸、碱浓度计原为大连产系统进行了改造,将上海新华控制工程有限公司的第一代产品,因使用情况不好,已在1999年4的XDPS-400DCS应用于化水监控系统。将就地月拆除。操作、就地监控为主的化水系统,改造成以集中监加药系统全为就地控制式。1997年,Ⅲ、Ⅳ期视、集中操作(OPU)、自动控制为主的先进方式,水汽统一安装了水汽监控系统。由于受当时计算使化水监控系统的自动化水平又上了一个新的台机水平的限制,且该监控系统作为第一代产品,与现在的要求已有较大差距。另外,Ⅱ期未配备在线怜%四佟佟佟佟佟佟佟《兴传佟《餐兴;佟;晋加装吸声结构,以减小两端盖外辐射噪声。影响修正值Kz为1.6dB,修正后的球磨机噪声(4)排粉风机管道部分进行隔声包扎声级数据如表3所示,均在95dB以下,与治理前(5)在安装球磨机的厂房北侧的墙体上,吊装有了较大的改善,达到了球磨机噪声声级应该低吸声体以减小车间内的噪声,从而使球磨机周围于95dB的要求。的噪声得以降低。表3测试数据3结束语平均采取上述改进措施后,委托上海石化股份有‖治前12121s|le限公司环境监测站,于2001年8月1日,根据《电站汽轮机发电机组测量方法》(GB7441287)中的92.7有关规定,对现场的球磨机进行了噪声监测,测得环境背景噪声为90dB。背景噪声测点设在锅炉中国煤化工109107103107车间0m层走道处,距开启的球磨机约20m。背dYHCNMH景噪声影响修正值K1为1dB。经计算,环境发射收稿日期:2002-03-252002年第5期硅表、磷表、钠表,只能以手工分析,不能连续监个化水监控系统共设1/O点907点,其中开关量督。氧表也为老指针式,急需更换。665点,模拟量243点。当时化水运行人员共有55人,随着定岗、定2.1.1硬件配备编的需要,减人已是大势所趋。故化水监控系统改系统共有5个机柜,2对冗余分布式处理单造已迫在眉睫。元(DPU),1台工程师站(ENG,兼历史数据站和2改造内容MIS网通讯的多功能站),3台操作员站(OPU),每个操作员站均平等,并互为备用。化水DCS网2.1化水DCS络原则性结构见图1。XDPS-400分布控制系统的特点是:开放的2.1.2软件配备体系结构,充分利用最新通用机和通讯技术,具有操作系统采用 WINDOWS NT4.0,DCS采很好的向上兼容性;基于TCP/IP的冗余高速数用XDPS2.0软件,软件系统分为人机接口、DPU据通讯网,低层可采用以太、令牌等多种标准协站的过程控制软件、GTW软件和化学专业统计议;独特的分布式实时数据库与关系式数据库融报表软件四部分,通过系统网络与I/O网络的通为一体,对网上各节点透明;灵活的ⅠO支持;基信软件融为一体,完成产生过程的实时控制、监视于 WINDOWS的图形人机接口站;DPU图形组和操作。操作员站软件包功能丰富,涵盖了现今几态软件具有极强的在线组态和调试能力;具有从乎所有的流行操作员站功能,操作界面简单直观在线的冗余通讯网到通道的自诊断能力;以工程师站软件包采用先进实用的图形组态软件,GTW/WEB/DDE/OPC的方式与其他控制系统简便易用,特别是DPU组态软件极为方便,可以如MIS/ INTRANET/ INTERNET接口。硬件模对组态文件进行在线修改、调试、操作、下装等。块化设计,使系统易于扩展。2.1.3系统功能XDPS-400DCS的系统组成:水汽监控系统(1)DAS功能工业水恒压、恒水位控制系统;生活水恒压、恒水除显示所有参数(化学在线仪表检测数据、监位控制系统;除盐控制系统;DAS系统;给水自动控参数、变频泵控制状态、功频泵状态、除盐程控加氨控制系统;炉水磷酸盐自动加药控制系统。整状态等)的当前值或状态、报警记录、操作记录、实四期L程师站期工程师站5号柜LABAB转换器光端机接线盒转换器光端机接线盒OPUs转换器光端机接线盒Y中国煤化工按线CNMH图1化水DCS网络原则性结构图2002年第5期东吃时曲线、历史曲线外,还实现化学运行数据的统计行来实现。因此设计为两台工频泵运行,两台工频分析,自动生成各类报表。泵备用。1或4号变频泵调节工业水母管压力。当(2)SCS功能变频泵自动调节到95%时,启动1台工频泵;当换床。首先根据运行参数判断交换器是否失变频泵自动调节到5%时,关闭1台工频泵效;当确认交换器失效后,在显示画面上提示换生活水池水位控制系统。生活水池水位由3床;画面上自动弹出备用床号,在开启该床手动进台升压泵(1~3号)调节。合理调配3台泵的工口阀并确认后,进入正洗程序;至此换床结束。作,可保持生活水池水位的稳定。3台升压泵中1再生。当确认交换器失效后,在画面的提示中号为变频泵,2号为工频泵。选择再生并确认启动再生程序;然后启动压缩空生活水母管压力控制系统。该系统主要依靠气系统;待压力正常后显示再生程序细节表;经确1~4号生活水泵来调节生活水母管压力,其中1认后,系统将运行设备停用,并提示是否关闭其手号为变频泵,2~4号为工频泵。通过调节1号生动进出口阀;经确认后,开启酸(碱)计量箱进口活水泵的转速来调节工业水母管压力。当变频泵阀,放酸(碱)至预定液位,关闭计量箱进口阀;区自动调节指令到98%时自动启动一台工频泵,当别阴、阳床或混床再生,依次按各自再生步骤进行变频泵自动调节指令到10%时自动关闭一台工再生,并停压缩空气系统。频泵。同时,当生活水母管压力低于0.2MPa时,系统连锁。当1、2号空压机软手操在自动,储自动启动一台功频泵;高于0.5MPa时,自动关气罐压力低于0.43MPa时,启动空压机;高于闭一台功频泵。0.63MPa时,停空压机。当1、2号中和泵软手操化学水池水位控制系统。该系统主要通过自在自动,中和池的水位高于1.6m时,启动中和动调节化学水池进口阀的开度来控制水池水位泵;当中和池水位低于0.8m时,停中和泵。当屋原则上采用单冲量回路。考虑到清水泵的启动将顶水箱水位低于1m时,启动除盐水泵;高于1.8影响化学水池水位,所以在启停清水泵时,设计延m时,停除盐水泵。时30s后再接受调节指令变化。(3)MCS功能给水自动加氨控制系统。Ⅳ期中已有给水自工业水水池水位控制系统。工业水池水位的动加氨系统,暂不动。Ⅲ期中给水加氨系统通过调控制由4台升压泵(4~7号)调节,其中4号为变节加氨变频泵来控制给水pH值和给水电导率频调节泵,其余为工频泵。定义每台工频泵的出力比较两个信号的相互关系,选择给水电导率为主为100%,变频泵的出力为0~100%。经过对运行要控制信号。借鉴N期水汽给水自动加氨系统运数据分析,可看出维持水池正常水位通常是在行经验,加氨泵转速指令变化10%后,需经过130%~170%的泵出力状态下工作。据此在该控段时间的延时(约20min),才能使给水电导率改制系统中采取一投、一调、二备的方案。即:一台工变。因此加入了给水电导率的变化率作为调节因频泵以手动方式投人,另两台工频泵以自动方式素,来弥补延时产生的影响。整个系统以单冲量回备用;一台变频泵以自动方式运行,对水位进行跟路为基本框架,合理整定控制参数来控制变频加踪调节。在水位落到保护水位时,备用泵自动投氨泵转速,以调整给水pH在8.8~9.3之间,入,用300%~400%的泵出力将水位抬高。炉水磷酸盐自动加药控制系统。该系统通过两台备用工频泵的优先级以切为自动的先后控制磷酸盐变频泵来控制炉水PO;、pH值和电为准。工频泵的自动与手动工作方式是可以互换导率。由于一个调节量控制3个被调量,控制作用的。当系统在不正常工况下工作时,应切换到手动相当复杂。通过运行和试验结果分析,总结3个变方式运行。量的变化情况和相互关系,暂定以炉水pH值为工业水母管压力控制系统。该系统依靠1~6主要控制信号,同时考虑由于锅炉排污对测量信号工业水泵调节工业水母管压力,其中1号和4号系纷中国煤化工辑判断和控制算号为变频泵(互为备用),其余为工频泵。经过对运法,经CNMH使炉水3个变量行数据的分析,看出机组稳定运行所需的工业水维持在下池围内题行:pH94~9.6,PO2.0母管压力,通常由两台工频泵和1台变频泵的运4.0mg/LDD10~25pS/cm。米也力2002年第5期2.2增加变频器硅表、OR1ON公司的1811AO钠表、北京华科仪就地变频按以下方案进行控制:OPU监控表研究所的HK-108C磷表,内冷水增装国产在线(集中控制)一变频器柜、变频器(分散控制)。各变pH表,氧表更换成 Honey Well公司的7020型氧频器的信号输入DCS,变频器的状态可以通过表。这样,、Ⅳ期水汽所有化学在线仪表已全部DCS在OPU上实时反映。DCS可以根据各种工配齐,实现准确、连续检测艺要求对其实行智能化控制,使被控对象达到最2000年12月,化水DCS系统改造基本结佳工况。束,进入调试阶段。调试按系统分步进行。2001年本次改造安装的就地变频器控制柜有4种,2月调试结束,化水DCS系统正式投入运行。皆为日本三菱产品。一种为FRF540-90K型,3改造后效果有1台,为1号生活水泵;一种为FRF540-45K型,共有2台,为1、4号工业泵;一种为FR(1)实现减人增效目标F540L-30K型,共有2台,为1、4号升压泵;一种化水DCS系统投运后,运行人员工作量、劳为FR-F540I-2.2K型,共有10台,分别用于1、3动强度大幅度下降。化学运行人员人数由改造前号加氨泵、11~14号甲/乙磷酸盐加药泵(8台)。的55人减为现在的30人。变频器柜就地设置,柜内设通风、防尘装置,且有(2)提高设备可靠性便于控制的面板。变频柜还设有过流过热保护、信经过本次化水DCS系统改造,整个化水系统号采集及控制电路等装置,并设有断电保护自恢中原来可靠性较差、或长期不用、或使用不正常的复功能。变频器的控制有就地和遥控两种方式。设备,均得到有效改造或更换。如气动阀门、电磁改造所有工频泵控制回路,增加就地控制箱,阀柜、在线氧表等保证能实现就地和远方操作。控制箱同时具有泵(3)降低能耗及药品用量或风机运行状态信号和电机电流信号,并具有电由于采用了工业水恒压;恒水位控制系统和机控制回路所需保护功能。生活水恒压、恒水位控制系统,使各水池水位2.3净水系统业水和生活水母管压力均得到安全有效控制,能废除原就地控制的CIO2消毒系统,采用一套耗大大降低。按节约2t/h水保守算法,一年就可德国 ProMinet产 Bello Zon型CDVa二氧化氯节水17520t。1台变频泵节电效率按20%消毒系统。实行就地自动控制。该系统与生活水40%计算,15台变频泵总额定功率为240kW,每混凝自动加药系统配套安装后投运,可确保生产小时可节电48~96kW·h,每年可节电420480区、生活区人员喝上洁净水。840960kW·h,效益显著。由于加药全部实现2.4除盐系统自动,减少了药品用量。取样改为集中取样;阴床、混床出口增装(4)水质得到更好控制Polymetron公司的8891在线硅表,阳床、混床出加药全部实现自动,水质实现连续实时监控,口增装 ORION公司的181lEL钠表;新装4台美使水质波动幅度减少;由于增装了生活水在线国GⅠ公司产E33型酸碱浓度计;更换所有电磁CIO2仪,除盐增装了在线硅表、钠表,水汽增装了阀柜及气动阀门上的信号反馈装置在线硅表、钠表、pH表,使水质得到准确、连续监5水汽系统14只溶药箱各装1台磁翻板液位计,信号进(5)提高运行分析能力计算机画面。改造重点是将Ⅱ期加氨由手动改为XDPS有大容量历史数据库记录各点的参数自动。增装1台加药泵、2台变频器、2台在线电导及状态,数据可保持几个月,且随时可打印操作记率仪及其辅助设施。泵的启停、变频器的投切实行录、实时曲线、历史曲线,实现化学运行的统计分软操和就地操作。所有化学在线仪表信号,包括水析计中国煤化工是高了运行分析能样温度和高温架冷却水母管压力等信号进计算力。CNMHG能,可记录状态变机,并设超限报警。该系统投运后,可实现实时监化及操作员行为,供分析事故参考。控。Ⅱ期水汽增装 Polymetron公司的8891在线收稿日期:2002-01-11