凝结水回收装置,凝结水精处理系统

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600MW机组凝结水精处理控制系统改造成功案例


  1.概述

  随着电力技术的日益发展,火力发电机组的容量不断增加,亚临界压力锅炉在电厂的广泛应用,使其对给水水质的要求越来越高。一般情况下,由于凝汽器采用铜管,在机组的长期应用过程中,不可避免的会发生金属的泄漏以及循环水渗透到凝结水中的现象。另外,热力系统的腐蚀产物被带入凝结水中,也是凝结水受到污染的一个主要因素。因此,为了保证锅炉和汽轮发电机的安全经济运行,对于大机组不但要净化锅炉补给水,而且还需要对凝结水进行处理。所以引入凝结水精处理系统是十分必要的。

  2.工艺系统简介

  凝结水精处理系统。该系统由两台前置过滤器和两台混床以及再生系统构成,过滤器和混床为串联布置,组成A、B两列(改造后又增加一列)。再生系统包括阳再生罐、阴再生罐、树脂存储罐以及酸碱系统。正常运行时,凝结水经过凝结水泵进入精处理系统首先通过过滤器的过滤作用除去热力系统中铁、铜等金属物质,管道中残留的焊渣、泥沙等机械杂质和悬浮物,再通过混床的离子交换除盐作用除去凝结水中的溶解盐类及残留的再生化学药物。此时凝结水的导电度一般小于0.2ms/cm。因此,通过这种过滤和除盐的作用实现了凝结水的精处理。

  当经过一定时间的运行后,过滤器的出入口差压会增大,此时表示过滤器已经失效,应该停运并进行反洗;混床中的树脂失效也会失效,导致混床出口凝结水水质不合格,此时需要把树脂输送到再生系统进行再生处理,以便重复利用。

  从以上我们对工艺系统的分析来看,凝结水精处理系统的主要是通过对阀门的开关和泵的启停的顺序操作来实现制水和再生的过程的,同时,在系统的运行过程中又受到时间、温度、压力等条件的限制。因此,对于这种具有大量开关量信号处理以及逻辑条件的工艺过程,采用PLC来实现可靠的控制是非常有效的。

  3.控制系统的改造

  哈尔滨第三发电厂3号机冷凝水处理混床和再生系统的控制采用了模拟盘+PLC的控制方式,PLC为远程I/O结构,2个远程I/O站分别控制精处理单元和再生单元。运行人员在控制室通过控制盘上的显示仪表、模拟图、自动/手动切换开关以及阀门的启动/停止按钮实现对整个工艺系统的监视和控制。

  由于PERMTEK公司提供的步序同实际的运行有很大的出入且存在某些缺陷,所以自动不能完全投入。而且正在建设中的4号机精处理系统改由国内供货,其控制系统采用了上位计算机+PLC的控制方式。所以,为了提高和统一两套凝结水精处理系统的控制水平,提出了组建ModbusPlus(MB )网,利用上位计算机实现对3、4号机凝结水精处理装置及其公用的再生系统的监视和控制的改造方案。

  3.1系统的硬件配置

  整个控制系统为一个MB 局域网络结构,网络速率为1Mb/s,使用令牌传递通讯协议实现点对点以及网络广播通讯。在网上共有5个节点,分别是用于3号机精处理系统和再生系统控制的PLC1、4号机精处理系统控制的PLC2、2套CRT操作站和1套工程师站。另外,原有控制盘上的模拟图、控制开关和显示仪表全部取消,只保留报警光字派牌并重新划分,用于3、4号机精处理系统和再生系统中重要参数的报警。

  对于PLC1,其控制主机仍然采用PC-E984-685,由于控制盘上的二次仪表、模拟灯已经取消,因此主机架上除保留用于报警输出的两块模块外,其余模块和两只从机架全部拆除。PLC2主机架位于控制室内,采用与PLC1相同的主机,通过MB 口与网络相连,其远程I/O站位于主厂房精处理单元,采用冗余电缆通讯,提高了系统的可靠性。

  每套CRT操作站由工业控制计算机(Pentium166CPU、2.0G硬盘和16M内存)、21”大屏幕CRT(分辩率1024X768)、喷墨打印机、键盘和鼠标组成。操作站通过一块SA85网络适配器与MB 网连接。操作站与2台PLC之间作对等、高速的信息传送、数据采集、实时显示,通过键盘发出指令分别对3、4号机精处理单元和再生系统进行监视和控制,并且可以互为备用。

  工程师站配置一台微机和喷墨打印机。通过SA85网卡联接MB 网,对PLC作在线/离线编程、I/O模块状态监视、设备诊断以及用户文件编制。

  “运行”表示过滤器正常制水;

  “反洗”表示过滤器失效后对滤元的冲洗过程。

  3.2.2.2为了保证过滤器安全可靠的运行,在程序设计时考虑了必要联锁的要求。

  对于自动和成组方式下,有步序的启动联锁。例如,在反洗全部结束前不能进入运行状态;在运行状态下未经解列程序不能进行反洗;一台过滤器反洗时要屏蔽另外一台过滤器的反洗要求等。

  在任何操作方式下,有阀门的联锁。主要表现在由于过滤器与混床是串联运行,当混床不在“运行”状态时,无论过滤器是什么状态,都必须保证出口旁路门PF11全开;在操作入口旁路门PF12和出口旁路门PF11时,必须确认过滤器的入口门PF02和出口门PF03的位置状态,反之亦然。

  反洗水泵一台运行故障时,另一台备用泵启动,报警但程序不中断;当备用泵也故障时,程序中断并报警。

  3.2.2.3一次门PF01为气动调节阀,由操作员在CRT画面上以手动的方式对其实现开环调节。其目的是为了保证进入每列制水单元的水量都相同。这主要是因为当4号机投产后,整个凝结水处理车间共有6台混床在运行,若不能保证进入每台混床的水量相同,就可能会造成几台进水量大的混床很快失效,而再生系统只有一套,每次只能对一套树脂进行再生,这就降低了使系统的可用性和经济性,影响了水处理的效果。

  当采用手动调节使进入每台混床的水量大致相等后,只要把投入每台混床的时间错开,就可以避免树脂同时失效的情况发生,提高了精处理单元和再生系统的效率。另外,当某台混床临近失效时,还可以通过增大其进水量来加速该台混床失效,从而增大了系统运行的灵活性。

  3.2.3混床和再生系统的控制功能

  凝结水中Si≥20mg/ml或Na≥5mg/ml或导电度≥0.2ms/cm时表示混床已经失效,由人工确定是否进行树脂输送。

  §“再生”表示对失效树脂的再生处理;

  3.2.3.2由于所有混床共用一套再生装置,为了防止树脂输送时混淆两份树脂,以及保证在充分的条件下开始再生,在编制程序时建立了“允许树脂传送”和“允许再生”的标志。

  3.2.3.2.1“允许树脂传送”的标志应满足以下条件才能有效:混床失效;再生过程已经结束(阳再生罐“已空”,储存罐“已满”);其它混床无树脂输送要求。

  这一标志的建立对于再生系统的安全运行是十分重要的,由于3、4号机精处理单元的控制程序是相对独立的,任何一台失效混床被允许树脂传送的必要条件之一是判断其他5台混床是否也存在这一标志。所以为了使两个主控制程序之间能够相互引用对方的这一标志,在程序中使用了MODBUSPLUS的MSTR功能块来实现了数据在网上节点之间的传送。

  3.2.3.2.2“允许再生”的标志的生成应满足以下条件:

  上次再生已经结束;

  阳再生罐“已满”,储存罐“已空”;

  酸碱计量箱液位、碱稀释水温度等条件具备。

  3.2.3.3在非自动方式下时,为了防止由于人工的误操作,对于阀门也同样设置了联锁。其中最主要的是过滤器出口旁路门PF11必须与混床的入口门CD01和出口门CD02之间的联锁。这对于保证混床的安全是十分必要的。

  3.2.4系统旁路的控制功能

  当凝结水的入口温度T≥50℃时或精处理单元的进出口差压ΔP≥400Kpa或系统出口压力P≤0.5Mpa时,开系统旁路门CC10,凝结水直接进入热力系统。

  3.3上位机监控软件的开发

  3.3.1上位机监控软件采用的是中文Intouch5.6。它以Windows3.0或Windows95作为操作系统,主要由应用开发环境和实时运行环境构成,为系统的监视和控制提供了一个十分友好的人机界面。其主要特点是:具有很强在作图功能。可以建立强大的报警、显示、记录和打印功能,以及实时和历史趋势曲线。组态方式灵活、快速。通过DDE功能,利用I/O服务程序实现与PLC之间的通讯。

  3.3.2哈三电厂3、4号机凝结水精处理控制系统的上位机显示画面主要由系统总貌、过滤器运行窗口、混床运行窗口、树脂传送窗口和再生画面以及报警和趋势图窗口组成。操作人员可以通过鼠标进行运行方式的选择,阀门的开关以及对报警的处理和打印。另外,通过数据的导入或导出功能可实现与其他Windows应用软件,如EXCEL的数据共享,便于分析和利用。

  4.结束语

  目前,哈尔滨第三发电厂3号机凝结水精处理系统已经投入了运行。采用了这种基于网络技术,以上位计算机作为监控手段的控制系统后,不仅减少了设备、简化了系统,而且使监控更加直观,控制水平和可靠性得到了大幅度的提高。利用这种方法不但可以实现电厂化学水车间其他工艺系统的计算机监控,而且通过局域网技术的应用,能够建立更高一层的管理级网络,从而实现不同系统之间的协调控制和信息共享。

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