邯郸热电厂改造工程循环水处理控制系统设计

<div align="center"><h1 class="aTitle"></h1></div><div style="CLEAR: both; LEFT: 0px; FLOAT: left; VERTICAL-ALIGN: top; TOP: 0px;"><!--Element not supported - Type: 8 Name: #comment--></div><div id="content">　　利用城市污水处理厂二级处理后的出水作为<a title="点此访问中华电力网" href="http://www.zhdl.net/c42.aspx">发电</a>厂循环水系统的补充水，在我国<a title="点此访问中华电力网" href="http://www.zhdl.net/">电力</a>系统中尚属试验阶段。目前，由于对城市污水中的成分及水质变化规律还不清楚，污水的出水品质还受到污水处理设备状况、人工管理和气象条件等因素的影响，使得循环水处理工艺系统的设计及监控系统的程序编制还没有成熟的经验。现将邯郸热电厂改造工程循环水控制系统的设计和程序编制特点及运行中出现的问题作一介绍，供同行设计时参考。<br/><br/>1 控制水平选择<br/><br/>邯郸热电厂改造工程新建2台200 MW双抽供热机组，机组抽汽量大，循环水处理系统出力也很大，且系统涉及工艺设备众多，各类设备又都是母管制联接，因此设备运行中操作频繁。为了降低工人的劳动强度和保证水质，且便于及时修改程序，系统设置了1个运行控制值班室，在值班室内对工艺系统的所有参数均能通过CRT进行监视，并可对工艺系统内所有设备进行操作。在参数超越正常值或系统设备故障时，控制室中发出声光报警信号。系统采用PLC加上位工控机、CRT方式，控制室不再设置常规仪表。这样提高了系统自动化水平，方便了系统编程修改，同时系统结构简单，造价也比常规仪表方式有所降低。<br/><br/>2 工艺流程简介 <br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;本系统主工艺流程为：河水或污水→薄膜微量脱气器(3台) →澄清池(3台) →水槽(3个) →变孔隙滤池(12个) →反洗水池(1个)，过滤水池(3个) →循环水补水泵(4台) →主厂房循环冷却水母管。<br/><br/>在河水或污水进入脱气器前加入次氯酸钠杀菌灭藻；在澄清池中加入石灰、凝聚剂、助凝剂等进行凝聚澄清，澄清凝聚后的杂物泥渣排入泥渣池；在澄清池出口加入次氯酸钠进行二次杀菌灭藻，并在变空隙滤池中加酸进行过滤；然后在循环冷却水管中加入酸液、水稳剂、杀菌剂等进行三次杀菌灭藻，最后还要在送给锅炉补给水的管道中加入亚硫酸钠溶液。3控制系统设备组成及选型<br/><br/>3.1上位机部分<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;为适应现场强电磁干扰、湿度大、灰尘大等恶劣环境条件及系统监控软件对硬件运算速度的要求，上位机选用在工业现场反映良好的INTEL P133工控机。其配置为： CPU：PENTUIM133， 主频133 MHz； 硬盘：2.1G； 软驱：3.5"，容量1.44MB；内存：32 MB；通讯口：2个RS232，1个并行口及1个以太网口；键盘：101标准键盘； 显示器：PHILIPS公司的21" 超薄1 280×1 024 高分辨率、0.28逐行扫描显示器。 2台上位机之间采用以太网连接，便于2台计算机之间数据交换。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;上位机实时监控软件是美国WONDERWARE公司的汉化6.0版intouch实时监控软件包。Intouch软件的特点为： 强大的图形编辑功能，可连接鼠标，图形界面非常方便，基于WINDOWS操作系统，用户界面非常友好；丰富的函数运算及逻辑运算功能，对数据处理功能强；所有的菜单、显示的图形及报表均可由用户重新定义或编辑，方便了用户编程。上位机与可编程控制器(PLC)之间通过MODBUS PLUS网实现信息双向通讯，可编程控制器接受上位机来的各种操作指令，完成各类任务，上位机接受并将PLC采集到的各类设备的状态数据显示到监控画面，让运行人员及时了解到各种设备的工作情况。<br/><br/>3.2&nbsp;&nbsp;程控柜部分<br/><br/>3.2.1 控制柜<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;程控柜部分由1面电源柜和3面控制柜组成。PLC选用美国MODICON公司的QUANTUM系统产品。CPU选用140CPU213-04型。PLC由3个16槽机架组成，1个为主站、机架上布置电源模块、CPU模块、RIO接口模块和I/O模块；另2个机架上布置电源模块、RIO分支接口模块、I/O模块。3个机架分别安装于3个控制柜中。为了保护PLC卡件免遭强电侵入，需及时更换，否则会影响生产。选用继电器加24V开关量卡件与直接选用继电器输出开关量卡件整体价格相当，所以所有的开关量输入输出点均通过继电器隔离。<br/><br/>3.2.2&nbsp;&nbspLC卡件I/O点组成及工艺系统监测控制范围<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;由于合同价格的限制，PLC点数有限，仅闭环控制的调节阀阀门开度进入PLC。有的设备厂家供货，就地控制盘操作(如加药溶液箱的搅拌器)，没有进入PLC。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;系统I/O点数为： DI=296 ；DO=234；AI=60；AO=39。&nbsp;&nbsp;&nbsp;<br/><br/>3.3&nbsp;&nbsp;就地设备<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;a.电磁阀箱共 8面，每个滤池共5个气动阀门，2台滤池共用1面电磁阀箱，12台滤池共计6面电磁阀箱，泥渣池部分使用1面电磁阀箱，石灰系统使用1面电磁阀箱。电磁阀线圈工作电源220 V AC，选用220 V AC电源是因为电厂该等级电源容易得到。如果选用24 V DC电源则需增加24 V DC电源装置，不但使系统配置复杂化，且提高了造价。为避免电磁阀线圈长期带电和简化程序编制，长期处于开或关状态的阀门电磁阀选用双电控，仅某种工况下处于开或关的阀门电磁阀选用单电控，电磁阀箱上的指示灯选用24 V DC, 其电源由控制室程控电源柜配送。<br/><br/>b. 就地仪表如浊度计、pH计均选用honeywell 产品，滤池、泥渣池、水池的液位计选用美国BINDCATOR的产品，加药部分液位由厂家配供磁反板液位计。<br/><br/>4&nbsp;&nbsp;控制系统的功能<br/><br/>4.1系统的监视功能<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;系统的监视功能是通过INTEL P133工控机实现的。系统共有17幅画面。通过每幅画面可完成各个工艺设备的状态监视、模拟量数字显示、模拟量棒图显示、模拟量趋势图显示、系统时钟显示、操作提示显示。4.2报警处理功能<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;画面的顶部菜单栏主要由画面选择标签、实时报警显示和报警清零按钮组成，当某一画面中的设备发生故障报警时该画面对应顶部菜单栏标签就会出现红色闪烁，用报警清零按钮可强制画面中的设备处于报警状态。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;当报警发生时，可通过实时报警显示子画面进行确认，实时报警显示子画面的下方有4个报警确认按钮，可完成“全部确认”、“可见确认”、 “最新确认”、 “选择确认”。<br/><br/>4.3&nbsp;&nbsp;报表的生成和打印功能<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;报表可分为班报、日报和月报。报表数据的采样周期可以选择为：1 h、2h、8 h。通过点击“生成报表”及“打印报表”按钮来生成和打印报表。<br/><br/>4.4&nbsp;&nbsp;数据存储功能<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;数据存储功能包括：系统报警380条实时或历史记录，系统最近40d内报警及操作员记录的打印，系统最近40 d内运行数据的打印和存储。<br/><br/>4.5&nbsp;&nbsp;控制功能<br/><br/>4.5.1软手操控制功能<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;通过监控站的鼠标点击画面上的任意设备或阀门，可启停该设备或阀门。<br/><br/>4.5.2 程序控制功能<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;程序控制可以2种方式运行：自动方式和单步方式。自动方式是水处理过程的每一步骤连续自动执行不需人为操作；单步方式是指人为控制每一水处理步骤的执行。<br/><br/>4.5.3&nbsp;&nbsp;自动调节功能<br/><br/>根据系统要求自动调节泵的转速以及阀门的开度，以满足运行要求。<br/><br/>5&nbsp;&nbsp;工艺系统对程控软件的要求<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;澄清池排泥、泥渣池泥渣冲洗排放、滤池的投运及水洗、气擦洗都采用程序控制。根据澄清池入口流量按比例开环调节的设备有：澄清池搅拌机、石灰系统的星型给料机、石灰乳计量泵、助凝剂计量泵、凝聚剂计量泵、澄清池出水加氯阀、水源加氯阀。澄清池加酸计量泵根据澄清池出水水沟的pH值进行按比例开环调节；亚硫酸钠计量泵根据补给水补水泵出口流量进行按比例开环调节；循环水加酸计量泵根据循环水补水泵出口流量进行按比例开环调节。澄清池进水门根据过滤水池液位进行闭环调节。<br/><br/>在控制室内应能对循环水处理系统所有的参数及设备进行监视及操作，在就地能对阀门进行单体操作以便调试，当电动机、水泵等设备故障时运行人员在就地有采取措施减少事故的手段。<br/><br/>6&nbsp;&nbsp;现场调试及运行中存在的问题及建议<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; a. ABB公司的变频器原选用单相电源，但在调试期间大部分被烧毁。分析原因是选型不当、使用不当、该批产品质量存在问题等。厂家给更换为三相控制的变频器后，运行稳定可靠，没有发生再烧现象。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;b. 澄清池入口调节阀门反映调节线性不好。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;c. 采用变频实现加药及澄清池搅拌控制，使现场整定调试非常方便，仅通过薄膜键的设定即可完成系统的更改。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;d. 上位机系统最好配置UPS电源，每台上位机配置500 kVA。 因为报表统计、数据采集处理、流量累计工作均是由上位机实现的，如果掉电，将丧失一部分数据。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;e. 系统构成软件最好有1套完整备份。因为目前软件较大，文件也较多，负责维护的现场人员轮流值班。删除文件时，由于系统不完善，在某种工况出现时容易导致死机。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;f. 使用正版软件。软件说明书、文档资料、技术支持服务均可靠。避免因一些地方理解不彻底，导致系统死机。目前非正版软件初期使用时运行正常，但盗版者剖析的不一定彻底，使运行存在着隐患。&nbsp;&nbsp;&nbsp;<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;g. PLC至就地设备的输入、输出信号均应经过中间继电器隔离，虽然各种厂家的PLC说明书中均提到较强的抗干扰能力和较高的耐压能力，但实际使用中，特别是安装调试期间，现场接线不正规，线头乱甩，现场设备工作不正常，临时电源到处都是，造成干扰源很多，极易损坏PLC卡件。<br/><br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp; h. 系统中气动阀门的开关反馈问题比较多。许多阀门在已调好反馈后再动作几次，反馈信号就变化了，这主要与阀门的行程开关质量以及阀门的门杆与行程开关不配套有关，严重影响了系统全自动程控方式的投入。</div>