循环水处理控制系统设计与应用

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东北电力技术 2006 年第 1 期
图 2 上位机监控画面结构图
间如表 2 所示 。
表 2 2001 年全年机组及循环水水塔运行时间
项别 机组/ h 水塔/ h
1号 6 127 7 560
2号 3 877 5 160
3号 5 384 6 480
4号 5 884 7 224
合计 21 273 26 424
由表 2 可知 , 若循环水浓缩倍率由现在的 3 倍 提高到 5 倍 , 年可节约水量2 378 160 t 。循环水联 合处理控制系统的各项指标均能达到用户要求 , 保 证了机组稳定运行 , 提高机组自动化水平 。
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循环水处理控制系统设计与应用
The Design and Application of Processing and Control System for Circulating Water
迟新利 , 刘禹林 , 韩希昌
(沈阳工程学院 , 辽宁 沈阳 110036)
60
217 210 116 113 111 110 019 018 0173 0164 0153 0146 014 0132 0127
800 600 480 390 342 300 267 240 218 192 160 137 120 96
80
注 : 循环水量为30 000 t/ h , 平均蒸发损失率为 112 % , 最大蒸发损失率为 116 %。
参考文献 :
[1 ] 颜晓庆 , 王兆安. 电力有源滤波器及其新发展 [J ] . 电工技 术杂志 , 1998 (4) .
[2 ] 顾建国 , 刘汉奎 , 徐殿国. 并联有源滤波器数字化控制系统
的研究 [J ] . 电工技术杂志 , 2002 (10) .
[3 ] 姚为正 , 王 群 , 刘进军 , 王兆安. 串联型电力有源滤波器
身的损失量仅为 200～300 t/ h , 则 400～500 t/ h 循 个模拟量输入信号 , 4 个变频器速度控制信号 。
环水排污水量被灰渣再次污染后排入自然水体 , 造 112 控制系统设计思想
成了环境的污染和水资源的浪费 。硫酸 —阻垢剂联
为了便于化学集中控制和管理 , 循环水联合处
合处理原理是利用硫酸降低补充水碳酸盐硬度 , 用 理工程可分为两大部分 : 上位机监控部分和循环水
处理计算机控制系统就是为此设计的 。
展 , 可通过增加底板来增加本地的 I/ O 单元 。横向
1 循环水联合处理控制系统方案设计
通过以太网或 CONTROLLER LINK 可实现网络节点 的增加 。当设备增加时无需更换先前的系统 , 就可
111 控制系统规模
以使新系统加入到网络中 , 可扩展性好 。另外本系
光纤转换模块选用东土电信的 KIEN - 6000 。 监控软件选择国产的组态王 615 。组态王是一 套基于 Windows 的面向对象的图形化 HMI 应用程序 生成工具 , 用于工业自动化 、过程控制和管理性监 测 。针对工厂环境下的所有控制和信息资源 , 提供 了一个单一 、实时和统一的视角 。操作员能够在屏 幕上看到指示生产过程状况的开关 、滑尺和各种仪 表 。此外 , 组态王对工厂环境中大量可选的输入/ 输出设备 , 提供了开放式的标准连接 。 操作系统采用技术成型的 Windows 2000 系统 。
冷却水塔蒸发损失率为 116 % , 全年平均蒸发损失 量输出信号 , 泵出口 pH 值和储酸罐液位 10 个模拟
率为 112 %。表 1 中列出了 300 MW 机组的不同浓 量输入信号 , 变频器速度控制 4 个模拟量输出信
缩倍率下的排污率及排污量 。
号 。加阻垢剂部分包括 6 台计量泵 , 4 台搅拌器的
根据生产实际需要和本工程主要功能要求 , 监 控画面的结构设计如图 2 所示 。
系统总图如图 3 所示 。
3 控制系统网络配置
PLC 选择在工业控制中应用较广泛的 OMRON 公司的 CS1 - H 系列 PLC。
变频器选用法国施耐德的 ATVH055N4A。整个 系统共需要 8 台变频器 。工控机采用在工业控制领 域应用最多的研华系列工控机 。
图 1 循环水联合处理系统结构图
113 系统控制方式 11311 加酸部分
每套加酸装置由 2 台计量箱和 3 台计量泵组 成 , 其中 2 台泵分别控制 2 台机组循环水的加酸 量 , 1 台泵作为二者的备用 。加酸设备的操作既可 通过监控计算机完成 , 又可通过控制柜面板上的操 作开关和按钮完成 。操作方式通过控制柜面板上控 制方式选择开关选择 。加药计量泵的控制方式分为 工频 、变频手动 、变频自动 3 种 , 通过就地控制柜 面板上的选择开关设置 。备用泵的切换带联锁保护 功能 , 并由人工操作完成 。
作者简介 :
迟新利 (1970 —) , 男 , 辽宁西丰人 , 副教授 , 主要从事火电 厂计算机控制研究 。
(收稿日期 2005 - 09 - Hale Waihona Puke Baidu2)
(上接第 8 页)
5 结束语
动态模拟实验结果表明 , 采用 ARM 设计的主 控制系统可以高速有效地实现采样 、计算 、PWM 输出 , 并完成多机系统通信 , 达到 APF 对采样及 计算的要求 , 整体系统稳定可靠 。电力有源滤波器 的控制系统 、保护电路及人机接口电路等均实现预 期功能 , 整机运行稳定可靠 , 达到设计要求 。
铁岭发电厂循环冷却水系统目前采用单一的加 输酸泵 、4 个隔膜阀的控制 、8 个计量箱高 、低液
入阻垢缓蚀剂进行水质稳定处理 。该处理方式可维 位开关 、系统运行方式及设备备用方式选择开关等
持循环水浓缩倍率 310 运行 , 实行运行情况是夏季 78 个开关量输入信号 , 28 个启停泵及变频器开关
每套加阻垢剂装置与加酸部分不同的是增加了 2 台搅拌器 , 操作与控制方式与加酸部分基本相 同 。其中搅拌器的启停控制在就地手动控制 。加阻 垢剂控制取补水流量信号 , 当机组补水流量信号异 常 (断线) 时停止加药 , 并在上位机上报警 。
2 控制系统功能
在操作员工作站中建立工艺流程画面 , 实时动 态显示系统的运行状态 、各类重要参数及报警信 号 。在进行监视画面设计时 , 充分考虑国家标准 、 部颁标准及现场操作人员的习惯等因素 , 力求画面 准确 、直观和美观 。显示循环水联合处理工程主要 设备 (加酸计量泵 、加阻垢剂泵 、输酸泵 、隔膜 阀) 的运行状态及主要参数 (如循环水泵出口 pH 值 、硫酸罐液位 、补水流量以及参数越限报警状态 等) 。将系 统 中 一 些 重 要 的 仪 表 测 量 值 送 入 PLC 中 , 操作员工作站通过与 PLC 的通信获取这些数 据 , 并在工艺流程画面中显示 。
由表 1 可知 , 若维持浓缩倍率 310 运行 , 4 台 控制 、8 个计量箱高 、低液位开关 、系统运行方式
机组必须有 720 t/ h 的稳定排污水量 , 排入冲灰系 及设备备用方式选择开关等 54 个开关量输入信号 ,
统 , 而铁岭电厂冲灰水系统已实现闭式循环 , 其自 28 个启停泵及变频器开关量输出信号 , 补水流量 8
变频手动方式 。操作方式开关设为就地 , 计量 泵控制方式开关设为变频手动 , 通过就地控制柜面 板上的按钮启动计量泵 , 变频器的速度控制通过就 地控制柜面板上电阻器手动控制 。
工频方式 。操作方式开关设为就地 , 计量泵控
制开关设为工频 , 通过就地控制柜面板上的按钮启 动计量泵 。
计量箱液位高 、低报警信号以及变频器故障信 号既可在控制柜面板上显示 , 又可在监控计算机上 显示 。当机组 pH 值信号异常 ( 断线) 时停止加 药 , 并在上位机上报警 。 11312 加阻垢剂部分
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整个加药系统中的 8 台变频器以及 12 台剂量 泵由 1 套高性能的可编程序控制器控制 。同时可编 程序控制器负责采集泵出口 pH 值信号 、补水流量 信号以及就地设备的运行状态 , 并通过通信网络送 给监控计算机 。并预留通信接口便于以后集中管 理 。操作人员既可通过上位监控计算机观察循环水 联合处理系统的运行状况 , 又可进行循环水联合处 理系统的远程操作 , 如修改系统的控制方式 、启停 加药设备 , 控制加药量等 。为了保证系统的可靠运 行 , 在系统中设置相应的后备手操功能 。操作人员 通过变频器控制柜面板上的开关和按钮完成循环水 联合处理系统设备的报警监视及设备启停控制等 。 整个系统的结构如图 1 所示 。
变频自动方式 。计量泵控制方式开关设为变频自 动 。通过上位机远方或就地控制柜面板上的按钮启动 计量泵 , 启动后 PLC 采集循环水泵出口 pH 值信号 , 并与期望值进行比较后进行 PID 运算 , 再把控制输出 送到变频器以此控制变频调速器的输出 , 改变计量泵 的转速 , 调节循环水加酸量 , 把循环水 pH 值控制在 一定范围 , 进而达到控制循环水水质的目的。机组 pH 值的设定值可通过监控计算机或编程器完成。
平均排污率/ %
210 115 112 110 0186 0175 0167 016 0155 0148 014 0134 013 0124 012
平均排污量/ (t·h - 1) 最大排污率/ % 最大排污量/ h
600 450 360 300 257 225 200 180 164 144 120 103 90 72
循环水联合处理系统由 2 套加酸装置和 2 套加 统选用光纤通讯 , 大大减小了信号传输过程中信号
阻垢剂装置组成 。加酸部分包括 6 台计量泵 、2 台 的干扰和丢失 , 增加了传输距离 。
表 1 300 MW 机组不同浓缩倍率下的排污率与排污量
浓缩倍率 K
116 118 210 212 214 216 218 310 312 315 410 415 510 610 710
阻垢缓蚀剂提高循环水极限碳酸盐硬度 , 采用硫酸 加药 PLC 控制部分 。由于两部分之间距离超过 1
—阻垢剂联合处理 , 可提高循环水浓缩倍率 5～6 km , 为了保证系统的可靠运行采用光纤连接 , 构
倍 , 从而达到节水环保的目的 。本文的循环水联合 成 100 M 的快速以太网 。此系统纵向可接 7 个扩
参考文献 :
图 3 系统总图
4 结束语
采用硫酸 —阻垢剂联合处理可将循环水浓缩倍 率提高至 510 , 单机循环水平均排污量由 180 t/ h 下 降至 90 t/ h 。2001 年全年机组及循环水水塔运行时
[1 ] 吕震中等. 计算机控制技术与系统 [ M] . 北京 : 中国电力 出版社. 1996.
摘要 : 针对火电厂循环水的处理 , 开发了循环水处理计算机控制系统 。介绍了 300 MW 机组循环水联合处理控制系统的设 计方案 , 给出了系统配置和实现的控制功能 。为保证系统的可靠性和可扩展性 , 采用上位机和可编程控制器 ( PLC) 组成 以太网控制系统 。上位机 ( IPC) 主要承担监控任务 , PLC 实现实时数据采集和自动控制功能 。系统具有安全可靠 、功能完 善 、操作简便 、性价比高等优点 , 大大提高了火电厂循环水处理的自动化水平 , 并取得了较好的经济效益和社会效益 。 关键词 : 循环水处理 ; 控制系统 ; 上位机 ; PLC ; 以太网 [ 中图分类号 ]TM621. 8[文献标识码 ]B[文章编号 ]1004 - 7913 (2006) 01 - 0012 - 03