０引言

在火電廠的運行中，水是關(guān)鍵的冷卻介質(zhì)與工作介質(zhì)，它的優(yōu)劣會直接影響火電廠的經(jīng)濟效能與安全運行。設(shè)計并使用一個完善的磁翻板液位計補給水系統(tǒng)可以使火電廠的安全性更高，獲得更多的經(jīng)濟效益?？紤]到我國當前磁翻板液位計補給水系統(tǒng)的現(xiàn)狀與問題，從現(xiàn)實生活出發(fā)，對火電廠磁翻板液位計補給水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計與實踐展開研究，從而增強火電廠安全經(jīng)濟的運行能力。

 

１火電廠磁翻板液位計補給水處理系統(tǒng)的相關(guān)要求

火電廠磁翻板液位計補給水處理系統(tǒng)是按照設(shè)備與藥品供應(yīng)條件、排污率、補給水率、爐水的質(zhì)量標準、給水、水質(zhì)等要求，通過經(jīng)濟和技術(shù)對比，從而設(shè)計得到的。大多數(shù)時候，在磁翻板液位計補給水系統(tǒng)的設(shè)計過程中，必須要把zui壞水質(zhì)當作標準，并根據(jù)全年平均水質(zhì)和正常出力，進而設(shè)計、校對、完善系統(tǒng)，使之與熱蒸汽減溫方式和鍋內(nèi)裝置相契合。當供熱式發(fā)電廠的補給水為化學(xué)軟化水時，它的排污率不能大于５％；當供熱式發(fā)電廠的補給水為蒸餾水或者化學(xué)除鹽水時，它的排污率不能大于２％；當凝汽式發(fā)電廠的補給水為化學(xué)除鹽水時，其排污率不能大于１％。若磁翻板液位計系統(tǒng)是直流磁翻板液位計、亞臨界汽包、超高壓、高壓磁翻板液位計時，則需要使用一級除鹽加混合離子交換系統(tǒng)。若使用化學(xué)除鹽，則其用水與用氣就需要展開更加經(jīng)濟的對比，確保供水與供氣的經(jīng)濟性與技術(shù)性。設(shè)計補給水除鹽系統(tǒng)需要在確保水質(zhì)的前提下，zui大化地減少酸、堿的使用，從而更少地排放廢堿與廢酸。

 

２磁翻板液位計補給水的監(jiān)控要求與運行方式

２．１監(jiān)控要求

（１）控制對象應(yīng)包括：系統(tǒng)全部需要用到的閥門、儀表、水泵等；ＥＤＩ系統(tǒng)與相關(guān)的設(shè)備；一級二級反滲透、活性炭過濾器；多介質(zhì)過濾器。

（２）ＲＯ高壓泵前的低壓開關(guān)打開后，開啟高壓泵，并逐步開啟泵后的電動閥門，打開延時高壓保護開關(guān)６０ｓ，使得排濃閥和低壓保護開關(guān)展開連鎖控制，濃水閥閉合后，低壓保護開關(guān)才開始打開，讓高壓水泵和排濃閥同時運行，５ｍｉｎ后閉合排濃閥，讓ＲＯ機組進行運轉(zhuǎn)。

（３）系統(tǒng)按照過濾器進水母管上的余氯表信號展開自主殺菌控制；一級反滲透阻垢劑的添加量按照每套一級反滲透進水量的改變展開相應(yīng)的變頻調(diào)節(jié)；二級反滲透進水堿化藥劑添加量按照進水ＰＨ的改變、每套二級進水量等展開自主的變化。

（４）系統(tǒng)按照活性炭過濾器、多介質(zhì)過濾器的壓差開啟（或者定時開啟）羅茨風機或者反洗水泵，通過自動控制的方式對過濾器展開空氣擦洗的水沖洗。

（５）阻垢劑添加藥劑的添加量按照進水流量的改變而不斷變化，也可以按照進水導(dǎo)電率的改變信號展開自主調(diào)節(jié)。

（６）加熱器需要設(shè)計為溫度連續(xù)自動改變系統(tǒng)，使其保持在２０～３０℃。溫度大于３２℃時，系統(tǒng)能夠進行報警；溫度大于３５℃時，系統(tǒng)能夠自動斷開蒸汽加熱；水溫小于２５℃時，蒸汽調(diào)節(jié)閥展開ＰＩＤ調(diào)節(jié)。

 

２．２運行方式

（１）整個補給水處理系統(tǒng)包含３套ＥＤＩ系統(tǒng)，３套一級、二級反滲透系統(tǒng)，７套活性炭過濾器，７套多介質(zhì)過濾器，并把以ＰＬＣ為核心的程序控制系統(tǒng)作為自動控制的重點。該系統(tǒng)使用全自動無人控制的方式，并由磁翻板液位計補給水程序控制系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控功能。

（２）水泵的控制需要有關(guān)水箱液位信號的高低聯(lián)鎖。

（３）控制系統(tǒng)需要擁有遠程控制、手動、自動等多種方式，并且這三種方式能夠相互轉(zhuǎn)換。順序控制需要有緊急停機、停機、跳步、步延、步進等方式。全部步序的時間都能夠在上位機中設(shè)置，且在運行過程中需要顯示出實際的時間，具有累計運行時間清零、累計運行時間統(tǒng)計等功能。

（４）為了能夠分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要擁有歷史曲線查看功能。

（５）泵、羅茨風機、氣動開關(guān)門、氣動調(diào)節(jié)門閥門、電動開關(guān)門等裝置，需要具有遠程控制、自動操控等功能，因此控制邏輯中需要有閉鎖方式。氣動閥門可以在ＰＬＣ中進行遠程／就地轉(zhuǎn)換，并在電磁閥箱中進行控制。每個系統(tǒng)中的電磁閥需要放在電磁閥箱中，電磁閥的操作開關(guān)需要根據(jù)現(xiàn)實中的安裝區(qū)域?qū)?yīng)排列。

（６）通過ＬＣＤ顯示器能夠?qū)θ抗に囅到y(tǒng)展開控制和監(jiān)視，關(guān)鍵的運行數(shù)據(jù)能夠在上位機中設(shè)置，全部運行信息能夠通過數(shù)據(jù)報表功能進行打印、存儲、預(yù)覽等。

 

３磁翻板液位計補給水控制系統(tǒng)的硬件選型

磁翻板液位計補給水處理系統(tǒng)的控制大多使用基于ＰＬＣ的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計會在傳統(tǒng)項目的基礎(chǔ)上融入新的內(nèi)容，新的控制系統(tǒng)與原有的系統(tǒng)有相同的上位機軟件和編程軟件。系統(tǒng)的ＰＬＣ控制器采用西門子公司的４００－Ｈ系列，通信系統(tǒng)采用以太網(wǎng)＋Ｐｒｏｆｉｂｕｓ現(xiàn)場總線系統(tǒng)，編程與組態(tài)采用操作人員熟悉的ＳＴＥＰ７和ＩＦＩＸ４．０軟件。

 

３．１磁翻板液位計補給水系統(tǒng)的總線選型要求

（１）在離該系統(tǒng)１．２ｍ之外產(chǎn)生的頻率４００～５００Ｈｚ，或者輸出功率超過了５Ｗ的射頻干擾或電子干擾，不能對系統(tǒng)的穩(wěn)定工作產(chǎn)生影響。

（２）網(wǎng)絡(luò)通信總線負荷率不能超過４０％，其中共享式的以太網(wǎng)通信負荷率不能超過２０％。

（３）對于Ｐｅｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ總線，為了降低電磁對現(xiàn)場總線網(wǎng)段的干擾，需要按照要求配置現(xiàn)場總線通信設(shè)備柜。不管遠程控制柜之間的連接，還是ＰＬＣ與控制柜之間的連接，都需要使用冗余型光纜通信。

（４）ＰＬＣ現(xiàn)場總線模件能夠直接和ＰＬＣ處理器相連，現(xiàn)場總線設(shè)備不能通過第三方協(xié)議轉(zhuǎn)換器與ＰＬＣ相連。

（５）磁翻板液位計的補給水處理系統(tǒng)使用現(xiàn)場總線，雖然現(xiàn)場執(zhí)行裝置都擁有及時控制能力，但該項目中的控制邏輯與策略都通過ＰＬＣ控制器實現(xiàn)，ＰＬＣ擁有Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ／ＰＡ現(xiàn)場總線通信接口，相關(guān)的通信協(xié)議按照ＰＬＣ所支持的總線要求制定。

（６）磁翻板液位計補給水處理控制系統(tǒng)在現(xiàn)場設(shè)備層使用現(xiàn)場總線技術(shù)。系統(tǒng)運用集成的全局信息庫，通過設(shè)備軟件管理器，對現(xiàn)場的總線裝置進行管理、診斷、監(jiān)視、組態(tài)、設(shè)定。控制系統(tǒng)需要擁有管理工具軟件包和總線設(shè)備診斷能力，從而對系統(tǒng)的ＨＡＲＴ協(xié)議設(shè)備及現(xiàn)場總線設(shè)備進行故障診斷。

（７）主控制器和控制系統(tǒng)的人機終端使用工業(yè)以太網(wǎng)進行通信，再加上兩套網(wǎng)絡(luò)交換機、兩套光電轉(zhuǎn)換器、兩套工控機等裝置構(gòu)成環(huán)型冗余通信網(wǎng)絡(luò)。

３．２控制器與Ｉ／Ｏ卡件的選型要求

（１）閥島需要１０％端口裕量，沒有達到一個的以一個計算；遠程柜與控制柜必須要有２０％的卡件插槽裕量，全部備用插槽都需要配置一定的硬件，例如連接電纜、連接件、背板等，確保之后插入的模件可以快速投入運行；操作員站處理器需要有４０％的裕量，服務(wù)器處理器的處理能力需要有６０％的裕量，ＰＬＣ在系統(tǒng)zui大處理負荷下需要有６０％的處理能力裕量；網(wǎng)絡(luò)通信總線負荷率不能超過４０％；外部存貯器需要有４０％的外存裕量，ＰＬＣ處理器內(nèi)部存貯器需要有４０％的存儲裕量。

（２）控制器通過統(tǒng)一的現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場總線相連，把現(xiàn)場總線上的分布式Ｉ／Ｏ模塊，例如變頻器、馬達保護器、電動執(zhí)行器、液位計流量儀表、化學(xué)分析儀表、壓力變動送器、氣動調(diào)節(jié)閥定位器、氣動電磁閥島等控制裝置。所以需要全部的現(xiàn)場執(zhí)行裝置與智能變送器都可以兼容現(xiàn)場總線通信功能。

（３）控制器要使用冗余型的熱備控制器，如果一個控制器有問題，那么就能夠快速轉(zhuǎn)換到備用控制器。并需要切換的過程不能對所有系統(tǒng)的正常運作造成影響，當主控制器問題得到解決后，就能自動從備用控制器切回到原有的控制器。

 

４磁翻板液位計補給水控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計

４．１控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體要求

（１）總線安全距離的要求：從ＰＡ終端分線盒中分離出來的每條分線電纜的長度不能大于６０ｍ，Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＰＡ的現(xiàn)場總線單個網(wǎng)段的總線電纜總長度不能大于１２００ｍ。ＰＡ終端分線盒需要安裝在科學(xué)的區(qū)域，zui好是確保該分線盒中分離出來的分支電纜長度大部分相同，從而方便以后的維修。

（２）設(shè)備安全數(shù)量需求：Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ在理論上能夠掛接１２６個裝置，但實際項目中為了保證通信的速率和通信的質(zhì)量，每個Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ總線網(wǎng)段在數(shù)量上不能大于１６個。該項目中的全部Ｐｒｏｆｉｂｕｓ網(wǎng)段中無法通過中繼器展開擴展，若必要進行擴展就需要使用ＤＰ主站卡件來實現(xiàn)，即提升網(wǎng)段的個數(shù)，而不是提升網(wǎng)段的長度。全部的Ｐｒｏ－ｆｉｂｕｓ－ＰＡ總線網(wǎng)段在理論上能夠掛接３２個裝置，但在實際項目中，若掛接閥門定位器等運行設(shè)備，則掛接參與的邏輯控制儀表不能大于６個；一段不能大于２個；掛接只用于監(jiān)視的儀表一般不能大于１２個，同時每個總線網(wǎng)段需要有４０％的裕量。

（３）總線設(shè)備的冗余要求：多個設(shè)備的相同測點需要接入多個總線網(wǎng)段；主備或者并列運行的工藝裝置都需要劃分到多個總線網(wǎng)段；任何回路的旁路閥門與主控制閥門都需要劃分到多個現(xiàn)場總線網(wǎng)段；它能夠和控制邏輯對應(yīng)的儀表與控制對象劃分在相同的現(xiàn)場總線網(wǎng)段內(nèi)，且可以監(jiān)視左右網(wǎng)段；需要按照相關(guān)的工藝明確每條總線劃分的總線設(shè)備與總線卡件的數(shù)量。除此之外，zui好是確保總線具有超過６０％的裕量，從而能夠確保不管是哪一條總線出現(xiàn)問題時，都不會對全部補給水系統(tǒng)造成較大的影響，zui嚴重的也就是造成局部停機，但不對整個系統(tǒng)的運行造成影響。

（４）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求：Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ現(xiàn)場總線需要設(shè)計為冗余雙環(huán)形結(jié)構(gòu)；Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＰＡ現(xiàn)場總線網(wǎng)斷需要設(shè)計為分支拓撲結(jié)構(gòu)。

 

４．２控制系統(tǒng)硬件

確定控制系統(tǒng)的硬件數(shù)量、硬件種類、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，需要在ＳＴＥＰ７中進行網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)硬件的組態(tài)工作，并把組態(tài)信息下載到ＣＰＵ內(nèi)。硬件組態(tài)的內(nèi)容如下。

（１）模塊參數(shù)的設(shè)置。定義硬件模塊全部的可改變參數(shù)。在硬件組態(tài)下載后，ＣＰＵ之外的多個模塊信息就會自動存儲在ＣＰＵ內(nèi)。當ＣＰＵ啟動后，會自動給模塊傳遞相關(guān)的信息。

（２）ＣＰＵ參數(shù)的設(shè)置。ＣＰＵ模塊具有多種屬性，例如掃描監(jiān)視、氣動特點等，設(shè)置的信息會存儲在ＣＰＵ系統(tǒng)信息內(nèi)。

（３）功能模塊的組態(tài)。從硬件目錄中挑選出明確的硬件，裝配好機架后把多個模塊放入對應(yīng)的插槽內(nèi)，若所挑選的硬件模塊很新，則可以手動添加到模塊的ＧＳＤ文件中。對于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，需要生成網(wǎng)絡(luò)及其中的站點。接口模塊多在連接多機架系統(tǒng)時使用。

 

５結(jié)語

火電廠磁翻板液位計補給水處理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，對于增強火電廠的經(jīng)濟利用效率與安全性具有非常重要的作用，不但能夠保護當?shù)氐沫h(huán)境，提升當?shù)氐慕?jīng)濟，還能夠促進自身的穩(wěn)定發(fā)展。在現(xiàn)實設(shè)計與應(yīng)用過程中，設(shè)計人員需要結(jié)合火電廠的現(xiàn)實狀況，使用合理的設(shè)備，設(shè)計科學(xué)的工藝流程，在保證性能的前提下展開優(yōu)化，確保火電廠的安全運行。