鄒縣電廠熱網(wǎng)鈉離子交換器程控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

姜憲珍，張紅軍

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273500)

0 引言

華電國際鄒縣發(fā)電廠(以下簡稱鄒縣電廠)335 MW機(jī)組供熱系統(tǒng)(以下簡稱熱網(wǎng))軟化水系統(tǒng)布置在熱網(wǎng)首站內(nèi)，由愛默生控制公司(上海)OVATION控制系統(tǒng)完成設(shè)備的監(jiān)控。由于工期原因，在第1個(gè)供熱季(2010—2011年)內(nèi)，僅實(shí)現(xiàn)了首站內(nèi)熱網(wǎng)軟化水系統(tǒng)設(shè)備遠(yuǎn)控及監(jiān)視，具體的補(bǔ)水操作仍由運(yùn)行人員來完成(特別是鈉離子交換器制水還必須由化學(xué)運(yùn)行人員來操作)，這樣，不僅影響了整個(gè)供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還增加了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 熱網(wǎng)首站內(nèi)軟化水系統(tǒng)及設(shè)備

鄒縣電廠供熱首站內(nèi)軟化水系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 軟化水系統(tǒng)流程圖

熱網(wǎng)首站內(nèi)整個(gè)軟化水系統(tǒng)配置了4臺(tái)全自動(dòng)鈉離子軟化器、2臺(tái)互為備用的軟化水泵、3臺(tái)熱網(wǎng)補(bǔ)水泵、2套鹽罐、1套軟化水箱等設(shè)備。目前軟化水泵、熱網(wǎng)補(bǔ)水泵、鹽罐的程控聯(lián)鎖相對(duì)簡單，已在分散控制系統(tǒng)(DCS)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，而鈉離子交換器的程控聯(lián)鎖相對(duì)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)困難，它是首站內(nèi)軟化水系統(tǒng)程控的重中之重。

1.1 供熱首站DCS

鄒縣電廠335 MW機(jī)組供熱首站DCS采用愛默生控制系統(tǒng)(上海)有限公司的OVATION控制系統(tǒng)，主要是實(shí)現(xiàn)供熱首站所轄設(shè)備的集中控制與監(jiān)視。主要設(shè)備包括:4套操作員站(2套在熱網(wǎng)首站，2套在I期集控室)，1臺(tái)工程師站，2套控制柜。#1，#3鈉離子交換器設(shè)置在#1控制器內(nèi)，#2，#4鈉離子交換器設(shè)置在#2控制器內(nèi)，達(dá)到了控制系統(tǒng)分散風(fēng)險(xiǎn)之目的。

1.2 全自動(dòng)鈉離子交換器

熱網(wǎng)首站內(nèi)設(shè)置了4臺(tái)全自動(dòng)鈉離子交換器，對(duì)一期、二期補(bǔ)給水處理的清水進(jìn)行軟化處理，每臺(tái)全自動(dòng)鈉離子軟化器出力為60 t/h，鈉離子交換器內(nèi)部裝填Na型強(qiáng)陽離子交換樹脂，工業(yè)水經(jīng)過Na型樹脂處理后，其中的Ca2+，Mg2+等被Na+交換下來，水中除了殘余的Ca2+，Mg2+外，陽離子幾乎全都是Na+，從而降低了水的硬度，有效地防止熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢。全自動(dòng)鈉離子交換器系統(tǒng)如圖2所示。

2 鈉離子交換器程控邏輯設(shè)計(jì)

從圖2可以看出，鈉離子交換器的程控步序分為“投運(yùn)”(或運(yùn)行)“停運(yùn)”“再生”“備用”4個(gè)小程控。其中鈉離子交換器的“投運(yùn)”“停運(yùn)”“再生”程控均可由運(yùn)行人員單獨(dú)手動(dòng)操作，也可由程序自動(dòng)完成，“備用”程控是由程序自行判斷、自動(dòng)切換完成的，具體步序如3圖所示。

2.1 投運(yùn)程控

軟化水箱液位出現(xiàn)低I值信號(hào)時(shí)(設(shè)定為2 m)，自動(dòng)檢測處于“備用”狀態(tài)的#1，#3鈉離子交換器，并啟動(dòng)相應(yīng)的順控程序。當(dāng)水箱液位出現(xiàn)低II值時(shí)(設(shè)定為1.9 m)，自動(dòng)檢測處于“備用”狀態(tài)的#2，#4交換器。當(dāng)水箱液位出現(xiàn)高III值信號(hào)時(shí)(設(shè)定為4.6 m)，所有鈉離子交換器“投運(yùn)”程控操作失效，閉鎖投入任何1臺(tái)鈉離子交換器。

圖2 全自動(dòng)鈉離子交換器系統(tǒng)圖

圖3 鈉離子交換器程控步序

2.2 停運(yùn)程控

水箱液位出現(xiàn)高I信號(hào)時(shí)(設(shè)定為4.0m)，停運(yùn)#1，#3鈉離子交換器，并使其進(jìn)入“備用”程控狀態(tài);當(dāng)水箱液位出現(xiàn)高II值信號(hào)時(shí)(設(shè)定為4.5 m)，停運(yùn)#2，#4鈉離子交換器并使其處于“備用”狀態(tài);當(dāng)水箱液位出現(xiàn)高III值信號(hào)時(shí)(設(shè)定為4.6 m)，所有處于投運(yùn)狀態(tài)鈉離子交換器自動(dòng)切換到“停運(yùn)”程控操作，停止所有鈉離子交換器。

2.3 再生程控

鈉離子交換器“再生”的目的是恢復(fù)鈉離子交換器的軟化功能。當(dāng)“啟動(dòng)再生流量累積”達(dá)到設(shè)定值時(shí)，程序會(huì)先自動(dòng)啟動(dòng)“停運(yùn)”程控，然后再啟動(dòng)“再生”程控，在“再生”程控控制下完成“反洗”“再生置換”“正洗”3個(gè)小程控。

2.4 備用程控

當(dāng)軟化水箱液位出現(xiàn)高III值信號(hào)時(shí)(設(shè)定為4.6 m)，所有處于“投運(yùn)”狀態(tài)鈉離子交換器自動(dòng)切換到“停運(yùn)”程控，“停運(yùn)”程控完成后，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入“備用”程控狀態(tài)?！霸偕背炭亟Y(jié)束后，設(shè)備也轉(zhuǎn)入“備用”程控狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備處于“檢修”狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)解除鈉離子交換器的“備用”程控狀態(tài)。

3 鈉離子交換器程控在調(diào)試過程中的完善

3.1 軟化水箱液位異常情況的處理

為了防止軟化水箱液位測量出現(xiàn)異常情況，對(duì)水箱液位異常情況進(jìn)行了判斷處理:增加了軟化水箱水位聯(lián)鎖信號(hào)解除的報(bào)警功能。增加液位信號(hào)品質(zhì)變壞及變化速率保護(hù)動(dòng)作，自動(dòng)解除軟化水箱的水位聯(lián)鎖，并在陰極射線顯像管(CRT)上顯示報(bào)警功能。

3.2 “投運(yùn)”與“停運(yùn)”程控之間的時(shí)序問題

在調(diào)試過程中，出現(xiàn)了執(zhí)行“停運(yùn)”程控操作而程序不執(zhí)行的情況。其原因?yàn)椤巴＿\(yùn)”程控指令一方面復(fù)位“投運(yùn)”程控指令，另一方面啟動(dòng)主控程序。由于分散處理單元(DPU)處理程序的時(shí)序問題，“停運(yùn)”程控信號(hào)與“投運(yùn)”程控信號(hào)同時(shí)存在于DEVICE SEQUENCERT程序塊的置位和復(fù)位端，所以程序不執(zhí)行。為了解決時(shí)序問題，在“停運(yùn)”程控指令發(fā)出后，延時(shí)2 s再觸發(fā)主程序，避免了“投運(yùn)”程控與“停運(yùn)”程控之間的時(shí)序問題。停運(yùn)程控情況如圖4所示。

圖4 停運(yùn)程控示意圖

3.3 鈉離子交換器再生程控的完善

“再生”程控是根據(jù)進(jìn)入鈉離子交換器流量累積來控制的，當(dāng)“再生”程控完成后，“啟動(dòng)再生流量累積”未清零，鈉離子交換器會(huì)重新進(jìn)入“再生”程控，重復(fù)再生。設(shè)計(jì)了“再生”程控結(jié)束后，對(duì)“啟動(dòng)再生流量累積”值自動(dòng)清零，然后再將該鈉離子交換器投入“備用”程控狀態(tài)。為防止鈉離子交換器進(jìn)入“再生”程控后被中斷，設(shè)計(jì)了當(dāng)鈉離子交換器處于“再生”程控時(shí)，閉鎖啟動(dòng)其他任何程控。

圖5 再生程控示意圖

3.4 鈉離子交換器特殊工況的完善

當(dāng)鈉離子交換器或附屬設(shè)備檢修時(shí)，應(yīng)解除該鈉離子交換器的“備用”程控狀態(tài)，同時(shí)閉鎖鈉離子交換器進(jìn)行任何操作。當(dāng)鈉離子交換器的任一電動(dòng)門處于掛牌(檢修)時(shí)，可自動(dòng)解除鈉離子交換器的備用邏輯。應(yīng)增加設(shè)備的智能性，以減少人員的干預(yù)。

4 結(jié)束語

軟化水系統(tǒng)中鈉離子交換器程控的實(shí)現(xiàn)，使軟化水泵、熱網(wǎng)補(bǔ)水泵、鈉離子交換器控制成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)了第2供熱季(2011—2012年)熱網(wǎng)全程自動(dòng)制水、補(bǔ)水，同時(shí)熱網(wǎng)制水補(bǔ)水也由專人值班變成了無人值守。鄒縣電廠熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)機(jī)組節(jié)能優(yōu)化，有效降低煤耗等重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)起到積極的促進(jìn)作用，拓展了335 MW機(jī)組的生存空間，供熱首站軟化水系統(tǒng)全程自動(dòng)制水，不僅提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平，而且能夠較好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

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