（内蒙古能源发电杭锦发电有限公司内蒙古呼和浩特市010010）
摘要：对于发电厂来讲维护提升水汽的处理能力，提升品质，热力机械稳定性以及经济性的发展规定,引入了DCS体系。为全面提升水汽处理的自动化水平,提高水汽品质,满足热力设备长期稳定、安全、经济运行的需要,进行了300MW机组化学水处理分散控制系统(DCS)的应用研究。文章具体的分析了该体系在此类单位的水处理工作中的具体意义。
关键词:电厂;化学水处理系统;分散控制系统;预诊断专家系统
一、技术方面的困难
该项处理活动很是繁琐，机械不集中，其涵盖如下的内容。第一，把原水处理为工业用水。第二，锅炉补给水处理；第三，给水热力除氧、化学除氧及给水的加氨防腐处理；第四，炉内加药、排污、防腐蚀防结垢处理；第五，热力系统水汽品质分析取样系统；最后，凝结水精处理及加氨防腐蚀处理等。上面讲到的这些活动的状态很是繁琐，相关的数值和热循环步骤互相干扰。对于之前的处理体系来讲，其炉内和外在的处理体系是单独存在的，数值在调节的时候不分析运作指数的变动性，此时就会导致无法在最佳的时间中得知存在的不利现象，并且加以处理。为了处理好此类不利现象，就要将该循环体系的品质和所有的处理活动等有效的联系到一起来全方位的分析，此类全方位的联系因为不具有模型探索所以就导致了该项控制存在一大难题。很多化学的在线设备的监测以及加药管控活动的化学数值等的变动是一种电化学的步骤，此类信号不但不高，而且还有很多的干扰要素，经由多次的放大之后才可以得知，同时因为绝大多数的加药活动的间距不近，信息较差，而且在冬天的时候加药的话会发生冻结问题，因此要开展好该项管控活动，就要积极的对在线的装置开展革新活动。其次在设计的时候要结合设备的特点来选取数值，所以导致了技术上的另一难题。
二、主要特点
根据四期化学水处理系统实际情况和运行控制需求,进行了DCS在四期化学水处理系统中的应用改造,DCS设计中以四期炉外化学水处理系统(包括预处理系统、锅炉补给水系统、覆盖系统、凝结水精处理系统、工业水系统、生活消防水系统)为控制主体,结合了专家诊断功能,并最大限度地发挥了DCS数据处理能力极强、能完成逻辑复杂的控制且控制精度高、特别适合完成复杂的模拟量控制等优势。改造后的DCS除完成四期化学水处理系统的程控要求外,还具有以下特点:
(1)开发了300MW机组汽水诊断系统。化学在线仪表监测的运行参数通过数据采集系统(DAS)的数据检测或网络传输,将一些必要的人工分析数据输入DCS,对炉内水汽品质和除盐水水质及整个热力系统水汽循环过程进行集中在线检测,由DCS自动诊断及时发现水处理系统中存在的问题,并提供处理指导意见供运行人员参考。水汽诊断系统利用DCS的强大功能,不仅实现了火电机组热力系统的水汽品质在线诊断,而且实现了炉外原水系统及除盐水系统在线诊断,大大提高了机组的安全经济运行。
(2)根据顺控步序以间隙PID集合程控的方式实现了凝结水精处理系统再生过程中各再生塔流量的自动控制。
(3)根据顺控步序以间隙PID集合程控的方式实现了一级除盐补给水系统各塔运行和再生过程中的流量自动控制。
(4)实现了四期5台澄清池及化水小区2台澄清池的自动排污,同时通过对原水加药量的检测实现原水自动加药。原水加药系统以流动电流检测仪控制投药量作为主要控制手段,通过在线监测和控制水中胶体(混浊物质)的脱稳程度,在原水流量及混凝剂浓度、流量发生变化时迅速响应,在3～5min内及时调整加药量,保证混凝剂的准确投加。为进一步提高在原水流量大幅变化时的响应速度,引入流量比例前馈环节,使响应时间达到5min以内,控制策略上应用了间隙PID控制技术,解决化学加药系统的纯滞后问题。
(5)四期炉外化学水处理系统与炉内化学水处理系统通过联网实现数据通信,使化学运行人员了解机组水汽品质运行情况。
四期化学水处理DCS的总规模:操作员站2台(其中1台兼作工程师站)、控制处理器(CP)2对(分别冗余)、总I/O点数1576点。I/O点备用率18.94%,CP备用率85/240,节点总线网络具有较大的可扩展性。并利用DCS良好的可扩展性及多种扩展接口,为今后整个电厂水网系统DCS提供了基础。四期化学水处理DCS基本解决了发电厂化学水处理系统工艺设备分散、化学量的测量存在较大滞后及介质存在腐蚀性等复杂条件导致的全过程自动集中控制难的问题。实现了原水预处理、补给水处理、给水处理、覆盖过滤、凝结水精除盐、水汽监督等系统的集中监控。自行开发建立的国电谏壁发电厂四期化学水处理汽水诊断系统模型,充分发挥了专家预诊断和控制功能,为提高水汽品质提供了即时监控分析手段。从系统的运行情况看,DCS在四期化学水处理系统的应用改造基本实现了预期目标。
三、问题思考
3.1DCS、PLC成为主流控制设备以来，一直有水、灰、煤辅助控制系统联网集中控制的设想和尝试，目前新建电厂常采用的模式是将机组外围辅助控制系统组成水网、灰网、输煤网三大块集中控制，但由于辅助系统工艺系统多且复杂，每个小系统各自成套以PLC控制，目前联网的主要工作就是将各分系统的PLC由设计院统一协调组成相关网络，这样，虽然在监控上能做到集中布置、集中控制和集中数据管理，但是多套PLC由于品牌不同，加大了联网技术上的难度。通过联网数据传输，数据处理完全依靠上位机实现，控制策略反馈给PLC再指导控制难度较高、精确的控制和大系统的协调也非PLC所长，而DCS本身就具有这方面优势。
PLC具有可靠性高、逻辑处理能力强的优点，在特定系统上价格较DCS有一定优势。但近年来随着DCS技术的进步，价格上的差距大大缩小，具体对于四期化学水处理系统，PLC必须采用冗余CPU及网络，若采用主流PLC组建本系统，在价格上将比国产化的DCS更高，与进口DCS相比，价格差距不超过15%，因此，选用PLC的性价比不再具有优势。
3.2化学水处理汽水诊断系统的开发对其他化学水处理系统有一定的借鉴意义，由于目前的化学水处理系统本身程控系统或数据采集系统已经完备，欠缺的只是数据应用处理。将各分系统联网，将数据传送到专门的实时数据库，按照工艺流程建立分析模型，进行诊断分析，将对化学水处理系统的运行具有较强的指导意义，通过四期化学水处理系统DCS的应用，证明这项工作可行且十分必要。
3.3在体系的探索时期碰到不利现象要积极的探索。
(1)因为化学分析数会受到环境以及时节等的干扰，导致工艺客体的变量很是繁琐，设置的体系控制模型仅仅是初步内容，要经由测试来对其完善，以此来切实的体现出专家诊断的功效。
(2)该预控体系分析的是综合的在线测量方法，不过如今许多的化学量是不能够明确的，必须要借助人工措施来处理，此时就干扰到精准性。
(3)如今的很多精确的装置在场地之中受到环境的干扰无法有效的运行。上述的不利现象都是今后要认真分析的内容。
结语
发电厂四期化学水处理DCS应用研究在国内首次将锅炉补给水处理、水汽品质监测、炉内汽水处理、凝结水处理等专家故障预诊断策略引入DCS采用先进的控制策略,较好地实现了原水预处理系统的自动加药控制。在原工艺系统中增加了部分电动调节阀,实现了补给水和凝结水精处理系统运行及再生过程中的流量自动控制。采用DCS有利于拓展控制范围,实现较复杂的控制策略,为实现电厂DCS管控一体化打下了良好基础。
参考文献
[1]李培元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京:中国电力出版社,2000.
[2]王万英.工业水处理技术在火电厂的应用[J].机电信息，2011（06）.
[3]张芳芳.火电厂化学水处理设施防腐蚀工艺常见问题及对策[J].绿色科技，2011（04）.
[4]张春生，李岩，赵继阳，朱存旭.电厂化学水处理DCS的应用与研究[J].应用能源技术，211（05）.
[5]杨剑.DCS控制系统及发展趋势[J].贵州化工，2008（04）.