電廠補(bǔ)水控制系統(tǒng)在線改造分析

朱東良，董 健，周 春，葉堅(jiān)東，蘇 寧

(1.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004；2.上海外高橋發(fā)電有限責(zé)任公司，上海 200131；3.昆山供電公司，江蘇 昆山 215300)

1 引言

對于國內(nèi)大多火電廠來說，由于大量使用國外品牌的自動化產(chǎn)品，其售后服務(wù)及備品備件不能得到充分的保證。為了不影響機(jī)組的正常運(yùn)行，也為了電廠信息化建設(shè)的需要，必須要對陳舊的系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行升級改造，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全及穩(wěn)定性。改造項(xiàng)目一般分2種：離線改造和在線改造。離線改造是將程控系統(tǒng)全部停運(yùn)，只留就地手操模式。這種改造方式對系統(tǒng)運(yùn)行影響比較大，適用于不連續(xù)運(yùn)行的程控系統(tǒng)。在線改造是指改造時(shí)不停運(yùn)系統(tǒng)，其對系統(tǒng)運(yùn)行的影響很小或不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在線改造方式一般用于對程控依賴較高的連續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)。因此，在線改造比離線改造的技術(shù)難度要大得多。2種改造模式有一個(gè)共同點(diǎn)就是要求改造周期越短越好。

2 系統(tǒng)介紹

上海外高橋發(fā)電有限公司4×300 MW機(jī)組補(bǔ)給水系統(tǒng)運(yùn)行于建廠初期，補(bǔ)給水處理系統(tǒng)由3個(gè)系列的二級除鹽系統(tǒng)和3臺混床精除鹽設(shè)備組成，二級除鹽系統(tǒng)由1臺陽床、1臺真空脫氣器和1臺陰床組成。陽床和陰床均為雙室雙層浮動床，運(yùn)行時(shí)從交換器底部進(jìn)水，頂部出水；再生時(shí)從頂部進(jìn)酸堿再生液，從底部排出。每個(gè)交換器中有2個(gè)裝有不同型號樹脂的室。二級除鹽系統(tǒng)采用單元系統(tǒng)運(yùn)行，混床采用并聯(lián)方式。正常工況為一個(gè)系列運(yùn)行，另2個(gè)系列備用或再生，允許2個(gè)系列或3個(gè)系列并列運(yùn)行。

預(yù)除鹽水泵以120 t/h的流量將預(yù)除鹽水送到陽床。陽床日處理能力為2 200 t。預(yù)除鹽水經(jīng)陽床入口門進(jìn)入，通過陽離子交換樹脂床后由出口門流出。陽床進(jìn)出口門有差壓監(jiān)測，當(dāng)差壓值達(dá)到或超過200 kPa時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。二級除鹽以周期累積制水量作為系列再生的依據(jù)。因此，對進(jìn)入陽床的流量進(jìn)行積算，達(dá)到累積流量設(shè)定點(diǎn)(約2 200 t)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號并停運(yùn)該系列，指示應(yīng)當(dāng)進(jìn)行再生。失效的陽床需用5 %的稀鹽酸(HCl)再生。

陽床出水進(jìn)入一臺有三級蒸汽抽吸的真空脫氣器。真空脫氣器正常工作壓力為1.07～2.7 kPa，設(shè)備出力為100～120 t/h。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)HCO3≤123.7 mg/l，O2≤ 11.3 mg/l時(shí)，出水水質(zhì) CO2≤5 mg/l，O2≤0.3 mg/l。真空脫氣器出水有溶解氧監(jiān)測，當(dāng)溶解氧濃度＞0.3 mg/l時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。

真空脫氣器本體及三級蒸汽噴射器的吸入側(cè)都有壓力(真空度)監(jiān)測。脫氣器水箱中的液位控制陽床出口門的開度，維持水箱水位的穩(wěn)定。水箱水位低時(shí)不能啟動中間水泵。脫氣器出水通過中間水泵送到陰床。陰床日處理能力為2 200 t。陰床進(jìn)出口有差壓監(jiān)測。當(dāng)差壓值達(dá)到或超過200 kPa時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。陰床出水由導(dǎo)電度和二氧化硅監(jiān)測。陰床出水的控制指標(biāo)為導(dǎo)電度≤5 μs/cm(25 ℃)，二氧化硅≤0.1 mg/l。當(dāng)導(dǎo)電度或二氧化硅超標(biāo)時(shí)，指示陰床已經(jīng)失效，需要進(jìn)行再生。失效陰床需用5 %的燒堿(NaOH)再生。

陰床出水經(jīng)母管進(jìn)入運(yùn)行混床的入口門?；齑蔡幚砟芰?0 000 t。混床出水進(jìn)入除鹽水箱。每臺混床的出口流量進(jìn)行積算，當(dāng)1臺混床的累積制水量達(dá)到預(yù)置值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，指示應(yīng)當(dāng)進(jìn)行再生。混床出水中也有導(dǎo)電度和二氧化硅監(jiān)測。當(dāng)混床出水導(dǎo)電度≥0.2 μs/cm(25 ℃)，二氧化硅≥0.02 mg/l時(shí)，指示混床已經(jīng)失效，需要進(jìn)行再生。失效混床需用2 %的鹽酸(HCl)和2 %的燒堿(NaOH)再生。

混床出水進(jìn)入除鹽水箱。除鹽水箱有液位監(jiān)測，除鹽水箱向凝結(jié)水補(bǔ)水箱提供鍋爐補(bǔ)給水及除鹽系統(tǒng)的再生用水。除鹽水箱出現(xiàn)高(低)水位時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，提示操作員處理。當(dāng)2個(gè)除鹽水箱都出現(xiàn)低水位報(bào)警時(shí)，停運(yùn)除鹽水泵和再生水泵。

原補(bǔ)給水控制系統(tǒng)設(shè)1套控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)由上位機(jī)、可編程控制器及I/O站等設(shè)備組成。上位機(jī)使用INTOUCH軟件，PLC為施耐德公司的早期產(chǎn)品984系列，MB+網(wǎng)通訊，基于DOS的PLC編程軟件。

3 改造方案

改造方案設(shè)計(jì)為將原984 PLC邏輯拆分為4部分，即3個(gè)系列二級除鹽水系統(tǒng)和1個(gè)公用系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)各設(shè)1套PLC。由于二級除鹽水系統(tǒng)與公用系統(tǒng)在邏輯中有聯(lián)鎖信號，因此，需要各PLC之間進(jìn)行通訊。

本次改造范圍包括一系列二級除鹽水系統(tǒng)及公用系統(tǒng)，各采用1套雙機(jī)熱備系統(tǒng)，CPU型號為140 CPU 43412A，原984 PLC采用MB+與公用系統(tǒng)通訊，一系列二級除鹽水系統(tǒng)采用以太網(wǎng)與公用系統(tǒng)通訊。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4 改造分析

由于本次改造是在線改造，系統(tǒng)不能停機(jī)而影響機(jī)組供水，要在確保不停機(jī)的情況下順利完成改造。在線改造方式一般要求系統(tǒng)分步、分系統(tǒng)改造，這就要求項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對系統(tǒng)工藝流程、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及邏輯有全面的了解，并做好詳細(xì)周全的改造方案及緊急情況應(yīng)對措施。這主要通過2個(gè)方面來保證，一方面是從技術(shù)上保證，另一方面是在運(yùn)行中保證，工作人員要做好預(yù)防措施。

4.1 技術(shù)方面

首先將原984 PLC與公用系統(tǒng)QUANTUM PLC連接起來建立通訊，由于使用MODBUS PLUS協(xié)議，需要1根雙絞線連接2個(gè)CPU的MODBUS PLUS接口。在CONCEPT中配置PEER COP，主要是MODBUS PLUS地址及需要讀寫的MODBUS地址。接著將一系列PLC與公用系統(tǒng)PLC連接起來。由于2套PLC都配置了以太網(wǎng)通訊模塊NOE77101，因此一系列PLC與公用系統(tǒng)PLC之間使用IO SCANNER以太網(wǎng)通訊方式，這期間必須特別注意不能影響原系統(tǒng)的通訊。所有的通訊測試工作在控制柜出廠前必須完成。

改造項(xiàng)目中大部分的工作量是電纜的敷設(shè)。一般是將電纜從原有控制柜抽出，再拉到新控制柜。電纜敷設(shè)中要考慮距離新柜子所需的電纜長度，電纜溝中電纜是否容易拉出，多芯電纜多個(gè)信號不能互相干擾等，還要特別注意的是電纜供電方式及電壓等級的安全問題。電纜安放端接后進(jìn)行設(shè)備單體調(diào)試，主要是驗(yàn)證信號端接是否正確，驗(yàn)證完后該設(shè)備就投入運(yùn)行，從而減小對系統(tǒng)運(yùn)行的影響。單體調(diào)試期間可能會需要修改原PLC的邏輯，由于是在線改造，因此必須在線修改邏輯，不能停止CPU的運(yùn)行。

4.2 運(yùn)行方面

改造按先公用系統(tǒng)，后一系列的順序進(jìn)行。運(yùn)行人員先將3個(gè)系列都再生一遍，這樣在公用系統(tǒng)改造時(shí)就不用再生，公用系統(tǒng)改造完成后就進(jìn)行系列再生的驗(yàn)證。接下來是一系列的改造，首先停運(yùn)一系列，剩余2個(gè)系列的運(yùn)行已經(jīng)可以滿足4臺機(jī)組的用水。在4臺除鹽水泵改造時(shí)，按照拆1臺改1臺的原則，即將1臺除鹽水泵相關(guān)電纜從舊柜子抽出接至新柜子并調(diào)試完畢后，再改下一臺除鹽水泵。調(diào)試完畢后的除鹽水泵必須立刻投入運(yùn)行，以保證水箱的供水。在改造期間，運(yùn)行人員必須注意觀察除鹽水箱的液位以防止水箱液位過低影響機(jī)組供水。

5 結(jié)束語

總結(jié)本次改造經(jīng)驗(yàn)：首先，一份詳細(xì)周到、考慮全面的改造方案及具體的改造操作步驟是最重要的；其次，改造現(xiàn)場需要有經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)全面的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人來解決現(xiàn)場遇到的各種突發(fā)情況及技術(shù)難題。