电厂补水控制系统在线改造分析

朱东良，董 健，周 春，叶坚东，苏 宁

(1.苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004；2.上海外高桥发电有限责任公司，上海 200131；3.昆山供电公司，江苏 昆山 215300)

1 引言

对于国内大多火电厂来说，由于大量使用国外品牌的自动化产品，其售后服务及备品备件不能得到充分的保证。为了不影响机组的正常运行，也为了电厂信息化建设的需要，必须要对陈旧的系统软硬件进行升级改造，以提高系统运行的安全及稳定性。改造项目一般分2种：离线改造和在线改造。离线改造是将程控系统全部停运，只留就地手操模式。这种改造方式对系统运行影响比较大，适用于不连续运行的程控系统。在线改造是指改造时不停运系统，其对系统运行的影响很小或不影响系统的正常运行。在线改造方式一般用于对程控依赖较高的连续运行的系统。因此，在线改造比离线改造的技术难度要大得多。2种改造模式有一个共同点就是要求改造周期越短越好。

2 系统介绍

上海外高桥发电有限公司4×300 MW机组补给水系统运行于建厂初期，补给水处理系统由3个系列的二级除盐系统和3台混床精除盐设备组成，二级除盐系统由1台阳床、1台真空脱气器和1台阴床组成。阳床和阴床均为双室双层浮动床，运行时从交换器底部进水，顶部出水；再生时从顶部进酸碱再生液，从底部排出。每个交换器中有2个装有不同型号树脂的室。二级除盐系统采用单元系统运行，混床采用并联方式。正常工况为一个系列运行，另2个系列备用或再生，允许2个系列或3个系列并列运行。

预除盐水泵以120 t/h的流量将预除盐水送到阳床。阳床日处理能力为2 200 t。预除盐水经阳床入口门进入，通过阳离子交换树脂床后由出口门流出。阳床进出口门有差压监测，当差压值达到或超过200 kPa时发出报警信号。二级除盐以周期累积制水量作为系列再生的依据。因此，对进入阳床的流量进行积算，达到累积流量设定点(约2 200 t)时发出报警信号并停运该系列，指示应当进行再生。失效的阳床需用5 %的稀盐酸(HCl)再生。

阳床出水进入一台有三级蒸汽抽吸的真空脱气器。真空脱气器正常工作压力为1.07～2.7 kPa，设备出力为100～120 t/h。当进水水质HCO3≤123.7 mg/l，O2≤ 11.3 mg/l时，出水水质 CO2≤5 mg/l，O2≤0.3 mg/l。真空脱气器出水有溶解氧监测，当溶解氧浓度＞0.3 mg/l时发出报警信号。

真空脱气器本体及三级蒸汽喷射器的吸入侧都有压力(真空度)监测。脱气器水箱中的液位控制阳床出口门的开度，维持水箱水位的稳定。水箱水位低时不能启动中间水泵。脱气器出水通过中间水泵送到阴床。阴床日处理能力为2 200 t。阴床进出口有差压监测。当差压值达到或超过200 kPa时发出报警信号。阴床出水由导电度和二氧化硅监测。阴床出水的控制指标为导电度≤5 μs/cm(25 ℃)，二氧化硅≤0.1 mg/l。当导电度或二氧化硅超标时，指示阴床已经失效，需要进行再生。失效阴床需用5 %的烧碱(NaOH)再生。

阴床出水经母管进入运行混床的入口门。混床处理能力为30 000 t。混床出水进入除盐水箱。每台混床的出口流量进行积算，当1台混床的累积制水量达到预置值时发出报警信号，指示应当进行再生。混床出水中也有导电度和二氧化硅监测。当混床出水导电度≥0.2 μs/cm(25 ℃)，二氧化硅≥0.02 mg/l时，指示混床已经失效，需要进行再生。失效混床需用2 %的盐酸(HCl)和2 %的烧碱(NaOH)再生。

混床出水进入除盐水箱。除盐水箱有液位监测，除盐水箱向凝结水补水箱提供锅炉补给水及除盐系统的再生用水。除盐水箱出现高(低)水位时发出报警信号，提示操作员处理。当2个除盐水箱都出现低水位报警时，停运除盐水泵和再生水泵。

原补给水控制系统设1套控制系统。该控制系统由上位机、可编程控制器及I/O站等设备组成。上位机使用INTOUCH软件，PLC为施耐德公司的早期产品984系列，MB+网通讯，基于DOS的PLC编程软件。

3 改造方案

改造方案设计为将原984 PLC逻辑拆分为4部分，即3个系列二级除盐水系统和1个公用系统，每个系统各设1套PLC。由于二级除盐水系统与公用系统在逻辑中有联锁信号，因此，需要各PLC之间进行通讯。

本次改造范围包括一系列二级除盐水系统及公用系统，各采用1套双机热备系统，CPU型号为140 CPU 43412A，原984 PLC采用MB+与公用系统通讯，一系列二级除盐水系统采用以太网与公用系统通讯。整个网络结构如图1所示。

4 改造分析

由于本次改造是在线改造，系统不能停机而影响机组供水，要在确保不停机的情况下顺利完成改造。在线改造方式一般要求系统分步、分系统改造，这就要求项目负责人对系统工艺流程、网络结构及逻辑有全面的了解，并做好详细周全的改造方案及紧急情况应对措施。这主要通过2个方面来保证，一方面是从技术上保证，另一方面是在运行中保证，工作人员要做好预防措施。

4.1 技术方面

首先将原984 PLC与公用系统QUANTUM PLC连接起来建立通讯，由于使用MODBUS PLUS协议，需要1根双绞线连接2个CPU的MODBUS PLUS接口。在CONCEPT中配置PEER COP，主要是MODBUS PLUS地址及需要读写的MODBUS地址。接着将一系列PLC与公用系统PLC连接起来。由于2套PLC都配置了以太网通讯模块NOE77101，因此一系列PLC与公用系统PLC之间使用IO SCANNER以太网通讯方式，这期间必须特别注意不能影响原系统的通讯。所有的通讯测试工作在控制柜出厂前必须完成。

改造项目中大部分的工作量是电缆的敷设。一般是将电缆从原有控制柜抽出，再拉到新控制柜。电缆敷设中要考虑距离新柜子所需的电缆长度，电缆沟中电缆是否容易拉出，多芯电缆多个信号不能互相干扰等，还要特别注意的是电缆供电方式及电压等级的安全问题。电缆安放端接后进行设备单体调试，主要是验证信号端接是否正确，验证完后该设备就投入运行，从而减小对系统运行的影响。单体调试期间可能会需要修改原PLC的逻辑，由于是在线改造，因此必须在线修改逻辑，不能停止CPU的运行。

4.2 运行方面

改造按先公用系统，后一系列的顺序进行。运行人员先将3个系列都再生一遍，这样在公用系统改造时就不用再生，公用系统改造完成后就进行系列再生的验证。接下来是一系列的改造，首先停运一系列，剩余2个系列的运行已经可以满足4台机组的用水。在4台除盐水泵改造时，按照拆1台改1台的原则，即将1台除盐水泵相关电缆从旧柜子抽出接至新柜子并调试完毕后，再改下一台除盐水泵。调试完毕后的除盐水泵必须立刻投入运行，以保证水箱的供水。在改造期间，运行人员必须注意观察除盐水箱的液位以防止水箱液位过低影响机组供水。

5 结束语

总结本次改造经验：首先，一份详细周到、考虑全面的改造方案及具体的改造操作步骤是最重要的；其次，改造现场需要有经验丰富、技术全面的项目负责人来解决现场遇到的各种突发情况及技术难题。