邹县电厂热网钠离子交换器程控系统设计

姜宪珍，张红军

(华电国际邹县发电厂，山东 邹城 273500)

0 引言

华电国际邹县发电厂(以下简称邹县电厂)335 MW机组供热系统(以下简称热网)软化水系统布置在热网首站内，由爱默生控制公司(上海)OVATION控制系统完成设备的监控。由于工期原因，在第1个供热季(2010—2011年)内，仅实现了首站内热网软化水系统设备远控及监视，具体的补水操作仍由运行人员来完成(特别是钠离子交换器制水还必须由化学运行人员来操作)，这样，不仅影响了整个供热系统的稳定性，还增加了运行人员的劳动强度。

1 热网首站内软化水系统及设备

邹县电厂供热首站内软化水系统工艺流程如图1所示。

图1 软化水系统流程图

热网首站内整个软化水系统配置了4台全自动钠离子软化器、2台互为备用的软化水泵、3台热网补水泵、2套盐罐、1套软化水箱等设备。目前软化水泵、热网补水泵、盐罐的程控联锁相对简单，已在分散控制系统(DCS)内实现，而钠离子交换器的程控联锁相对复杂，实现起来相对困难，它是首站内软化水系统程控的重中之重。

1.1 供热首站DCS

邹县电厂335 MW机组供热首站DCS采用爱默生控制系统(上海)有限公司的OVATION控制系统，主要是实现供热首站所辖设备的集中控制与监视。主要设备包括:4套操作员站(2套在热网首站，2套在I期集控室)，1台工程师站，2套控制柜。#1，#3钠离子交换器设置在#1控制器内，#2，#4钠离子交换器设置在#2控制器内，达到了控制系统分散风险之目的。

1.2 全自动钠离子交换器

热网首站内设置了4台全自动钠离子交换器，对一期、二期补给水处理的清水进行软化处理，每台全自动钠离子软化器出力为60 t/h，钠离子交换器内部装填Na型强阳离子交换树脂，工业水经过Na型树脂处理后，其中的Ca2+，Mg2+等被Na+交换下来，水中除了残余的Ca2+，Mg2+外，阳离子几乎全都是Na+，从而降低了水的硬度，有效地防止热网循环水系统结垢。全自动钠离子交换器系统如图2所示。

2 钠离子交换器程控逻辑设计

从图2可以看出，钠离子交换器的程控步序分为“投运”(或运行)“停运”“再生”“备用”4个小程控。其中钠离子交换器的“投运”“停运”“再生”程控均可由运行人员单独手动操作，也可由程序自动完成，“备用”程控是由程序自行判断、自动切换完成的，具体步序如3图所示。

2.1 投运程控

软化水箱液位出现低I值信号时(设定为2 m)，自动检测处于“备用”状态的#1，#3钠离子交换器，并启动相应的顺控程序。当水箱液位出现低II值时(设定为1.9 m)，自动检测处于“备用”状态的#2，#4交换器。当水箱液位出现高III值信号时(设定为4.6 m)，所有钠离子交换器“投运”程控操作失效，闭锁投入任何1台钠离子交换器。

图2 全自动钠离子交换器系统图

图3 钠离子交换器程控步序

2.2 停运程控

水箱液位出现高I信号时(设定为4.0m)，停运#1，#3钠离子交换器，并使其进入“备用”程控状态;当水箱液位出现高II值信号时(设定为4.5 m)，停运#2，#4钠离子交换器并使其处于“备用”状态;当水箱液位出现高III值信号时(设定为4.6 m)，所有处于投运状态钠离子交换器自动切换到“停运”程控操作，停止所有钠离子交换器。

2.3 再生程控

钠离子交换器“再生”的目的是恢复钠离子交换器的软化功能。当“启动再生流量累积”达到设定值时，程序会先自动启动“停运”程控，然后再启动“再生”程控，在“再生”程控控制下完成“反洗”“再生置换”“正洗”3个小程控。

2.4 备用程控

当软化水箱液位出现高III值信号时(设定为4.6 m)，所有处于“投运”状态钠离子交换器自动切换到“停运”程控，“停运”程控完成后，系统自动转入“备用”程控状态。“再生”程控结束后，设备也转入“备用”程控状态。当设备处于“检修”状态时，自动解除钠离子交换器的“备用”程控状态。

3 钠离子交换器程控在调试过程中的完善

3.1 软化水箱液位异常情况的处理

为了防止软化水箱液位测量出现异常情况，对水箱液位异常情况进行了判断处理:增加了软化水箱水位联锁信号解除的报警功能。增加液位信号品质变坏及变化速率保护动作，自动解除软化水箱的水位联锁，并在阴极射线显像管(CRT)上显示报警功能。

3.2 “投运”与“停运”程控之间的时序问题

在调试过程中，出现了执行“停运”程控操作而程序不执行的情况。其原因为“停运”程控指令一方面复位“投运”程控指令，另一方面启动主控程序。由于分散处理单元(DPU)处理程序的时序问题，“停运”程控信号与“投运”程控信号同时存在于DEVICE SEQUENCERT程序块的置位和复位端，所以程序不执行。为了解决时序问题，在“停运”程控指令发出后，延时2 s再触发主程序，避免了“投运”程控与“停运”程控之间的时序问题。停运程控情况如图4所示。

图4 停运程控示意图

3.3 钠离子交换器再生程控的完善

“再生”程控是根据进入钠离子交换器流量累积来控制的，当“再生”程控完成后，“启动再生流量累积”未清零，钠离子交换器会重新进入“再生”程控，重复再生。设计了“再生”程控结束后，对“启动再生流量累积”值自动清零，然后再将该钠离子交换器投入“备用”程控状态。为防止钠离子交换器进入“再生”程控后被中断，设计了当钠离子交换器处于“再生”程控时，闭锁启动其他任何程控。

图5 再生程控示意图

3.4 钠离子交换器特殊工况的完善

当钠离子交换器或附属设备检修时，应解除该钠离子交换器的“备用”程控状态，同时闭锁钠离子交换器进行任何操作。当钠离子交换器的任一电动门处于挂牌(检修)时，可自动解除钠离子交换器的备用逻辑。应增加设备的智能性，以减少人员的干预。

4 结束语

软化水系统中钠离子交换器程控的实现，使软化水泵、热网补水泵、钠离子交换器控制成为一个整体，实现了第2供热季(2011—2012年)热网全程自动制水、补水，同时热网制水补水也由专人值班变成了无人值守。邹县电厂热电联产项目的实施，对机组节能优化，有效降低煤耗等重要经济技术指标起到积极的促进作用，拓展了335 MW机组的生存空间，供热首站软化水系统全程自动制水，不仅提高了设备的自动化水平，而且能够较好地实现节能降耗的目标。

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