基于HDCS-2000的低温多效海水淡化控制系统研究

崔大海， 刘忠涛， 王春月

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150001）

0 引言

火电厂低温多效海水淡化技术作为一种缓解淡水资源压力的有效手段，目前有着较为广泛的应用。本文以火电厂的4+2效低温多效海水淡化系统为例，阐述利用DCS实现对低温多效海水淡化过程的自动控制。

1 低温多效海水淡化系统装置

该装置以汽轮机四段抽汽作为加热蒸汽,海水以平流方式引入蒸发器并均匀喷淋在蒸发器的换热管束上，海水吸热蒸发，此蒸汽进入到下一效蒸发器的换热管内作为下一效蒸发器汽源。第一效蒸发器的冷凝水通过凝结水泵返回锅炉，其它蒸发器的凝结水逐一流过下一效蒸发器被收集起来，末效蒸发器的产品水经质量检测合格后，被存入储水池或被排放。每一效蒸发器产生的浓盐水最终在末效蒸发器经浓盐水泵排放。

该海水淡化装置主要由蒸汽系统、海水预热系统、抽真空系统、减温水系统、凝结水回收系统、加药系统及设备酸洗和清洗系统组成。

2 海水淡化DCS控制系统设计

低温多效海水淡化控制系统硬件采用哈尔滨汽轮机厂自主研发的HDCS-2000 DCS系统，该DCS系统哈汽具有知识产权。根据六效的低温多效海水淡化的工艺流程、IO点数及控制要求，完成整套海水淡化系统的硬件、软件设计工作。

2.1 硬件设计方案

该系统配置两台控制机柜，结构及卡件示意图如图1所示。系统由分布式过程控制站（DPU）、人机接口（HMI）构成。其中DPU采用冗余配置，当系统运行时，一台DPU故障时，另一台DPU自动介入工作，保证系统安全稳定运行。人机接口由工程师站（ENG）、操作员站（OPR）、历史站、通讯接口站组成。

图1 控制系统结构及卡件示意图

根据系统工艺要求，整理确定最终IO清单，并确定卡机配置方案。海水淡化DCS系统配备的卡件数量及类型如表1所示。

表1 海水淡化DCS系统配备的卡件数量及类型

2.2 软件设计方案

按照六效海水淡化系统的组成装置工艺流程，我们设计了海水淡化DCS控制系统的软件方案，其中包括数据库组态、逻辑组态、操作画面组态、报警、趋势、历史等一系列组态工作。操作画面中包括总貌图、制水及真空系统图、前池及加药系统图、报表图、报警图、历史趋势图。其中我们列举了系统的总貌图及控制逻辑的SAMA图，详见图2、图3。

2.3 海水淡化的DCS控制系统主要功能

海水淡化控制系统实现了对海水淡化过程中各物理参数的监测。该控制系统主要监控测点有：1）各蒸发器内浓盐水液位和温度；2）蒸发器内冷凝水液位、温度和流量；3）蒸发器内蒸馏水液位、温度和流量；4）凝结水冷却器出口凝结水电导率；5）蒸馏水电导率和pH值；6）加热蒸汽压力和温度；7）海水入口温度、压力和流量；8）蒸汽压缩机入口压力温度；9）各类泵出口压力等。

控制系统主要控制功能包括：1）热源蒸汽温度控制，根据减温后的蒸汽温度控制减温水的流量调节阀，将蒸汽温度控制在允许范围内；2）系统的产水量控制，通过调节蒸汽压缩机进汽调节门控制系统的产水量，其中淡水流量与第6效蒸发器盐水槽和1号凝结水槽的温差成正比；3）根据进入海水温度，调节海水预热旁路阀、排水阀、废水温度控制阀和预热器出口开/关阀及蒸馏水冷却器出口开/关阀控制末级蒸发器盐水的温度；4）冷凝器出口控制，通过控制入口调节阀来控制进入蒸发器海水的总流量；5）第6效蒸发器蒸馏水液位控制，通过控制蒸馏水液位调节阀来实现；6）第6效蒸发器浓盐水液位控制，通过控制浓盐水液位调节阀来实现；7）第1效蒸发器冷凝水液位控制，通过控制冷凝水液位调节阀来实现；8）根据凝结水电导率选择凝结水排放阀开/关；9）根据淡水电导率选择淡水排放阀开/关。

此外控制系统也要实现对设备的联锁及保护功能。

图2 系统的总貌图

图3 控制逻辑的SAMA图

3结语

低温多效蒸发海水淡化技术由于传热效率高，能够利用电厂低品位的余热从而降低制水成本，并能有效降低结垢和腐蚀的发生，因而低温多效海水淡化技术已成为海水淡化厂的主流技术。目前低温多效海水淡化的控制系统全部采用PLC的控制方式，我们则采用DCS控制方式，DCS控制系统是一种比PLC更方便快捷的控制方式，可实现较复杂的控制规律，具有更高的可靠性。此外可以同厂用DCS系统兼容达到统一管理的目的。

［1］ 胡晓花.火电厂低温多效海水淡化装置及其控制系统［J］.热力发电，2009，38（8）：122-124.