化学水处理程序控制故障分析及改进

胡佳怡

（上海电力股份有限公司 吴泾热电厂，上海 200241）

1 水处理工作概况

吴泾热电厂的化学乙站水处理设备于2006年投运，由于服役年限较长，程控缺陷造成的故障次数也呈逐年增高的态势，这给供热机组的安全、经济运行带来了极大的隐患，隐患不根除，甚至会损失热源，降低机组的经济性。

乙站水处理系统的运行流程见图1：清水箱—阳离子交换器—除碳器—中间水箱—弱碱阴交换器—强碱阴交换器—混床—除盐水箱。通过化水乙站一级除盐，保证了阴阳床处理的水中的盐分被除去，从而有效地防止了积盐现象。

图1 化水乙站水处理运行流程

2 程控缺陷分析

通过汇总2006～2009年的化学水处理程控缺陷记录，分类统计后如表1所示。

表1 化学水处理程控故障统计

由表1可知，2006～2009年的4年间，阀门反馈装置发生故障总共为37次，占总体故障率的82.22%，是直接造成化学水处理程控故障次数多的主要因素。而造成阀门反馈装置缺陷次数多的原因有多方面，包括阀门管道口径过大、紧固螺丝无法全面定位、网络链接存在漏洞、装置动作存在问题、阀门或者定位设备材质不合格、位置反馈装置质量差、现场酸碱污染、环境温度或湿度超过许可范围等诸多原因。

1）阀门管道口径过大 阀门管道的粗细，直接影响到化学水处理的流量。根据原设计配套运行要求，化水需要控制的流量在90t／h左右，适宜的管径尺寸为40～50mm，而实际安装的管径尺寸为150mm，远远大于最佳流量管道尺寸。在日常调节流量时只能通过人工改变控制阀的开度来运作。问题是运行人员每隔数小时要对阀门进行一次调节，没有相关的技术标准，对化水水处理程控的稳定运行带来不良影响。

2）位置反馈装置的滑块磁性不足 化水阀门反馈信号使用位置反馈装置。流量控制欠佳的主要原因是管道口径过大，难以实时进行调节流量，导致位置反馈装置开关之间的间距很小。一旦滑块磁性不足，位置反馈装置的动作接点就会出错，直接影响到流量的调节。经检查，发现44只阀门反馈装置中，有6对滑块存在磁性不足。

3）网络链接存在不足 化学水处理使用的PLC程序控制系统，采用PLC加上位机的工作方式，控制系统主干网采用100MTCP／IP冗余以太网作为信息传递和数据传输的平台，以实现化学乙站制水流程的全自动实时控制，化学水处理程控网络图如图2所示。

图2 化学水处理程控网络

在PLC程控的设计上，水处理程控使用RSVIEW 32软件、INTOUCH 9.5软件、RsLogix软件，负责固定泵系统、混床系统和除盐水系统等设备的远程监控和操作。对系统检测发现，当发生阀门反馈缺陷时，缺少化水阀门反馈装置缺陷的遥控操作界面，也就是说不能利用PLC程控对其进行强制复位。

3 解决方案和改进措施

3.1 加装节流挡板

根据“上大压小、节能减耗”的政策，对阀门管道不符合设计要求的不做设备更换，所以只能在原有管道不变的前提下，通过消除隐患、优化系统，满足化水制水量。

为了解决控制流量问题，可以在管道上加装节流挡板，而节流挡板的最佳孔径尺寸，需要通过理论计算、现场试验后确定。按照目前实际控制流量为90t／h的要求，适宜的管径尺寸为40～50mm，最终取40～49mm制作节流挡板，并测试各尺寸下的流量，如表2所示。

表2 节流挡板孔径与流量对应表

通过试验，测得节流挡板的口径为45mm时，接近需要的流量90t／h。确定孔径后，正式对节流挡板进行设置。加设节流挡板后，阀门可以开足，无须人工操作即可保证流量在90t／h左右，满足化水乙站的正常运行，如图3所示。

图3 加设节流挡板后制水流量

3.2 更换位置反馈装置

对存在消磁现象的6只位置反馈装置进行更换，安装前先做磁性测试，确保滑块具有足够的磁力。经测试，换上的6只位置反馈装置的磁性有效距离均大于或等于15mm，从而确保了PLC程控的控制和正常运行。

位置反馈装置更换前后的磁性测试汇总，如表3所示。

表3 位置反馈装置的磁性测试 mm

3.3 加设程控复位界面

针对控制室遥控操作界面缺少化水阀门反馈装置故障警示缺陷这一问题，与相关生产单位协商后要求加设程控界面的控制功能。当发生位置反馈装置缺陷时，在程控界面上会相应弹出故障位置的复位按钮，直接点击即可强制复位，从根本上确保了化水PLC程控的正常运行。

程控复位界面如图4所示。

图4 程控复位界面

4 实施效果

经过改进，汇总2010年6月至11月的检测数据，得知化水程控故障次数大大减少，现场设备运行良好，只发生了1次阀门反馈装置故障。由于在PLC程控界面新装了强制复位键，使得故障很快得以处理。

与2006～2009年（6～11月）的化水程控故障次数及阀门反馈装置故障次数相比，PLC程控故障次数逐年减少，如表4所示。

表4 程控故障次数汇总

由表4可知，通过实施阀门管道加装节流挡板，控制进水流量；更换位置反馈装置并测试磁性；加设程控界面，强制将其复位等一系列措施，减少了阀门反馈装置的故障次数，同时也大大降低了化学水处理PLC程控故障次数。由于受执行机构本体故障、电源回路供电缺陷等制约，目前的改进和调整，只能将化学水处理PLC程控故障次数降低，还不能从根本上得到全面解决。

吴泾热电厂化学水处理PLC程控从2006年投运以来，坚持不断地排查设备隐患以及加大技术改进力度，确保了电厂的安全和经济运行。