除盐水站自控系统的适应性改造

2014-05-15范彩霞王成和韩学敏

机械工程与自动化 2014年3期

范彩霞，李晋，王成和，韩学敏

（莱芜钢铁集团有限公司，山东莱芜 271104）

0 引言

在能源动力厂的热力系统中，水、汽质量的好坏直接影响着能源动力厂热力设备能否安全、经济地运行。为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水、汽循环系统中的水、汽进行净化处理并对其质量实行严格的监督，去除掉天然水中含有的杂质，才能解决由劣质水引起的热力设备结垢和腐蚀、过热器和汽轮机积盐等问题。

1 除盐水站工艺流程

莱钢能源动力厂老区化水车间除盐水站担负着9台锅炉、炼铁厂老区4座750 m3高炉和2座1 080 m3高炉、烧结厂老区烧结机余热锅炉补给除盐水及汽轮机循环冷却水系统补给弱阳处理水的任务。除盐水站为反渗透加阴阳床化学除盐系统，主要设备包括7台多介质过滤器、6套超滤装置、3套RO装置、6台弱酸阳离子交换器、3台强酸阳离子交换器、3台强碱阴离子交换器，最大生产能力为350 t／h。

图1为除盐水站工艺流程图。工业新水、循环冷却水经混凝或过滤处理后加压进入热交换器加热至15℃～25℃，多介质过滤器除铁过滤，弱阳床除去水中的碳酸盐硬度，再经超滤器滤除大于0.35μm的颗粒后进入超滤水箱。超滤水经增压泵加压，进入保安过滤器，由高压泵加压后进入反渗透装置，低含盐量的淡水进入RO淡水箱，高含盐量的浓水回收至RO浓水箱用于多介质过滤器反洗，淡水经淡水泵加压送至阳床去除水中的阳离子（除氢离子），经除二氧化碳器脱去水中的二氧化碳后进入中间水箱，经中间水泵加压后送至阴床去除水中的阴离子，进入除盐水箱，最后经除盐水泵加压后送至各用户。

图1 除盐水站工艺流程图

2 除盐水站目前存在的问题

化水车间水处理除盐水站2008年改扩建后，新增了多介质、超滤、反渗透等设备，使用PLC监控设备运行参数及自动化程序控制设备的启停。PLC控制系统经过这几年的运行后，暴露出了如下一些问题。

2.1 阀门操作的先后顺序存在问题

由于超滤、反渗透、多介质过滤器等操作工艺比较复杂，每一组操作工艺中的阀门都比较多，在原有工艺中，运行、反洗等阀门的开启先后顺序不对，以及开启的时间长短也不合适，易造成憋压，导致超滤、反渗透、多介质过滤器等装置工作时振动较大。设备长时间在这种状态下工作，易造成设备本体损坏，威胁除盐水的安全稳定运行。

2.2 设计上存在缺陷

部分生产工艺参数未安装远传装置，不能从PLC上对工艺参数进行监控；部分管道式超声波流量计存在安装位置不合适，不能满足超声波流量计的测量要求，致使流量测量数据不准确，给车间的生产控制造成困难。

2.3 仪表腐蚀情况严重已不能正常使用

老厂房大部分流量计等仪表使用时间过长，加之厂房内部仪表使用环境较差，仪表腐蚀情况严重到已不能正常使用，不能通过PLC对其进行监控，对生产工艺参数的控制造成困难。除盐水外供系统的重要参数（外供除盐水压力、流量、除盐水箱液位）只能在老厂房值班室内的仪表盘上显示，未能引入PLC监控中，目前仪表盘长时间使用后，部分仪表参数存在不显示或显示不准确的现象，不能很好地对除盐水的外供情况实施监控。

2.4 缺少交换器深度失效时的防范措施

因设备原因或操作人员的失误导致交换器深度失效时不能及时发现，易造成水质污染，严重时甚至影响锅炉和汽机的安全稳定运行。

2.5 新、老厂房之间不能一起监控

由于老厂房没有监控设备，操作工必须奔波于新、老厂房之间，增加了劳动强度，必要时必须增加工人数量。

3 自控系统改造方案

自控系统改造方案如下：

（1）修改步序表，建立完善的阀门操作步骤。为适应生产的需要，依据生产实践对各操作工艺的阀门开启顺序进行更改，并增加阀门响应步骤。以超滤反洗上排为例，原程序为开启超滤反洗进水阀门和顶部排水阀门，再启动超滤反洗水泵。由于开启顺序不当，导致超滤装置在反洗时管道及装置振动较大。现修改为先开启顶部排水阀门，再启动超滤反洗水泵，最后开启超滤反洗进水阀门，彻底解决了憋压问题。其他系统根据实际情况修改步序表，修改后设备运行稳定，取得了良好的效果。

（2）为满足工艺控制需求，增加了12台仪表，使得操作人员对生产数据有了全面的掌握，降低了操作工的劳动强度。

（3）针对部分仪表不能正常使用的情况，进行了修复或更换，使各仪表数据正常工作。

（4）增设适当的制水终点判断条件。为避免交换器深度失效时对水质造成污染，并且浪费酸、碱溶液，根据各操作工艺的具体情况，增加合适的制水终点判断条件，比如酸度、电导率等，以保证安全生产。为便于今后可以根据生产情况随时修改设定值，故对每一台交换器单独设定，而且操作工可以根据工况在监控画面上进行设定。

（5）完成新、老厂房统一监控。原有自控系统中，新厂房为PLC系统控制，老厂房为仪表控制，在此次改造中，把老厂房部分重要数据引入PLC中，并在老厂房增加一台工控机，在老厂房主控室中可以对新、老厂房数据同时进行监控，减少了工人的劳动强度。