CS3000系统在化学水处理装置中的应用

丁红军

摘 要：化学水处理装置在电厂的整体运行中发挥着及其重要的作用，传统的人工操作方式已经不能适应现代化生产的要求，采用CS3000系统控制方式后，在很大程度上能够实现生产过程的全程自动化控制，达到提高水处理质量、降低水处理成本的目的。本文介绍了CS3000系统在巴陵石化热电事业部化学水处理装置中的应用情况，首先对化学水处理工艺进行了简要介绍，然后简要分析了CS3000系统的控制系统构成、控制系统功能、控制系统技术特点和应用效果。

关键词：CS3000；化学水处理；顺控

化学水处理装置是热电厂生产的重要组成部分，确保化学水处理设备可靠运行和补给水质量对热电厂的安全经济运行起着至关重要的作用。化学水处理装置生产的除盐水质量不合格，在一定程度上会影响到设备的使用安全，缩短设备的使用时间，还可能造成设备腐蚀与结垢、锅炉爆管等事故，对机组的安全和经济运行造成直接威胁。基于CS3000的热电厂化学水处理装置控制系统，实现了对化学水处理装置除盐水品质的精确控制，并且减轻了运行人员劳动强度及仪表人员维护工作量，达到了提高生产效率、确保安全经济运行的要求。巴陵石化热电事业部老化学水处理装置主设备为固定床，在实际运行中存在着周期制水量低，制水酸、碱、水耗高，再生操作步骤复杂，再生效果不稳定，受人为因素影响较大，且全部手动操作，运行人工成本高，仪表维护工作量大等缺点。传统的人工操作方式、生产工艺和设备相对落后，已经不能适应现代化生产的要求，因此，新建一套化学水处理装置，控制系统采用CEMTUM CS3000（以下简称CS3000），控制过程采用顺控程序，实现生产过程的全程自动化控制，达到集团公司降低生产成本和能耗的目标要求。

1 化学水处理装置流程简介

新建的化学水处理装置设计出力为500t/h，采用CS3000 DCS系统作为控制系统，控制方式为自动程序控制、远方手动操作和就地控制箱操作相结合，能对化学水处理装置进行集中监视、管理、自动顺序控制，机泵保护联锁和PID自动调节并实现运行数据的采集和记录。该装置主设备有4台高效纤维过滤器，阳双室双浮动床（以下简称阳床）、阴双室双浮动床（以下简称阴床）、混床各3台，均为并列运行，母管制连接，可视工况进行任意组合。

2 控制系统构成

CS3000 DCS控制系统是横河电机继CENTUM CS后开发的新一代产品，具有功能性、灵活性、可靠性强的特点。整个系统由人机界面站、工程师站、现场控制站及相应的Vnet网络设备构成。化学水处理装置系统硬件由一台工程师站（ENG）、三台操作员站（HIS）及一个现场控制站（FCS）组成，其中63号站兼作历史站。

3 控制系统功能

3.1 化学水预处理系统

化学水预处理系统，主要由高效纖维过滤器通过除去水中的有机杂质和悬浮物，进一步降低原水浊度，保证进水水质符合离子交换系统要求。当纤维过滤器出水浊度>1.0NUT或运行时间到达96小时（可视工况在DCS上调整），CS3000控制系统发出报警，提醒运行人员过滤器失效，要进行停运反洗了。高效纤维过滤器的运行、停运、反洗，全程通过CS3000系统进行顺序控制。

3.2 化学水除盐系统

化学水处理装置中的除盐系统，包括一级脱盐水系统和二级除盐水系统（混床）。一级脱盐水系统包括阳床、除碳器、除碳水箱、除碳水泵和阴床。阳床、阴床、混床的操作程序类似，都是：备用成床-运行-失效落床-进酸（碱）再生-置换-清洗-停床备用或投入运行。下面以阳床为例来说明控制系统功能。阳床投入运行的过程是由CS3000控制系统在实时监控状态由控制系统发出提示下完成的，保证绝对不会出现误操作。当累计制水量已接近阳床失效终点时，CS3000控制系统发出提示报警，运行人员依据出水导电度的结果结合人工化验结果判断是否执行停运再生等后续操作，整个再生操作完全自动执行，无需人工参与。为了方便运行人员操作和监视，根据顺控表做了相应的程控图。

3.3 除盐水外供系统

化学水处理装置中的除盐水外供系统，主要是将除盐水箱的合格除盐水通过除盐水泵送到锅炉作为补给水和外单位使用，其特点是除盐水泵不能停运，除盐水母管压力为公司的A类指标，所以可靠性要求非常高，由联锁保护逻辑控制和PID自动调节来实现。

3.3.1 联锁保护逻辑控制

CS3000控制系统的联锁保护逻辑全部由LC64逻辑控制模块来实现，该模块提供一个绘制逻辑图的界面窗口。该联锁逻辑实现了三台除盐水泵的联锁控制功能，并且是电气联锁和压力联锁双重联锁保护，以有效保障除盐水母管压力正常。

3.3.2 PID自动调节

化学水处理装置的除盐泵共有三台，为并列运行方式，母管制连接，如果由运行人员手动调节除盐水母管压力，工作量很大，运行人员要频繁调节才能保证供水正常，不利于安全生产，所以，除盐水泵做自动调节是非常有必要的。由于除盐泵是母管制运行方式，多台泵同时投自动，相互间会产生干扰，容易造成事故。如果三台泵都做自动调节，运行时一台泵手动固定转速运行，另外一台运行泵投自动，就可以解决这个问题。同时，还实现了故障状态下的报警和自动切除功能，为除盐水压力这一公司A类指标提供保证。

4 控制系统技术特点

4.1 实现程控流程图功能

CS3000控制系统中顺控表的动作步序操作人员是看不到的，顺控走到了哪一步，操作人员也不知道，为了使程控部分的动作过程更加直观，该控制系统实现了程控流程图功能，顺控表每一步动作的条件和结果都可以在程控图上显示出来，而且和顺控表的步动作是一一对应的，走到了哪一步会有相应的箭头闪烁表示，未完或已完成的步动作则不闪烁加以区分，使运行人员看起来更加直观。运行人员只需在流程图上点击一到两个触摸按钮，就可实现化学水装置床子的“一键式”运行、停运、再生，真正做到了全自动运行。

4.2 主设备状态显示

以前老化学水处理装置主设备的状态都是通过记录本记录的，运行人员要投运某台主设备必须要看记录本才知道哪些设备可以投运，这样一方面效率低下另一方面就是容易出错。新化学水处理装置采用CS3000控制系统后，实现了高效纤维过滤器、阳双室双浮动床、阴双室双浮动床、混床的运行、停运、反洗（再生）、失效、备用状态的自动转换，运行人员只需看流程图画面就可以看出各床子的运行状态，防止误操。

4.3 交接班数据自动计算

CS3000控制系统实现了交接班数据如除盐水压力平均值、酸碱消耗量、反洗用水量、再生用水量、制水量等关键指标的自动计算功能，到了交班的时候只需打开交接班画面抄表即可，这些数据可保持一个班再进行刷新，以便接班人员查对。

4.4 报警功能

由于报警控制台空间限制，只能放54个光字牌，容纳不了所有报警，所以将一些重要的报警如“厂用电中断”等放在控制台作为外报警，一些相对来说重要程度低的报警作为CS3000控制系统内报警。报警发生时在61号操作員站上做了报警推图，就是有内报警发生时立即切换到报警画面，并送出一个硬接点到报警台的“DCS内报警”光字牌上，同时发声光信号，以引起运行人员注意。

5 应用效果

以前老化学水装置在运行时，人为因素对运行参数的影响很大，每个人的操作方式不同，技术层次不同，产生的效益也不同，各项经济指标难以控制，难以形成一种固定的运行模式。现在，新化学水处理装置采用CS3000系统控制方式后，由于有一套固定的顺控模式控制运行方式，人为干预因素大为减少，再生酸、碱、水耗率明显降低，再生成功率明显提高，浮动床的周期制水量明显增加，运行人员的劳动强度大为降低，同时，也降低了人工成本，减轻了仪表维护的工作量。

6 结束语

化学水处理装置采用CS3000控制系统运行后，系统的自动控制达到了预期的效果，提高了设备运行的稳定性和安全性，仪表维护量大为减少，实现了生产过程的全程自动化控制，运行人员劳动强度大为降低，并在节能降耗方面起着积极的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]孙本达，杨宝红.火力厂水处理实用技术问答[M].北京：中国电力出版社，2006.