【理学论文】试论化学水处理控制系统设计与应用

[摘要]在电厂的运行过程中化学水处理工艺对其稳定运行有着重要的影响，为了提高化学水处理的效果，我们要不断的提高其自动化控制水平，提高控制的准确程度，本文就化学水处理控制系统设计与应用进行阐述

[关键词]化学水处理；控制系统；设计；应用

一、前言

随着当前社会经济的不断发展，电厂的规模也在不断的扩大，化学水处理的作用就显示更加的重要，化学水处理的控制系统也得到了快速的发展，我们要根据电厂的实际情况对化学水处理控制系统进行设计，保证其应用效果。

二、化学水综合控制系统是发展的有效选择

1、化学水综合化控制可达到完善的控制工艺

（一)控制工艺

原有的化学水处理各系统的可控设备采用的设计不够合理，因此，要在改造工艺上进行创新，可以选择增加电动门或气动门的方式，完善各个子系统以及它们之间的联系和功能。

（二)加药工艺

原有的加药点和加药方式设置的不够合理，需要进行很好的改进，可以采用先进的自动加药装置，统一进入PLC进行控制加药，提高自动加药水平。

（三)监测参数

重新按综合系统考虑各子系统测点及监测参数的合理性、可靠性及准确性，优化国产和进曰仪表的使用，使化学水系统在线监测的工艺参数可靠而经济。

2、通信网络的适用性

各PLC厂商为适应未来联网需要，开发出具有多种解决方案的网络模式，可根据电厂各化学水系统的不同，进行相应的综合化控制配置方案。对各化学水子系统不同厂商的PLC产品和相应的通信协议，可采用网关技术或专用以太网卡进行联网，将化学水集控化;针对各子系统采用同一家PLC厂商的产品，通过厂家局域网的方式，使化学水集中化。

3、控制系统具有较高的安全性

由于综合控制系统全部采用PLC。硬件的平均故障率大大下降，同时由于控制功能、运算功能等模块化消除了由于连线不当或接触不良引发的事故。综合系统完善的自诊断功能使维护人员及早发现设备故障，从而缩短设备平均修复时间，提高利用率。

三、电厂化学水处理系统的特点表现在以下几个方面：

1、处理系统类型的多样集中特点

在电厂的生产发电过程中，所产生的化学水可能包括许多种，而相应的化学水处理系统则是由较为复杂的多个处理装置构成，将这类多样化的处理设备通过化学水处理系统的集中化设计，使得电厂的化学水处理形成一个独立集中的庞大系统，形成化学水处理系统内设备"多而不乱"的特点。比如水处理系统中的净水预处理系统、锅炉补给水系统、凝结水精处理系统、各种废水处理系统等等，虽然各自发挥着各自的作用，但对于整个化学水处理系统来说，都是至关重要的组成部分。电厂化学水处理系统的这种多样化设备集中控制的特点，不仅能够方便日常的化学水处理工作进行，在应对一些突发情况的时候，也能够针对突发的情况做出更快的应对措施，是化学水处理过程系统化的直接表现。

2、处理系统工艺的实时更新特点

随着时代的发展进步，传统的化学水处理工艺已经逐渐不能满足现代电厂生产发展的需要，需要更多新型的化学水处理工艺来满足电厂的发展。特别是近几年来，电厂化学水处理系统不断完善，根据电厂的生产需求，化学水的处理工艺越来越多样化，许多从前没有使用过的新技术在现在也逐渐成为了电厂化学水处理的必需工艺，完善的化学水处理系统具有"与时俱进"的特点，为电厂的经济效益提升起到明显的推动作用。比如将超滤、反渗透膜处理以及EDI电除盐等技术应用到化学水处理中，代替原来离子交换除盐，就是化学水处理系统中新工艺应用的最直接表现，不仅提高了化学水处理效果，降低了工人劳动强度，更重要是杜绝了离子交换处理时，再生交换器所产生的酸碱废液，避免了对环境所产生的污染，提升了经济效益，还简化了离子交换化学水处理设备的繁琐系统，使化学水处理工艺变得更加高效，也更加简单高效。

3、处理系统理念的生态环保特点

在我国推行可持续发展道路的背景之下，传统的化学水处理理念已经并不适用于当今的电厂发展，与国家的经济发展方针背道而驰。为了响应国家生态环保的经济发展理念，在化学水处理系统中，也应该以生态环保为基本原则，实现化学水的零污染排放。如今，生态环保理念下的化学水处理系统最为突出的特点也正是其"绿色处理"的特点，也是化学水处理工艺改进的主要依据原则。

另外，除了化学水的零污染排放之外，电厂化学水后处理系统的"绿色处理"特点还表现在提高水资源的利用率，以及节约使用水资源等方面，真正实现了"节能减排"的发展理念。

四、化学水处理全自动控制系统技术方案

1、系统概述

化学水处理自动控制系统采用"集中监测,分散控制"的方式[3]。主要由两层组成,第一层为现场控制层,该层是生产控制的执行层,包括锅炉补给水处理、凝结水精处理等各子系统的PLC,以及就地控制室上位监控系统;第二层为系统监控层,采用光纤、光纤收发器、交换机、服务器及工控机,构成第二层完整的监控系统。监控层与现场控制层之间采用冗余星型网络连接,使得整个系统具有极高的可靠性。

2、网络结构

各子系统通过以太网或光纤形成网络,通常采用双缆冗余星形拓扑结构。星形拓扑中的所有节点都连接到一个中心点,此点称作网络的主交换机。各子系统就地控制室均配置有冗余以太网交换机和PLC的冗余以太网接口模块。PLC的以太网接口模块与现场交换机连接,再连接到主交换机上。根据化学水系统的大小,选择网络结构和主交换机。当系统所含子系统不多时,可以选择一个主要子系统的交换机为主交换机,其他子系统均与此主交换机相连,形成星形网络。当系统所含子系统较多,系统庞大时,可以单独设置主交换机,其余子系统均连接到此主交换机上,设置专门的冗余数据服务器,采用客户端/服务器的模式。这样设计的优点在于:

(一)控制室中的操作员站仅与两台服务器进行数据交换;

(二)只有服务器与各个辅助车间子系统进行数据交换,避免了网络负荷的过度集中及冲突;

(三)数据采集及存储仅在服务器上进行;

(四)系统维护及安装方便。

3、硬件配置

各子系统尽量选择同一品牌的PLC、交换机、工控机。这样,一方面同一品牌的PLC通讯方式相同,提高了服务器和操作员站的效率和实时性。另一方面,选择同一品牌的硬件,备品备件可互相使用,减少业主维护成本。各子系统配置就地工程师站,方便在就地进行操作,也增加了系统的可靠性。主控制室设置至少一台操作员站,一台工程师站。硬件配置时要考虑留有与上一级网络(DCS,SIS或辅网)的接口。

4、程序设计

根据不同系统的控制要求,实现对系统的流程及设备的自动控制。流程控制大致分为以下几种控制方式:手动、自动、半自动。在自动、半自动方式中,将仪表参数、设备状态考虑在控制流程当中,当仪表参数超限,设备发生故障时,对流程进行相应的保护措施,同时产生报警,提醒运行人员。泵、电机的控制:当泵、电机处于连锁状态时,可根据液位、压力等连锁信号实现自动启停;当运行设备发生故障时,备用泵自动启动。调节阀门、变频电机的控制:可根据设定值以及实际值实现自动调节。

5、监控画面

主要包括系统画面、操作画面、报警画面、历史趋势画面、报警查询画面、参数设定画面、报表画面、登录画面等。画面要求有中文说明,便于操作;每操作一个设备,不超过3个操作步骤。监控画面要求设置权限,防止误操作

五、化学水处理中膜技术的运用

膜分离技术是近几年才开始采用的化学水处理技术，其较传统工艺相比具有较多的优点。在传统的化学水处理当中，特别是电厂锅炉补给水的处理，存在着较多的手段，通常情况下会经过过滤-软化-分离等一系列的过程，而在这个过程中，每一项工艺都是会应用到酸碱再生电子传递树脂，从而实现性能的恢复，所以在整个过程中会有酸碱化学污水的排放，而其工艺较为复杂，不仅需要大量的劳动力，而且处理起来也有一定的难度，需要占较大的面积及投入较高的成本才能完成。最主要的是其所排放的酸碱废液无法满足当前环保的排放标准要求。而利用膜分离技术则可以有效的将传统水处理技术的弊端进行克服，其不仅操作较为简单，同时其所需分离设备较少，结构简单，不需要占有大面积的地方，整个过程都是自动化控制，劳动强度较小，最重要的一点即是在整个处理的过程中都没有酸碱废液排出，对环境的污染极小，同时在处理过程中实现了高效率低能耗，同时有效的保证水品的质量。

六、结束语

我们要不断对化学水处理的工艺进行优化，对控制系统进行优化设计，保证化学水处理的正常运行。

参考文献

[1]梁建斌.化学水处理控制系统设计与应用[J].河南科技,2013

[2]杨水养.论电厂化学水处理系统的特点与发展趋势[J].科技资讯,2013