電廠補水控制系統在線改造分析

朱東良，董 健，周 春，葉堅東，蘇 寧

(1.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004；2.上海外高橋發電有限責任公司，上海 200131；3.昆山供電公司，江蘇 昆山 215300)

1 引言

對于國內大多火電廠來說，由于大量使用國外品牌的自動化產品，其售后服務及備品備件不能得到充分的保證。為了不影響機組的正常運行，也為了電廠信息化建設的需要，必須要對陳舊的系統軟硬件進行升級改造，以提高系統運行的安全及穩定性。改造項目一般分2種：離線改造和在線改造。離線改造是將程控系統全部停運，只留就地手操模式。這種改造方式對系統運行影響比較大，適用于不連續運行的程控系統。在線改造是指改造時不停運系統，其對系統運行的影響很小或不影響系統的正常運行。在線改造方式一般用于對程控依賴較高的連續運行的系統。因此，在線改造比離線改造的技術難度要大得多。2種改造模式有一個共同點就是要求改造周期越短越好。

2 系統介紹

上海外高橋發電有限公司4×300 MW機組補給水系統運行于建廠初期，補給水處理系統由3個系列的二級除鹽系統和3臺混床精除鹽設備組成，二級除鹽系統由1臺陽床、1臺真空脫氣器和1臺陰床組成。陽床和陰床均為雙室雙層浮動床，運行時從交換器底部進水，頂部出水；再生時從頂部進酸堿再生液，從底部排出。每個交換器中有2個裝有不同型號樹脂的室。二級除鹽系統采用單元系統運行，混床采用并聯方式。正常工況為一個系列運行，另2個系列備用或再生，允許2個系列或3個系列并列運行。

預除鹽水泵以120 t/h的流量將預除鹽水送到陽床。陽床日處理能力為2 200 t。預除鹽水經陽床入口門進入，通過陽離子交換樹脂床后由出口門流出。陽床進出口門有差壓監測，當差壓值達到或超過200 kPa時發出報警信號。二級除鹽以周期累積制水量作為系列再生的依據。因此，對進入陽床的流量進行積算，達到累積流量設定點(約2 200 t)時發出報警信號并停運該系列，指示應當進行再生。失效的陽床需用5 %的稀鹽酸(HCl)再生。

陽床出水進入一臺有三級蒸汽抽吸的真空脫氣器。真空脫氣器正常工作壓力為1.07～2.7 kPa，設備出力為100～120 t/h。當進水水質HCO3≤123.7 mg/l，O2≤ 11.3 mg/l時，出水水質 CO2≤5 mg/l，O2≤0.3 mg/l。真空脫氣器出水有溶解氧監測，當溶解氧濃度＞0.3 mg/l時發出報警信號。

真空脫氣器本體及三級蒸汽噴射器的吸入側都有壓力(真空度)監測。脫氣器水箱中的液位控制陽床出口門的開度，維持水箱水位的穩定。水箱水位低時不能啟動中間水泵。脫氣器出水通過中間水泵送到陰床。陰床日處理能力為2 200 t。陰床進出口有差壓監測。當差壓值達到或超過200 kPa時發出報警信號。陰床出水由導電度和二氧化硅監測。陰床出水的控制指標為導電度≤5 μs/cm(25 ℃)，二氧化硅≤0.1 mg/l。當導電度或二氧化硅超標時，指示陰床已經失效，需要進行再生。失效陰床需用5 %的燒堿(NaOH)再生。

陰床出水經母管進入運行混床的入口門。混床處理能力為30 000 t。混床出水進入除鹽水箱。每臺混床的出口流量進行積算，當1臺混床的累積制水量達到預置值時發出報警信號，指示應當進行再生。混床出水中也有導電度和二氧化硅監測。當混床出水導電度≥0.2 μs/cm(25 ℃)，二氧化硅≥0.02 mg/l時，指示混床已經失效，需要進行再生。失效混床需用2 %的鹽酸(HCl)和2 %的燒堿(NaOH)再生。

混床出水進入除鹽水箱。除鹽水箱有液位監測，除鹽水箱向凝結水補水箱提供鍋爐補給水及除鹽系統的再生用水。除鹽水箱出現高(低)水位時發出報警信號，提示操作員處理。當2個除鹽水箱都出現低水位報警時，停運除鹽水泵和再生水泵。

原補給水控制系統設1套控制系統。該控制系統由上位機、可編程控制器及I/O站等設備組成。上位機使用INTOUCH軟件，PLC為施耐德公司的早期產品984系列，MB+網通訊，基于DOS的PLC編程軟件。

3 改造方案

改造方案設計為將原984 PLC邏輯拆分為4部分，即3個系列二級除鹽水系統和1個公用系統，每個系統各設1套PLC。由于二級除鹽水系統與公用系統在邏輯中有聯鎖信號，因此，需要各PLC之間進行通訊。

本次改造范圍包括一系列二級除鹽水系統及公用系統，各采用1套雙機熱備系統，CPU型號為140 CPU 43412A，原984 PLC采用MB+與公用系統通訊，一系列二級除鹽水系統采用以太網與公用系統通訊。整個網絡結構如圖1所示。

4 改造分析

由于本次改造是在線改造，系統不能停機而影響機組供水，要在確保不停機的情況下順利完成改造。在線改造方式一般要求系統分步、分系統改造，這就要求項目負責人對系統工藝流程、網絡結構及邏輯有全面的了解，并做好詳細周全的改造方案及緊急情況應對措施。這主要通過2個方面來保證，一方面是從技術上保證，另一方面是在運行中保證，工作人員要做好預防措施。

4.1 技術方面

首先將原984 PLC與公用系統QUANTUM PLC連接起來建立通訊，由于使用MODBUS PLUS協議，需要1根雙絞線連接2個CPU的MODBUS PLUS接口。在CONCEPT中配置PEER COP，主要是MODBUS PLUS地址及需要讀寫的MODBUS地址。接著將一系列PLC與公用系統PLC連接起來。由于2套PLC都配置了以太網通訊模塊NOE77101，因此一系列PLC與公用系統PLC之間使用IO SCANNER以太網通訊方式，這期間必須特別注意不能影響原系統的通訊。所有的通訊測試工作在控制柜出廠前必須完成。

改造項目中大部分的工作量是電纜的敷設。一般是將電纜從原有控制柜抽出，再拉到新控制柜。電纜敷設中要考慮距離新柜子所需的電纜長度，電纜溝中電纜是否容易拉出，多芯電纜多個信號不能互相干擾等，還要特別注意的是電纜供電方式及電壓等級的安全問題。電纜安放端接后進行設備單體調試，主要是驗證信號端接是否正確，驗證完后該設備就投入運行，從而減小對系統運行的影響。單體調試期間可能會需要修改原PLC的邏輯，由于是在線改造，因此必須在線修改邏輯，不能停止CPU的運行。

4.2 運行方面

改造按先公用系統，后一系列的順序進行。運行人員先將3個系列都再生一遍，這樣在公用系統改造時就不用再生，公用系統改造完成后就進行系列再生的驗證。接下來是一系列的改造，首先停運一系列，剩余2個系列的運行已經可以滿足4臺機組的用水。在4臺除鹽水泵改造時，按照拆1臺改1臺的原則，即將1臺除鹽水泵相關電纜從舊柜子抽出接至新柜子并調試完畢后，再改下一臺除鹽水泵。調試完畢后的除鹽水泵必須立刻投入運行，以保證水箱的供水。在改造期間，運行人員必須注意觀察除鹽水箱的液位以防止水箱液位過低影響機組供水。

5 結束語

總結本次改造經驗：首先，一份詳細周到、考慮全面的改造方案及具體的改造操作步驟是最重要的；其次，改造現場需要有經驗豐富、技術全面的項目負責人來解決現場遇到的各種突發情況及技術難題。