大型化水車間一體化DCS物理分散應用

袁 敏，李 清

(陜西省電力設計院，陜西 西安 710054)

1 概述

位于西部地區某化工園區總體規劃：40萬t/a金屬鎂、240萬t/a甲醇及mto制烯烴、200萬t/a PVC、200萬t/a純堿、240萬t/a焦炭、30萬t/a PP、200萬t電石及配套供熱中心項目等。化工園區供熱中心為整個園區各個裝置提供電、蒸汽，供熱中心化學水處理車間負責熱電中心及整個化工園區的供水，整套化水裝置包括一套1800t/h的原水處理系統以及一套1650t/h高溫冷凝液處理系統。化學水系統出水水質要求達到二級除鹽水標準，主要流程如下：

水源來水→生水板式換熱器→清水箱→疊片過濾器→超濾裝置→超濾水箱→一級反滲透給水泵→一級保安過濾器→一級反滲透高壓水泵(變頻)→一級反滲透裝置→一級反滲透水箱→二級反滲透給水泵→二級保安過濾器→二級反滲透高壓水泵(變頻)→二級反滲透裝置→二級反滲透水箱→EDI給水泵(變頻)→EDI保安過濾器→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵(變頻)→外供。

冷凝液處理采用的“高溫冷凝液復合處理技術工藝”，冷凝液處理工藝如下：高溫冷凝水→換熱降溫→冷凝液緩沖水箱→冷凝液提升泵→高效粗粒化設備→陶瓷膜超濾設備→鍋爐補給水處理系統二級淡水箱→EDI給水泵→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房熱力系統。

2 化水車間控制系統方案

國內電站化水車間控制方案通常有：PLC+上位機或采用全廠一體化DCS系統方式，一體化DCS實現全廠各車間控制系統的無縫連接，減少控制系統的種類和接口，為運行維護、備品備件管理提供很大方便，近年來在電廠中得到廣泛的應用。工業園區化水控制系統采用與主廠房機組控制采用相同的ABB的800xA控制系統，配置控制器4對機柜19面、電源柜2面，服務器柜1面，I/O 點數為4928。

3 化水車間的布置

化水車間整體布置圖為#1、#2除鹽間及化水樓呈品字布置，#1除鹽間面積約161m×18m；#2除鹽間布置面積約180m×16.5m。化水樓底層面積12m×92m。除鹽間之間露天布置化水系統水箱及儲氣罐。

按照常規布置設計需要將近5000個I/O信號電纜接線引至化水電子間，在電纜最集中的電子間附近要敷設600mm橋架2～3層，電纜橋架將占用很大空間，影響化水車間管道布置。本工程化水車間控制借機組DCS物理分散的模式，在化水車間內設置4個分散的電子間，將22面機柜分散布置在4個電子間內。每個就地電子間在分配上除了考慮各個設備距離電子間的距離，還綜合考慮系統功能的完整，同一個功能分配到同一個電子間DCS機柜內。各個電子間DCS采集現場信號后以冗余的通訊光纖至#3電子間的主交換機上，避免了大量I/O信號電纜直接引入主電子間，減少了電纜和橋架的用量。

4個電子間具體分配如下：#1電子設備間布置4面DCS機柜，2面儀表電源柜，包括：#1～#12除鹽水EDI裝置、#1～#6二級反滲透裝置等；#2電子設備間布置6面DCS機柜，2面儀表電源柜，包括：#1～#2疊片過濾器、#1～#5超濾裝置及#1～#8一級反滲透裝置等；#3電子設備間布置7面DCS機柜，3面儀表電源柜，包括：#3～#4疊片過濾器、#6～#10超濾裝置、#9～#16一級反滲透裝置及5套換熱器等；#3電子間為主電子間，DCS系統交換機、服務器都布置在#3電子間機柜中。#4電子設備間布置5面DCS機柜，4面儀表電源柜，包括：#1～#10冷凝液EDI裝置、#1～#4套除鐵過濾器、#1～#6套阻截除油A、#1～#7套阻截除油B、#1～#6套阻截除油C及#1～#4套冷凝液保安過濾器等。

4 一體化DCS物理分散布置的節省投資分析

各就地化水車間電纜敷設情況見表1。

表1 化水車間電纜敷設情況

工程實際敷設電纜根數為1682根，與按常規集中式電子間設計相比，#1、#2除鹽間約66m距離橋架需要兩層 600mm橋架，化水樓約60m距離需要兩層 600mm橋架，采用物理分散后，整個化水車間電纜橋架僅僅敷設了一層600mm橋架，節約電纜橋架66×2+60=192m，橋架托臂192個，合計節約17.5t，降低造價約28萬元。采用常規集中式電子間設計，#1電子間2/3電纜長度平均每根要增加約120m，合計200×120=24000m；#2電子間每根電纜增加約60m，60×303=18180m； #3電子間電纜長度沒有變化；#4電子間2/3電纜長度平均每根要增加100m約340×100=34000m，共計節約電纜24000+18180+34000=76180m，降低造價約200萬元。

5 結語

化工園區化水車間工程已于2013年12月成功制水，整套控制系統自動化程度高、運行穩定；化水車間一體化DCS物理分散的成功應用，在節約投資、縮短建設工期，便于運行維護等方面都有著積極意義，也為今后大型化水車間控制系統的設計提供參考。