基于HDCS-2000的低溫多效海水淡化控制系統研究

崔大海， 劉忠濤， 王春月

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150001）

0 引言

火電廠低溫多效海水淡化技術作為一種緩解淡水資源壓力的有效手段，目前有著較為廣泛的應用。本文以火電廠的4+2效低溫多效海水淡化系統為例，闡述利用DCS實現對低溫多效海水淡化過程的自動控制。

1 低溫多效海水淡化系統裝置

該裝置以汽輪機四段抽汽作為加熱蒸汽,海水以平流方式引入蒸發器并均勻噴淋在蒸發器的換熱管束上，海水吸熱蒸發，此蒸汽進入到下一效蒸發器的換熱管內作為下一效蒸發器汽源。第一效蒸發器的冷凝水通過凝結水泵返回鍋爐，其它蒸發器的凝結水逐一流過下一效蒸發器被收集起來，末效蒸發器的產品水經質量檢測合格后，被存入儲水池或被排放。每一效蒸發器產生的濃鹽水最終在末效蒸發器經濃鹽水泵排放。

該海水淡化裝置主要由蒸汽系統、海水預熱系統、抽真空系統、減溫水系統、凝結水回收系統、加藥系統及設備酸洗和清洗系統組成。

2 海水淡化DCS控制系統設計

低溫多效海水淡化控制系統硬件采用哈爾濱汽輪機廠自主研發的HDCS-2000 DCS系統，該DCS系統哈汽具有知識產權。根據六效的低溫多效海水淡化的工藝流程、IO點數及控制要求，完成整套海水淡化系統的硬件、軟件設計工作。

2.1 硬件設計方案

該系統配置兩臺控制機柜，結構及卡件示意圖如圖1所示。系統由分布式過程控制站（DPU）、人機接口（HMI）構成。其中DPU采用冗余配置，當系統運行時，一臺DPU故障時，另一臺DPU自動介入工作，保證系統安全穩定運行。人機接口由工程師站（ENG）、操作員站（OPR）、歷史站、通訊接口站組成。

圖1 控制系統結構及卡件示意圖

根據系統工藝要求，整理確定最終IO清單，并確定卡機配置方案。海水淡化DCS系統配備的卡件數量及類型如表1所示。

表1 海水淡化DCS系統配備的卡件數量及類型

2.2 軟件設計方案

按照六效海水淡化系統的組成裝置工藝流程，我們設計了海水淡化DCS控制系統的軟件方案，其中包括數據庫組態、邏輯組態、操作畫面組態、報警、趨勢、歷史等一系列組態工作。操作畫面中包括總貌圖、制水及真空系統圖、前池及加藥系統圖、報表圖、報警圖、歷史趨勢圖。其中我們列舉了系統的總貌圖及控制邏輯的SAMA圖，詳見圖2、圖3。

2.3 海水淡化的DCS控制系統主要功能

海水淡化控制系統實現了對海水淡化過程中各物理參數的監測。該控制系統主要監控測點有：1）各蒸發器內濃鹽水液位和溫度；2）蒸發器內冷凝水液位、溫度和流量；3）蒸發器內蒸餾水液位、溫度和流量；4）凝結水冷卻器出口凝結水電導率；5）蒸餾水電導率和pH值；6）加熱蒸汽壓力和溫度；7）海水入口溫度、壓力和流量；8）蒸汽壓縮機入口壓力溫度；9）各類泵出口壓力等。

控制系統主要控制功能包括：1）熱源蒸汽溫度控制，根據減溫后的蒸汽溫度控制減溫水的流量調節閥，將蒸汽溫度控制在允許范圍內；2）系統的產水量控制，通過調節蒸汽壓縮機進汽調節門控制系統的產水量，其中淡水流量與第6效蒸發器鹽水槽和1號凝結水槽的溫差成正比；3）根據進入海水溫度，調節海水預熱旁路閥、排水閥、廢水溫度控制閥和預熱器出口開/關閥及蒸餾水冷卻器出口開/關閥控制末級蒸發器鹽水的溫度；4）冷凝器出口控制，通過控制入口調節閥來控制進入蒸發器海水的總流量；5）第6效蒸發器蒸餾水液位控制，通過控制蒸餾水液位調節閥來實現；6）第6效蒸發器濃鹽水液位控制，通過控制濃鹽水液位調節閥來實現；7）第1效蒸發器冷凝水液位控制，通過控制冷凝水液位調節閥來實現；8）根據凝結水電導率選擇凝結水排放閥開/關；9）根據淡水電導率選擇淡水排放閥開/關。

此外控制系統也要實現對設備的聯鎖及保護功能。

圖2 系統的總貌圖

圖3 控制邏輯的SAMA圖

3結語

低溫多效蒸發海水淡化技術由于傳熱效率高，能夠利用電廠低品位的余熱從而降低制水成本，并能有效降低結垢和腐蝕的發生，因而低溫多效海水淡化技術已成為海水淡化廠的主流技術。目前低溫多效海水淡化的控制系統全部采用PLC的控制方式，我們則采用DCS控制方式，DCS控制系統是一種比PLC更方便快捷的控制方式，可實現較復雜的控制規律，具有更高的可靠性。此外可以同廠用DCS系統兼容達到統一管理的目的。

［1］ 胡曉花.火電廠低溫多效海水淡化裝置及其控制系統［J］.熱力發電，2009，38（8）：122-124.