化學水處理程序控制故障分析及改進

胡佳怡

（上海電力股份有限公司 吳涇熱電廠，上海 200241）

1 水處理工作概況

吳涇熱電廠的化學乙站水處理設備于2006年投運，由于服役年限較長，程控缺陷造成的故障次數也呈逐年增高的態勢，這給供熱機組的安全、經濟運行帶來了極大的隱患，隱患不根除，甚至會損失熱源，降低機組的經濟性。

乙站水處理系統的運行流程見圖1：清水箱—陽離子交換器—除碳器—中間水箱—弱堿陰交換器—強堿陰交換器—混床—除鹽水箱。通過化水乙站一級除鹽，保證了陰陽床處理的水中的鹽分被除去，從而有效地防止了積鹽現象。

圖1 化水乙站水處理運行流程

2 程控缺陷分析

通過匯總2006～2009年的化學水處理程控缺陷記錄，分類統計后如表1所示。

表1 化學水處理程控故障統計

由表1可知，2006～2009年的4年間，閥門反饋裝置發生故障總共為37次，占總體故障率的82.22%，是直接造成化學水處理程控故障次數多的主要因素。而造成閥門反饋裝置缺陷次數多的原因有多方面，包括閥門管道口徑過大、緊固螺絲無法全面定位、網絡鏈接存在漏洞、裝置動作存在問題、閥門或者定位設備材質不合格、位置反饋裝置質量差、現場酸堿污染、環境溫度或濕度超過許可范圍等諸多原因。

1）閥門管道口徑過大 閥門管道的粗細，直接影響到化學水處理的流量。根據原設計配套運行要求，化水需要控制的流量在90t／h左右，適宜的管徑尺寸為40～50mm，而實際安裝的管徑尺寸為150mm，遠遠大于最佳流量管道尺寸。在日常調節流量時只能通過人工改變控制閥的開度來運作。問題是運行人員每隔數小時要對閥門進行一次調節，沒有相關的技術標準，對化水水處理程控的穩定運行帶來不良影響。

2）位置反饋裝置的滑塊磁性不足 化水閥門反饋信號使用位置反饋裝置。流量控制欠佳的主要原因是管道口徑過大，難以實時進行調節流量，導致位置反饋裝置開關之間的間距很小。一旦滑塊磁性不足，位置反饋裝置的動作接點就會出錯，直接影響到流量的調節。經檢查，發現44只閥門反饋裝置中，有6對滑塊存在磁性不足。

3）網絡鏈接存在不足 化學水處理使用的PLC程序控制系統，采用PLC加上位機的工作方式，控制系統主干網采用100MTCP／IP冗余以太網作為信息傳遞和數據傳輸的平臺，以實現化學乙站制水流程的全自動實時控制，化學水處理程控網絡圖如圖2所示。

圖2 化學水處理程控網絡

在PLC程控的設計上，水處理程控使用RSVIEW 32軟件、INTOUCH 9.5軟件、RsLogix軟件，負責固定泵系統、混床系統和除鹽水系統等設備的遠程監控和操作。對系統檢測發現，當發生閥門反饋缺陷時，缺少化水閥門反饋裝置缺陷的遙控操作界面，也就是說不能利用PLC程控對其進行強制復位。

3 解決方案和改進措施

3.1 加裝節流擋板

根據“上大壓小、節能減耗”的政策，對閥門管道不符合設計要求的不做設備更換，所以只能在原有管道不變的前提下，通過消除隱患、優化系統，滿足化水制水量。

為了解決控制流量問題，可以在管道上加裝節流擋板，而節流擋板的最佳孔徑尺寸，需要通過理論計算、現場試驗后確定。按照目前實際控制流量為90t／h的要求，適宜的管徑尺寸為40～50mm，最終取40～49mm制作節流擋板，并測試各尺寸下的流量，如表2所示。

表2 節流擋板孔徑與流量對應表

通過試驗，測得節流擋板的口徑為45mm時，接近需要的流量90t／h。確定孔徑后，正式對節流擋板進行設置。加設節流擋板后，閥門可以開足，無須人工操作即可保證流量在90t／h左右，滿足化水乙站的正常運行，如圖3所示。

圖3 加設節流擋板后制水流量

3.2 更換位置反饋裝置

對存在消磁現象的6只位置反饋裝置進行更換，安裝前先做磁性測試，確保滑塊具有足夠的磁力。經測試，換上的6只位置反饋裝置的磁性有效距離均大于或等于15mm，從而確保了PLC程控的控制和正常運行。

位置反饋裝置更換前后的磁性測試匯總，如表3所示。

表3 位置反饋裝置的磁性測試 mm

3.3 加設程控復位界面

針對控制室遙控操作界面缺少化水閥門反饋裝置故障警示缺陷這一問題，與相關生產單位協商后要求加設程控界面的控制功能。當發生位置反饋裝置缺陷時，在程控界面上會相應彈出故障位置的復位按鈕，直接點擊即可強制復位，從根本上確保了化水PLC程控的正常運行。

程控復位界面如圖4所示。

圖4 程控復位界面

4 實施效果

經過改進，匯總2010年6月至11月的檢測數據，得知化水程控故障次數大大減少，現場設備運行良好，只發生了1次閥門反饋裝置故障。由于在PLC程控界面新裝了強制復位鍵，使得故障很快得以處理。

與2006～2009年（6～11月）的化水程控故障次數及閥門反饋裝置故障次數相比，PLC程控故障次數逐年減少，如表4所示。

表4 程控故障次數匯總

由表4可知，通過實施閥門管道加裝節流擋板，控制進水流量；更換位置反饋裝置并測試磁性；加設程控界面，強制將其復位等一系列措施，減少了閥門反饋裝置的故障次數，同時也大大降低了化學水處理PLC程控故障次數。由于受執行機構本體故障、電源回路供電缺陷等制約，目前的改進和調整，只能將化學水處理PLC程控故障次數降低，還不能從根本上得到全面解決。

吳涇熱電廠化學水處理PLC程控從2006年投運以來，堅持不斷地排查設備隱患以及加大技術改進力度，確保了電廠的安全和經濟運行。