摘要：“蕪湖地電廠于1992～1997年分別投產了4臺上海三大動力設備廠生產的N125MW機組。其輔助設施化水系統投產于1992年，其中爐外水處理系統為共用系統，它由凈水系統、工業水系統、除鹽系統等組成；爐內水處理系統分三、四期兩部分，皆由給水加氨、除氧劑加約、磷酸鹽加藥、集中取樣監視等系統組成。
　　
　　2000年5月～2001年2月，蕪湖發電廠對化水監控系統進行了改造，將上海新華控制工程有限公司的XDPS-400技術應用于化水監控系統，將以就地操作、就地監控為主的化水系統變成以集中監視、集中操作（OPU）、自動控制為主的系統，使化水監控系統的自動化水平上了一個新臺階。
　　
　　一、改造原因
　　
　　改造前，除了除鹽室各泵設集中控制外，其它系統各泵均為就地控制：各系統液位均為就地式液位計。除鹽系統原設計為就地手操氣動控制系統，再生為就地手操氣動再手。但是該系統自投運以來，電磁閥柜不能正常使用，電磁閥大部分已銹壞，氣動閥門基本以手操為主；僅在陰床、混床出口配有在線電導率儀：再生用酸、堿濃度計原為大連產的*代產品，因使用情況不好，已于1999年4月拆除。
　　
　　永汽處理都采用就地控制式加藥系統。1997年，三、四期水汽系統統一安裝7某廠的水汽監控系統。由于受當時計算機水平的限制，且該監控系統為該廠的*代產品，與現在的要求已有較大差距。另外，三期水汽系統未配備在線硅表、磷表、鈉表，這些項目的監測只能以手工分析為主，方式落后，且不能連續監督；氧表也為老指針式，急需更換。
　　
　　當時化水運行人員共有55人，隨著定崗、定編的需要，減人已是大勢所趨。故化水監控系統改造已是迫在眉睫。
　　
　　二、改造內容
　　
　　（一）化水DCS系統
　　
　　經過招標，上海新華控制工程有限公司的XDPS-400分散控制系統中標。其技術特點是：開放的體系結構，充分利用的通用計算機和通訊技術，具有很好的向±兼容性：基于FTCP／IP的冗余高速數據通訊網，低層可采用以太、令牌等多種標準協議：*的分布式實時數據庫與關系式數據庫融為一體，對網上各節點透明；靈活的I／O支持；基于WINDOWS的圖形人機接口站；DPU圖形組態軟件具有*的在線組態和調試能力；具有從在線的冗余通訊網到通道的自診斷能力：以GTW／WEB／DDE／OPC的方式與其它控制系統如MIS/INTRANET／INTERNET接口。硬件模塊化設計，使系統易于擴展。
　　
　　XDPS-400分散控制系統覆蓋功能如下：
　　
　　●水汽監控系統；
　　
　　●工業水恒壓、恒水位控制系統
　　
　　●生活水恒壓、恒水位控制系統
　　
　　●除鹽控制系統；
　　
　　●DAS系統；
　　
　　●給水自動加氨控制系統：
　　
　　●爐水磷酸鹽自動加藥控制系統。
　　
　　整個化水監控系統共設I／O點908點，其中開關量665點，模擬量243點。
　　
　　系統共有5個機柜，2對冗余分布式處理單元（DPU），1臺工程師站（ENG，兼歷史數據站和MIS網通訊的多功能站），3臺操作員站（OPU），每個操作員站都平等，并互為備用。化水DCS網絡原則性結構見圖1。　　
　　2．軟件配備
　　
　　操作系統采用WINDOWSNT4．0，DCS采用XDPS2．0軟件，軟件系統分為人機接口、DPU站的過程控制軟件、GTW軟件和化學專業統計報表軟件四部分，通過系統網絡與I／O網絡的通訊軟件融為一體，完成生產過程的實時控制、監視和操作。操作員站軟件包功能豐富，涵蓋了現今幾乎所有的流行操作員站功能，操作界面簡單直觀。工程師站軟什包采用*實用的圖形組態軟件，簡便易用，特別是DPU組態軟件極為方便，可以對組態文件進行在線修改、調試、操作、下裝等。
　　
　　3．系統實現的功能
　　
　　（1）DAS系統功能
　　
　　除顯示所有參數（化學在線儀表檢測數據、監控參數、變頻泵控制狀態、工頻泵狀態、除鹽程控狀態等）的當前值或狀態、報警記錄、操作記錄、實時曲線、歷史曲線外,還實現化學運行數據的統計分析，自動生成各類報表。
　　
　　（2）SCS系統功能
　　
　　①換床
　　
　　●首先根據運行參數判斷交換器是否失效：
　　
　　●當確認交換器失效后，在顯示畫面上提示換床；
　　
　　●畫面上自動彈出備用床號，在開啟該床手動進口閥并確認后，進入正洗程序；
　　
　　●換床結束。
　　
　　②再生
　　
　　●當確認交換器失效后，在畫面的提示中選擇再生并確認啟動再生程序；
　　
　　●啟動壓縮空氣系統；
　　
　　．●待壓力正常后顯示再生程序細節表：
　　
　　●當確認后，系統將運行設備停用，并提示是否關閉其手動進出口閥：
　　
　　●確認后，開啟酸（堿）計量箱進口閥，放酸（堿）至預定位置，關閉計量箱進口閥：
　　
　　●區別陰、陽床或混床再生，依次按各自再生步驟進行再生；
　　
　　●停壓縮空氣系統。
　　
　　③系統連鎖
　　
　　當#1、#2空壓機軟手操在自動時，儲氣罐壓力低于0．43MPa時，啟動空壓機：高于0．63MPa時，停空壓機。當#1、#2中和泵軟手操在自動時，中和池的水位高于1600mm時，啟動中和泵：當中和池水位低于800mm時，停中和泵。當屋頂水箱水位低于1000mm時，啟動除鹽水泵：當屋頂水箱高于1800mm時，停除鹽水泵。
　　
　　（3）MCS系統功能
　　
　　①工業水水池水位控制系統
　　
　　工業水池水位的控制由四臺升壓泵（#4～#7）調節，其中#4為變頻調節泵，其余為工頻泵。定義每臺工頻泵的出力為100％，變頻泵的出力為100％。經過對運行數據的分析可看出，維持水池正常水位時泵出力通常是在130％～170％的狀態下。據此，在該控制系統中采取一投、一調、二備的方案，即一臺工頻泵以手動方式投入；另兩臺工頻泵以自動方式備用：一臺變頻泵以自動方式運行，對水位進行跟蹤調節。在水位落到保護水位時，備用泵自動投入，用300-400％的泵出力將水位抬高。
　　
　　兩臺備用工頻泵的優先級以切至自動的先后為準。工頻泵的自動與手動工作方式是可以互換的。當系統在不正常工況下工作時，應切換到手動方式運行。
　　
　　②工業水母管壓力控制系統
　　
　　該系統依靠#1～#6工業水泵來調節工業水母管壓力，其中#1和#4為變頻泵（互為備用），其余為工頻泵。經過對運行數據的分析可看出，機組穩定運行所需的工業水母管壓力通常是由二臺工頻泵和一臺變頻泵的運行來實現。因此設計為二臺工頻泵運行，二臺工頻泵備用。#1或#4變頻泵調節工業水母管壓力，使它與設定值接近。當變頻泵自動調節到95％時，啟動一臺工頻泵；當變頻泵自動調節到5％時，關閉一臺工頻泵。
　　
　　③生活水池水位控制系統
　　
　　生活水池水位由三臺升壓泵（#1～#3）調節。合理地調配這三臺泵的工：作水池水位的穩定。在三臺升壓泵中，#1為變頻泵，#2和#3為工頻泵。
　　
　　④生活水母管壓力控制系統可以保持生活
　　
　　該系統主要依靠#1～#4生活水泵來調節生活水母管壓力，其中#I為變頻泵，#2～#4為工頻泵。通過調節#l生活水泵的轉速來調節工業水母管壓力，使它與設定值接近，當變頻泵自動調節指令到98％時自動啟動一臺工頻泵，當變頻泵自動調節指令到10％時自動關閉一臺工頻泵。同時，當生活水母管壓力低于0．2MPa時，自動啟動一臺工頻泵，當生活水母管壓力高于0．5MPa時，自動關閉一臺工頻泵。
　　
　　⑤化學水池水位控制系統
　　
　　該系統主要通過自動調節化學水池進口閥的開度來控制化學水池的水位，原則上采用單沖量回路。考慮到清水泵的啟動將影響化學水池水位，所以在啟停清水泵時，設計延時30秒后再接受調節指令的變化。
　　
　　⑥給水自動加氨控制系統
　　
　　四期水汽處理已有給水自動加氨系統，暫不動。三期水汽給水加氨系統通過調節加氨變頻泵來控制給水pH值和給水電導率。比較兩個信號的相互關系，選擇給水電導率為主要控制信號。借鑒四期給水自動加氨系統運行經驗，加氨泵轉速指令變化10％后，需經過一段時間的延時（約20分鐘），才能使給水電導率改變，因此加入了給水電導率的變化率作為調節因素，來彌補延時產生的影響。整個系統以單沖量回路為基本框架，合理整定控制參數來控制變頻加氨泵的轉速，以調整給水pH值在8．8～9．3之間。
　　
　　⑦爐水磷酸鹽自動加藥控制系統
　　
　　該系統是通過控制磷酸鹽變頻泵來控制爐水的PO43-、pH值和電導率。由于一個調節量控制三個被調量，控制作用相當復雜。通過運行和試驗結果分析，總結三個變量的變化情況和相互關系，暫定以爐水pH值為主要控制信號，同時考慮由于鍋爐排污對測量信號系統的影響，控制系統增加邏輯判斷和控制算法。經過反復整定控制系統參數，使爐水三個變量維持在下列范圍內運行：
　　
　　pH值范圍為9．4～9．6；P043-的范圍為2．0～4．0mg／L；DD的范圍為10～25μs／cm。
　　
　　（二）新增15臺變頻器
　　
　　就地變頻按以下方案進行控制：OPU監控（集中控制）——變頻器柜、變頻器（分散控制）。各變頻器的信號輸入DCS，變頻器的狀態可以通過DCS在OPU上實時反映。DCS可以根據各種工藝要求對其實行智能化控制，使被控對象達到*工況。
　　
　　本次改造安裝的就地變頻器控制柜有四種，皆為日本三菱產品。一種為FR-F540L-90K型，有1臺，為#1生活水泵：一種為FR-F540L-45K型，共有2臺，為#1、#4升壓泵：一種為FR-F540L-30K型，共有2臺，為#1、#4升壓泵；一種為FR-F540L-2．2K型，共有10臺，分別是#1／#3加氨泵、#11～#14甲／乙磷酸鹽加藥泵（8臺）。變頻器柜設在就地，柜內設通風、防塵裝置，且有便于操作的面板。變頻柜還設有過流過熱保護、信號采集及控制電路等裝置，并設有斷電保護自恢復功能。變頻器的控制有就地和遠控兩種方式。
　　
　　（三）改造所有工頻泵控制回路
　　
　　增加工頻泵就地控制箱，保證能實現就地和遠方操作。控制箱同時具有泵或風機運行狀態信號和電機電流信號，并具有馬達控制回路所需的保護功能。
　　
　　（四）凈水系統
　　
　　1．安裝生活水CIO2消毒自動控制系統
　　
　　廢除原就地控制的CIO2消毒系統，采用一套德國ProMinet產BelloZon型CDVa二氧化氯消毒系統。實行就地自動控制。該系統與生活水混凝自動加藥系統配套安裝后投運，可確保生產區、生活區人員吃上放心水。
　　
　　2．生活水母管壓力、生活水母管濁度、3路生活水支母管流量等信號進微機畫面。
　　
　　（五）除鹽系統
　　
　　取樣改為集中取樣；陰床、混床山口增裝Polymetron公司的8891在線硅表，陽床、混床出口增裝ORNION公司的1811EL鈉表：新裝4臺美國GLI公司產E33型酸堿濃度計；更換所有電磁閥柜：更換所有氣動閥門上的信號反饋裝置。
　　
　　（六）水汽系統
　　
　　14只溶藥箱各裝1臺磁翻板液位計，信號進計算機畫面。三期水汽加氨由手動改為自動，為改造重點。主要是增裝1臺加藥泵、2臺變頻器、2臺在線電導率儀及其輔助設施。泵的啟停、變頻器的投切實行軟操和就地操作。所有化學在線儀表信號，包括樣水溫度和高溫架冷卻水母管壓力等信號進計算機，并設超限報警。該系統投運后，可實現實時監控，為提高化學監督水平打下堅實基礎。三期水汽系統增裝Polymetron公司的8891在線硅表、ORNION公司的1811AO鈉表、北京華科儀表研究所的HK-108C磷表，內冷水增裝國產在線pH表，氧表更換為HoneyWell公司的7020型氧表。這樣，三、四期水汽系統所有化學在線儀表2全部配齊，水汽品質實現準確、連續檢測。
　　
　　2000年12月，化水DCS系統改造基本結束，進入調試階段。調試按系統分步進行。2001年2月調試結束，化水DCS系統正式投入運行。
　　
　　三、改造特點
　　
　　●電氣設備進入DCS控制：
　　
　　●DCS系統應用于化水監控系統，尤其是除鹽程控再生系統：
　　
　　●加藥全部實現自動，配齊所有化學在線儀表：
　　
　　●化學分析報表除實現日報外，還實現月報、季報和年報。
　　
　　四、改造效果
　　
　　（一）實現減人增效目標
　　
　　化水DCS系統投運后，運行人員工作量、勞動強度大幅度下降。化學運行人員人數由改造前的55人減為現在的30人。
　　
　　（二）提高設備可靠性
　　
　　經過本次化水DCS系統改造，整個化水系統中原來可靠性較差、或長期不用、或使用不正常的設備均得到有效改造或更換，如氣動閥門、電磁閥柜、在線氧表等。
　　
　　（三）降低能耗，減少藥品川量
　　
　　由于采用了：1：業水恒壓、恒水位控制系統和生活水恒壓、恒水位控制系統，使得各水池水位、工業水利生活水母管壓力均得到安全有效控制，能托大大降低。按每小時節約2噸水的保守算法，一年就可節約17520噸水。1臺變頻泵節電效率按20～40％計算，15臺變頻泵總額定功率為240kW，每小時可節電48～96kWh，每年可節電420480～840960kWh，效益顯著。由于加藥全部實現自動，也減少了藥品用量。
　　
　　（四）各水質得到更好控制
　　
　　由于加藥全部實現自動，水質實現連續實時監控，使得水質波動幅度減少。水質出現異常時，能及時發現并及時得到處理，水汽品質、生活水品質得到更好的控制。
　　
　　（五）水質得到準確、連續監測
　　
　　由于增裝了生活水在線CIO2儀，除鹽增裝了在線硅表、鈉表，水汽系統增裝了在線硅表、鈉表、pH表，使水質得到準確、連續監測。
　　
　　（六）提高運行分析能力
　　
　　XDPS有人容量歷史數據庫記錄各點參數及狀態，數據可保持幾個月，可隨時打印操作記錄、實時曲線、歷史曲線，并實現化學運行的統計分析計算，白動生成各類報表，提高了運行分析能力。另外，XDPS有SOE（事故追憶）功能，可記錄狀態變化及操作員行為，供分析事故時參考。