（国家电投集团宁夏能源铝业中卫热电有限公司 宁夏中卫市 750000）
摘要：本文首先介绍了化学水处理工艺原理，阐述了火电厂化水控制系统改造范围及原系统结构，并分析了其改造方案及改造后增加的功能。
关键词：火电厂；化水控制系统；改造
随着工业科技的发展，火电厂的规模越来越大，强大的电机组参数和容量对其化学水处理控制系统提出了较高的要求，在火力发电过程中化学水能冷却介质并传递能量，一套良好的化学水处理系统可保证发电机组安全、平稳、高效的运转，并会延长发电机组、锅炉、汽机设备的使用寿命。
一、化学水处理工艺原理
1、化学水预处理。天然水中的胶体和悬浮物会严重影响锅炉水的处理效果，最有可能的就是这些杂质进入离子交换器中无染树脂降低交换容量，更严重的是胶体和悬浮物会进入锅炉中，在炉中结垢并堵塞管道。预处理的流程简单，分为混凝、沉淀、澄清和过滤。混凝是在水中加入混凝剂使大部分胶体和悬浮物聚集沉淀。混凝后需对水进行沉淀软化，主要步骤是在水中加入化学物质使钙镁离子转变为难溶物质沉淀出来。经上述处理的水澄清后就可进行最后的过滤，需注意的是要用以活性炭为滤料的过滤器，因活性炭有较强的吸附能力。
2、除盐原理。化学除盐是应用离子交换反应的原理进行除盐。它由一个强酸性阳离子交换器和一个强碱性阴离子交换器所组成的除盐系统，是除盐系统中最简单的，原水一次相继地经过强酸性阳离子和强碱性阴离子交换器称做一级，这种形式称为一级除盐系统。在这种系统中，原水中所有的阴离子都被阴离子树脂所吸着，其中包括有HCO-3。这种方法经济性差，当原水通过强酸性阳离子交换后，其中所有的HCO-3都转变成游离的CO2，有可能用除碳器将其除去，在上述系统中因不设除碳器，那么HCO-3就被阴离子树脂吸着，这样就需多量的阴离子树脂，且在再生中要消耗更多的再生剂，所以这种系统只适用于供水量小或进水中含HCO-3量很小的情况。
原水在强酸性阳离子交换器中经阳离子交换后，除去了水中所有的阳离子。被交换下来的H+与水中的阴离子结合成相应的酸，其中与HCO-3结合生成的CO2连同水中原有的CO2在除碳器中被脱除。水进入强碱性阴离子交换器后，以酸形式存在的阳离子与强碱性阴离子树脂进行交换反应，除去水中所有的阴离子，从而将水中溶解盐类全部除去制得除盐水。
二、改造范围
1、采用CSlD代替原C500。其中预处理、除盐水部分各采用一套控制系统，两套控制系统都为双CPU、单I/O的控制结构。改造前控制站间的数据交换由硬接线实现，改造后通过控制站间的控制层ControIIer Link网络实现。
2、拆除模拟显示屏。模拟显示屏拆除后，在CRT上实现与原模拟屏显示内容相同的画面显示，并增加报表打印的功能。
3、拆除原来用于Ⅰ期和Ⅱ期化水系统间接口控制的C200H，原来由该PLC实现的控制逻辑改为由预处理控制站实现。
4、拆除原控制柜。原控制柜拆除后，报警窗也随之拆除，报警显示在CRT的报警画面中实现，原控制柜上操作和显示的设备均采用CRT软手操实现。原控制柜内所有中间模块和控制仪表除个别特殊模块外全部拆除，原来由特殊功能模块和仪表实现的控制功能将由PineCAD逻辑实现。采用RITl-AL控制柜安装原控制柜中保留、新增设备。
三、原系统结构
原核心控制设备为2台C500的PLC，其中PLC-A和B分别用于控制A和B侧制水设备，运行人员通过CP盘上对设备进行操作。调节类阀门和加药泵的控制通过仪表和特殊功能模块实现。公用信号同时进入PLC-A和PLC-B，公用设备的控制取决于是A侧制水设备运行还是B侧制水设备运行。
四、改造方案
采用2套CSlD为控制站，2台工业PC(1台兼做服务器的工程师站和1台操作员站)及1台10M/100M交换机。维系这些设备平台的网络分别有10Mb工业以太网(执行CSlD和PC服务器间的数据通讯)和控制层ControIIer Link网络(执行CSlD控制站间的数据通讯)。某火电厂化水改造后的结构为：
1、控制站。由中央处理单元、IO模块和通讯模块等构成，是控制系统中对工艺过程直接控制和状态采集的基本单位。控制站的硬件采用最先进的PLC技术(引进CSlD型双机冗余PLC)，能满足快速和复杂的工业控制环境要求。
2、工程师站。工程师站采用DELL计算机，其运行在Windaws 2000环境下。在工程师台上运行一套控制组态软件——PineCAD。工程技术人员可通过PineCAD软件进行控制逻辑的组态，并将控制逻辑传送到控制站，同时可监视控制逻辑、强制元件输出等。
在工程师台上还运行着另一套组态软件——iFIX。工程技术人员可通过iFIX软件进行数据库的管理(添加、删除、修改数据库)、报警历史查询、操作记录查询、报表组态，HMI画面组态等工作。运行操作人员可通过HMI监视现场设备的运行状况、各种实时曲线等，并可通过软手操实现各种设定值的更改、起停设备等操作。
该工程师台还具有数据服务器(SCADA SERVER)的功能，即实现数据采集、数据存储，为运行台(iFIX×VIEW)提供数据，并接受运行台的操作指令。
3、操作员站。配置与工程师站相同，工程技术人员可通过操作员站监视现场设备的运行状况、各种实时曲线、历史趋势图等，并可通过软手操实现各种设定值的更改、起停设备等操作。
4、网络。由于拆除了CP盘，因此对PLC网络的可靠性要求大幅提高。改造后的系统采用双网络配置，并增加了工业交换机、网卡等网络设备，同时为了满足在主控室也能对化水系统进行监控的要求，增加了光纤收发器。
该电厂化水系统主要由两层网络构成：
控制层网络：这是一个全程ControIIer Link网络，控制层上的设备为2台CSlD控制站。它用于实现PLC间的数据交换，其通信波特率为2Mb/s，通信介质为屏蔽双绞线，在双绞线的两端配终端电阻(通讯模块上已有终端电阻)。
信息服务层和监控层：这是一个工业级的以太网，信息服务层和监控上的设备有2台CSlD控制站、1台SCADA SERV-ER及一台交换机。它用于实现SCADA SERVER及CSlD控制站间的数据交换，并作为工程师台对CSlD控制站的控制逻辑传送和监视的通道，其通信介质采用五类双绞线，通信波特率为10M。
同时系统还设置一个100M的网络接口，通过光纤收发器就可方便实现在中央控制室也能对化水系统进行监控的要求。
五、改造后增加的功能
1、冗余。冗余设计是解决系统可靠性问题的最好方式。假设任何硬软件都可能出现意外的故障，但相同配置的硬软件组合系统同时出现故障的机率较小。由于预处理控制站和除盐控制站均采用双CPU、双电源及双以太网卡的结构，因此控制站的可靠性比改造前大幅度提高。
2、软手操功能。拆除CP盘后，原来在CP盘上操作的所有设备均可在CRT上进行操作。并在CRT上绘制与原CP盘上模拟工艺流程图相同的画面，使运行人员通过该画面能迅速地看到每个设备的状态。
改造前运行人员无法在化水控制室里打开或单个阀门，若需控制单个阀门必须在现场进行操作。因此，为了使运行人员在化水控制室里就能控制单个阀门，改造后为所有阀门都设置了软手操。
在该操作器中，运行人员可通过操作器上的手/自动切换按钮改变设备的状态。若设备处于自动状态，则启动和停止按钮无效；只有当设备处于手动状态时，启动和停止按钮才起作用；而且所有操作都必须确认后才有效。
报表打印功能。由于该报表中包含了运行人员所需要的设备信息，因此运行人员可通过打印报表并签字确认的方式方便地进行交接班工作。
4、报警功能。原报警窗拆除后，原有系统的所有报警信号均能在操作员站的报警显示屏幕中显示出来。由于无硬报警窗的限制，工程技术人员可在工程师台的报警显示屏幕中增加原系统所没有的报警，并可将报警信号按不同的严重程度以不同的颜色表示出来。
5、功能模块软件化功能。原来由特殊功能模块和仪表实现的对阀门和加药泵的控制功能将由PineCAD逻辑实现，便于修改参数，且避免了备件缺乏的情况。原来由梯形图实现的控制逻辑将由PineCAD逻辑实现，便于工程技术人员对控制逻辑进行修改和监控。
参考文献
[1]姚益群.基于iFIX的火电厂辅助控制系统的集中监控[J].电力自动化设备，2015(04)．
[2]叶建龙.火电厂化水控制系统改造分析[J].工业控制计算机，2015(09).