凝结水精处理系统自动控制及逻辑优化

PLC在火电厂凝结水精处理自动控制中的应用摘要：PLC 是可编程的控制器。

是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术和通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。

新型火电厂外围系统已经普遍使用PLC 作为控制核心，实现系统的自动化控制，节约了人力。

凝结水精处理系统是直流锅炉机组的一个重要系统，二十五项反措中明确要求凝结水精处理系统禁止退出运行，因此，就要求凝结水精处理控制系统有很高的可靠性和安全性。

在现在的火电厂中，凝结水精处理的控制逻辑已经非常成熟，但在维护过程中，还是发现一些问题，如保护误动率高、非停风险大、误操作可能性高等。

这就对控制逻辑和硬件组态提出了更高的要求，需要不断的优化与提升。

关键词：PLC；火电厂；凝结水精处理1.工艺流程简介以某电厂 2 × 600 MW 机组为例，2 台机组共用1 套凝结水精处理控制系统，控制系统采用双机在线热备冗余可编程逻辑控制器( PLC) + 上位机的控制方式，对凝结水精处理设备和过程采用自动程序控制、远控和就地手动操作相结合的控制方式。

系统网络采用以太网通信模式，通信协议采用 TCP/IP 协议，通信速率为100 Mb /s。

控制系统的监控界面和PLC 的硬件及软件功能相对独立，当发生通信故障时，PLC 仍能独立工作，满足了对凝结水精处理系统实时控制的需要。

凝结水精处理系统采用中压凝结水处理装置，在高速混床前设有卧式前置过滤器。

前置过滤器按照 2 × 50% 凝结水全流量设计，每台出力为 691 ～848 m3/ h; 高速混床按照 3 × 50% 凝结水全流量设计，凝结水最大流量为 1 638 m3/ h，高速混床的最大运行流量为 819 m3/ h。

同时，设有 100% 凝结水流量的前置过滤器旁路和混床旁路，每道旁路允许通过 0 ～ 100% 的最大凝结水流量，在凝结水精处理装置故障、机组异常、凝结水超温和超压等异常情况下使用，以避免精处理系统设备和树脂被损坏和污染。

凝结水精处理系统的设计优化1前言随着国内300MW以上的火力发电机组的不断建设，越来越多的凝结水精处理装置投入运行。

但目前国内运行的凝结水精处理装置普遍存在系统庞大、结构当杂、工艺流程与设备布置不尽合理、个别设备利用率低的问题。

本文从系统运行的可靠性与设备投资的经济性角度出发，结合目前国内运行较为成功的凝结水精处理系统生产管理经验，对工艺流程设计、设备布置设计、设备投资等方面进行优化分析，提出改善工艺流程，减少设备投资，尽可能多地利用厂房公用设备的一些举措，为凝结水精处理系统平安、经济、稳定运行作尝试性的探讨。

2工艺流程加氨点的布置大多数电厂采用二级加氨的给水处理方式，即在精处理出口母管及除氧器下降管分别设有加氨点。

这主要考虑到精处理的氢型运行及低压加热器铜管（或钢管）的防腐问题。

但在设计的过程中，两个加氨点又往往共同一台氨泵加药。

而事实上，两个加氨点的介质压力是不同的，以300MW亚临界机组为例，其凝结水精处理出II的压力一般在2.7MPa左右，除氧器出口的压力通常在0.8MPa以下，因此，如果两个加氨点同时开启，由同一台氨泵打出来的大局部氨液被送到介质压力较低的除氧器出口下降管处，而精处理出口母管处几乎分配不到氨液。

这样，当精处理混床处于氢型运行阶段时，混床出水母管到除氧器下降管的凝结水pH值接近中性，水质pH值得不到有效的调整，不利于整个低加系统的防腐保护。

所以, 应从设计上考虑两个加氨点分别采用不同的两台加氨泵（参见图1）。

2.1 系统自用水管道精处理混床失效树脂的再生用水应考虑独立供给，不宜同凝结水补水泵等共用•条供水管道。

最简单的方法是从机组补水箱独立引供水管道至精处理系统。

这样，可有效地保证树脂的再生用水，减少同主厂房其他系统发生不必要的用水冲突。

笔者曾在精处理系统的调试、运行管理过程中发现这样的问题：当混床失效树脂输送时，在未得到通知的情况下，再生用水突然中断，并引起大量树脂堵塞在输送管中。

3.凝结水精处理系统3.1 凝结水精处理概述：为了确保机组安全稳定运行，提高凝结水品质，满足空冷机组水质指标要求，凝结水精处理系统每台机组各设置了三台粉末树脂覆盖过滤器，两用一备。

凝结水精处理的主要任务：除去凝结水中悬浮物、腐蚀产物及其他杂质，降低凝结水系统中的含盐量和电导率。

凝结水精处理系统说明：3.1.1凝结水精处理系统的自用水直接从凝结水补充水箱吸取，其容积为300m3。

3.1.2每台机组设置2⨯50%凝结水量的粉末树脂覆盖过滤器，以及100%的旁路系统。

3.1.3凝结水精处理装置的旁路系统应允许通过最大的凝结水流量，旁路系统的阀门可根据水温，压差等信号进行自动操作，也可在盘上进行手动操作。

旁路系统应设置1个电动调节阀，并能通过100%的凝结水量。

另外设置手动阀的旁路系统。

凝结水精处理旁路阀的作用是当凝结水精处理设备出现故障时，保证热力设备的安全运行。

在遇到下列情况之一时，旁路系统应能自动打开，并切除凝结水精处理系统：粉末树脂覆盖过滤器起除盐和过滤的作用。

利用粉末树脂主要交换凝结水中的金属离子和盐份，同时树脂粉覆盖在4～5µm的滤元上起过滤的作用，以除去凝结水中的金属腐蚀产物和悬浮物。

从而降低凝结水的含盐量和电导率，保证合格的凝结水水质3.1.3.1进口凝结水水温超过设定值。

3.1.3.2精处理装置的进出口压差超过设定值。

3.1.4当过滤器出口水导电度或进出口压差升高到设定值时，该过滤器失效，系统自动投入备用过滤器，失效过滤器自动退出运行，并进入爆膜、清洗、铺膜程序。

3.1.5爆膜、清洗过程产生的废水应收集至废水贮存池，然后用废水输送泵送至全厂工业废水处理站进行处理。

3.1.6在中压凝结水精处理系统和低压辅助系统之间装设安全阀。

3.2 凝结水精处理工艺流程：手动旁路系统凝结泵出水粉末树脂覆盖过滤器低压加热器除氧器3.3 凝结水精处理主要设备规范：3.3.1凝结水精处理粉末树脂覆盖过滤器：过滤器：φ1700×32mm每台最大出力： 800 m3/h正常出力： 778 m3/h数量：2×3台设计压力： 4.60MPa水压试验压力： 5.25Mpa正常出力运行压差： 0.02MPa最大出力运行压差： 0.24 MPa失效压差： 0.17 MPa运行周期：≥21天每台滤元数量/型式/精度： 345根/聚丙烯熔喷 /4～5µm滤元外径：￠57.15 mm滤元有效长度： 1778 mm凝结水设计温度：≤ 85℃凝结水运行温度： 60℃进水配水装置：管板； 316L出水配水装置：多孔板滤元； 316L3.3.2反洗用压缩空气贮罐：容积： 4.2 m3数量： 2台压力： 1.00 MPa3.3.3仪用压缩空气贮罐：容积： 1.2m3数量： 2台压力： 1.0MPa3.3.4保持泵：卧式离心泵2×3台叶轮： 316L流量： 114m3/h扬程： 0.2MPa泵壳耐压： 4.6MPa电机： 10KW3.3.5铺膜泵：卧式离心泵2×1台流量： 342m3/h扬程： 0.2MPa电机: 25KW3.3.6反洗泵：卧式离心泵3台流量： 50m3/h扬程： 0.5MPa电机: 5KW3.3.7铺膜箱：φ1500×6mm，2×1个2.5m3 3.3.8铺膜注射泵：渐进孔泵2×1台流量： 0.8～8m3/h扬程： 0.2MPa电机: 2KW3.3.9铺膜辅助箱：φ1800×6mm，2×1个5 m3 3.3.10废水输送泵： 2×2台50m3/h,0.5MPa3.3.11每次铺膜时间： 40分钟3.3.12每次爆膜时间/空气压力/流量： 5分钟/0.6MPa /112.5Nm3/h 3.3.13每次反洗时间/反洗水压力： 40分钟/0.4MPa3.4凝结水精处理粉末树脂覆盖过滤器监督项目及标准：3.5 凝结水精处理设备运行操作：3.5.1系统启动前的检查：3.5.1.1整个系统水压、气密试验已完成并且满足要求。

火力发电厂凝结水精处理系统运行问题分析及改造优化摘要：火力发电机组参数提高，对水质要求也越来越严格，由于凝汽器的渗漏和泄漏、系统中金属腐蚀产物的污染、返回水夹带杂质等因素的影响，热电厂凝结水存在着不同程度的污染，因此，对凝结水进行处理已是大型火电厂水处理一个极为重要的环节。

凝结水精处理设备的安全、稳定运行对于火力发电厂水汽品质具有较大影响。

本文针对国内火电厂凝结水精处理系统出现的问题进行了阐述，同时以多个电厂精处理设备优化改造为背景，介绍了树脂输送方法、高速混床布水装置以及可视化树脂再生控制等优化手段，为国内凝结水精处理设备改造提供了技术支撑。

关键词：火力发电厂；凝结水；精处理引言凝结水精处理系统是超临界机组安全、经济运行的可靠保障，而高速混床树脂的再生程度与高速混床的正常运行时间及出水质量直接关系到凝结水精处理系统运行效果。

因此，保证凝结水精处理系统高效运行首先要保证混床的正常可靠运行，才能进一步提高锅炉给水的汽水品质，减少锅炉受热面及汽轮机内部的氧化腐蚀和结垢。

1凝结水精处理的作用凝结水主要包括汽轮机内蒸汽做功后的凝结水、疏水和锅炉补给水。

在机组运行中有些状况会导致凝结水受到污染，例如凝汽器渗漏、锅炉补给水带入的少量杂质、管道内部的金属腐蚀产物等。

凝结水精处理系统能连续除去热力系统内的腐蚀产物、悬浮杂质和溶解的胶体，防止汽轮机通流部分积盐；在机组启动过程中投入凝结水精处理装置，可缩短机组启动时间，节省能耗和经济成本；凝汽器微量泄漏时，保障机组安全连续运行。

可除去漏入的盐分及悬浮杂质，有时间采取堵漏、查漏措施，严重泄漏时，可保证机组按预定程序停机。

随着超临界、超超临界等高参数大容量机组的出现，锅炉汽水品质要求越来越高，GB/T12145—2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》更是将水汽品质标准大幅度提高，例如：锅炉给水氢电导率由原来的≤0.15µs/cm，提高到≤0.10µs/cm。

火力发电厂凝结水系统自动控制策略优化探讨朱志辉摘要：本文简单介绍了凝泵变频器调节除氧器水位，上水调节阀控制凝结水压力的自动控制策略，并对自动控制的主要功能、逻辑关键点及调试自动的注意事项进行分析，为提升凝结水系统自动控制水平提出合理建议，以供参考。

关键词：凝结水变频器；凝泵调水位；上水调节阀调压力；控制策略凝结水系统是机组的重要组成部分，现我公司内30万机组凝结水系统基本采用凝结水上水调节阀控制除氧器水位，凝泵变频器控制凝结水母管压力的控制策略，因调节阀控制水位未全开及长期被冲刷调节线性较差，导致节流损失较大及除氧器水位波动较大。

针对上述问题，现结合行业内先进经验对5台30万机组进行了凝结水系统自动优化工作，实现了凝泵变频器调节除氧器水位，上水调节阀控制凝结水压力的控制方式，即在保证凝结水母管压力的前提下，将上水调节阀全开，减少调门节流损失、降低凝泵电耗，实现机组的节能，而且克服了上水调节阀线性不良造成的除氧器水位波动大、调节滞后等问题。

一、凝结水系统常规控制策略及凝泵变频器调水位、上水调节阀控制压力的控制策略简介现公司内30万机组凝结水系统一般配置为三台55%容量或两台100%容量凝结水泵，配置三台凝结水泵的系统，一般配置一台变频器，采用一拖二方式控制两台凝泵，正常运行一般为一台凝泵变频运行，一台凝泵工频运行，另一台凝泵备用状态；配置两台凝结水泵的系统，凝泵变频器采用一拖二方式，正常运行一台变频凝泵，另一台凝泵备用状态。

现凝结水系统常规控制策略基本上采用凝结水上水调节阀控制除氧器水位，凝泵变频器控制凝结水母管压力，但该控制方式存在较大节流损失，凝泵电耗较高，而且因调节阀节流较大，长期受到水流冲刷导致调节线性较差，引起自动控制效果较差导致除氧器水位波动较大。

当采用凝泵变频器调水位、上水调节阀控制压力的控制策略时，凝结水上水调节阀全开后降低节流损失，凝泵变频器可以通过控制水泵转速来改变凝泵的运行曲线，即通过控制凝泵转速来调节除氧器水位，降低凝泵出口压力、流量和电机能耗，实现节能。

核电厂凝结水精处理系统运行优化摘要：核电厂凝结水精处理系统（ATE）通过前置阳床、高速混床及相应过滤器除去二回路凝结水中的离子态及悬浮状杂质，在机组启动阶段、正常运行、及凝汽器发生轻微泄漏等工况下防止蒸汽发生器传热管不被腐蚀的重要作用。

本文主要介绍了福清核电站凝结水精处理系统（ATE）运行优化。

关键词：核电；凝结水精处理；系统优化一、凝结水精处理系统概述福清核电站已运行的1～4号机组各配有一套凝结水精处理系统（ATE），由五台前置阳床、五台高速混床、三台净凝结水泵及与其相连的管道、阀门所组成，系统流程示意图见图1。

图1 凝结水精处理系统流程示意图其主要功能为保证二回路水质满足化学和放射化学技术规范，并尽可能低的水平，防止蒸汽发生器内杂质离子浓缩对传热管的腐蚀。

所以必须保证其在水质控制上的“绝对安全”。

福清核电站对凝结水精处理系统出水的水质要求参照《化学和放射化学技术规范》【1】执行，详见表1。

表1 凝结水精处理混床出口的水质要求二、系统运行优化1 切床优化凝结水精处理系统在核电机组启动升功率及正常运行阶段，根据化学及放射性技术规范要求，应尽可能的降低二回路杂质离子水平，使其蒸汽发生器排污（APG）离子水平在如图1所示的1区水平。

图1 P>25%Pn的RP模式钠和电导率运行区域图根据强酸型树脂强酸性阳树脂，在稀溶液中对常见阳离子的选择性顺序为【2】：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞（K+≈NH4+）＞Na+＞H+凝结水精处理除盐床失效过程中最先漏出钠离子有害离子，福清核电阳床切换标准为阴电导≥0.3S/cm，正常一般维持在在0.05-0.06S/cm水平，根据运行经验当电导超过该水平后很快便失效，因此当阳床出水电导高于正常水平后应提前干预切床，可防止钠离子泄漏进二回路，有利于二回路水质。

2.加药模式优化为防止二回路管道及设备腐蚀，二回路通过加氨溶液提高pH的方式遏制管路及设备腐蚀，根据化学和放射性技术规范，控制二回路pH值期望值范围为9.6-9.8，然而在期望值范围内通过加大加氨量增大pH值，其结果使前置阳床失效速率大大加大，最终导致再生工作频率加大。

创新观察—420—电厂凝结水精处理系统步序优化分析张海峰（国电铜陵发电有限公司，安徽 铜陵 244000）引言：应用凝结水精处理系统能够有效去除凝结水中溶解的各种微量矿物质，维护给水系统稳定运行。

避免铁、铜、钠、氯等少量的固定溶解物以及悬浮物和凝结水精处理系统中的金属发生反应作用，从而破坏凝结水精处理系统或者造成积盐沉积在系统的管道管壁中，降低给水系统效率。

一、电厂凝结水精处理系统（高塔法）工艺阐述电厂凝结水精处理系统的最终运行效果主要取决于树脂分离再生方案的选择。

目前，最为常见的凝结水精处理系统树脂分离再生方法是高塔分离法。

高塔分离法和浓碱浮选法、氨化法、锥体分离法以及中间抽出法相比，设计原理简单，能够高效运行凝结水精处理系统。

通过利用水力分层原理、阴阳树脂比重以及树脂粒径差异实现阴阳树脂的分离。

凝结水精处理系统一般包括前置过滤器单元、高速混床单元以及再生单元等。

机组启动初期，电厂需要在前置过滤器单元配置2台50%的中压前置过滤器，用于处理凝结水中的过量铁离子，投运初期反洗周期短，待机组实现稳定运行，铁离子数值趋于稳定后，反洗周期恢复正常值[1]。

需要注意的是，操作前置过滤器需要采用DCS 程控步序控制，禁止手操。

在高速混床单元配置3台中压高速混床单元及再循环泵1台，当运行混床出现数据指标异常时，投入备用混床运行，与此同时，失效混床则会退出运行解列。

当凝结水精处理系统中的凝结水温度超过55摄氏度时，或者当凝结水精处理系统旁路差压大于0.35MPa 时，旁路门将会自动开启，确保整个凝结水精处理系统的正常运行。

再生单元是低压单元，实现树脂分离再生。

二、电厂凝结水精处理系统步序的优化策略（一）混床升压步序优化 电厂凝结水精处理采用中压运行以及体外再生系统。

每台机组均会设置混床和自动旁路。

每台机组旁还设有再循环泵，在高速混床刚投入运行时，能够通过再循环泵实现高速混床的循环正洗。

凝结水精处理一般采用中压凝结水混床系统，具体而言主要包括前置过滤器和高速混床的串连，再生系统内含分离塔、阴塔和阳塔，此外还有酸碱设备、热水罐、罗茨风机以及冲洗水泵等基本设备。

凝结水系统调整方式优化方案
一、凝结水泵主要参数：
二、当前运行方式：
凝结水泵运行方式为一运一备，可通过调节凝结水泵变频百分数、母管调节阀开度及凝结水再循环调节阀开度控制凝结水流量，以保持凝汽器水位正常。

当前自动控制方式为凝结水母管调节阀、再循环调节阀同时投入自动，自动跟踪凝汽器水位进行调节，自动调节过程中凝结水母管调节阀开度+再循环调节阀开度=100%。

三、当前自动控制存在问题：
1、经济性差。

当凝汽器水位降低时，再循环调节阀开大，母管调节阀关小，部分凝结水通过再循环回流至凝汽器，造成凝结水泵出力增加，能耗增大，厂用电率升高。

2、存在安全隐患。

当水位升高时，母管调节阀开大，再循环调节阀关小，如凝结水泵变频开度不够，或负荷增加过快，运行人员增加变频开度不及时，凝结水泵出水量小于凝汽器凝结水量，会使凝汽器水位快速上升，甚至造成凝汽器满水、真空下降等。

当水位降低过快时，母管调节阀关小，再循环调节阀开大，如凝结水泵变频开度过大或调整不及时，使大量凝结水通过再循环回流至凝汽器，凝结水母管流量迅速减小，因低加进汽量不变，导致低加水
侧局部管束超温，影响低加使用寿命；且会因进除氧器凝结水量过小，造成除氧器超压、振动。

四、优化建议：
1、对当前自动控制逻辑进行优化，使调节阀在自动调整中平滑过渡，避免大开大关。

2、增加“凝结水泵变频开度——凝结水母管压力”自动调节，保持凝结水母管压力稳定，形成以“凝结水泵变频调整为主、母管调节阀为辅、再循环调节阀为后备调节”的自动调节方式。

3、运行人员加强监视，在运行中遇到设备系统故障或负荷突变等突发情况，可改为手动调整，并秉持“少量多次”的调整原则，系统稳定后再投入自动调整。

凝结水回收精处理装置的自动控制【摘要】在水处理过程中，蒸汽凝结水的回收和精处理技术一直以来是一个难点与热点，特别是在当炼油厂中其凝结水含有油的时候，其控制技术必须满足更加苛克的技术要求，才能使锅炉正常地给水。

本文就某凝结水回收和精处理装置自动控制系统进行简要地简述。

【关键词】凝结水回收；精处理装置；自控系统一、凝结水回收精处理装置的概述为了使人们对这种装置有一个更深入地了解，本文通过凝结水回收精处理装置在某厂的实际运用，对其进行讲述。

该厂区的技术特点主要如下：第一，技术含量较高，根据该厂区凝结水自身的水质特点，该厂区引进了一级活性炭过滤器以及一些先进的在线仪表，在处理的前期，在线监测、处理以及自动化控制，控制凝结水的含油量。

在后期通过对先进、科学的IEF凝结水精处理技术的应用，保证了水质指标的符合相关标准，并且设备可安全可靠的长期运行；第二，由于该厂区的凝结水含有油、铁以及硅等杂质，已超出了一般条件下锅炉水的处理技术范围，因此水处理的难度较大，工艺较为复杂。

根据该厂区凝结水的水质特征来明确该厂区的凝结水处理技术方案，其技术的关键在于将凝结水中的硅、油和铁等相关杂质去除，保证装置能够在碱性环境以及比较高的温度上能够安全、可靠地运行。

其系统的方案流程主要如下：首先针对炼油装置中的凝结水，进行在线油位监控，去除凝结水上的浮油，再通过活性炭过滤器，利用中间的水泵和水箱，实施凝结水精处理技术，最后除盐。

该系统主要是由PLC控制，控制系统完整可靠。

利用计算机来进行交互操作，其自动化水平程度较高，可确保水质的指标达到标准要求。

二、自动控制系统的作用该自动控制系统是在该厂区凝结水的回收以及再利用项目等相关工艺需求的基础上研制出来的一种新系统，从活性炭过滤器的入口一直到粉末树脂覆盖过滤器的出口的所有参数均会在计算机的相应操作画面上呈现出来，操作者可以结合操作规程的相关要求，使系统自动运行。

在计算机控制系统中还设有相应的参数记录、报表打印、以及声光报警等功能画面，利于管理者随时对生产进行评估考核。