基于DCS的锅炉补给水处理自控系统应用

王伟健

摘要：锅炉补给水处理实现自动化的目的是实现整个水处理系统安全可靠运行，确保优质的出水水质或达到规定的标准，提高操作人员的劳动生产率、降低能源与物料消耗。根据锅炉补给水系统的特点，采用和利时K系列DCS系统对锅炉补给水处理的自动控制进行系统配置组态，过程组态，流程显示及操作画面组态实现自动控制。从而避免手动操作造成操作人员劳动强度大，水质合格率低现象。避免了影响余热锅炉的运行以及重整装置平稳运行。

关键词：锅炉补给水；自动控制；DCS；重整装置

在炼油工艺重整装置生产过程中，锅炉补给水的质量高低不仅会影响锅炉本身的安全运行，还会影响蒸汽系统以及重整加热炉的操作，从而整套装置的平稳运行，因此对补给水的处理要求较高。然而目前，水处理通常是以现场控制柜操作为主，自动化程度不高，导致水处理过程各个环节操作调整不及时，水质波动较大，劳动强度也很高。本文将介绍DCS应用于反渗透水处理工艺过程，实现自动控制，从而减少人工操作，提高自动化水平和水处理的质量。

1.补给水处理系统工艺流程

某公司重整装置余热锅炉补给水处理自动控制系统包括：水箱液位的控制、产除盐水的控制、活性过滤器反洗过程的控制、软化器再生过程的控制、反渗透清洗过程的控制。

1.1水箱液位的控制

原水箱液位的控制采用入口两段式气动阀控制，通过安装在原水箱底部的压力式液位变送器把水箱的液位以4～20mA标准信号送入DCS，DCS通过比较输出控制信号。当水箱液位低于30%时打开气动阀，当液位高于85%时，关闭气动阀。

1.2产除盐水控制

当原水箱、软水箱、除盐水箱液位均正常，原水泵无故障，过滤器没有反洗情况下，自动打开过滤器进水阀和已选择的软化器的进水阀，产水阀，60S后启动已选择的原水泵。高压泵无故障，泵入口压力正常，出口压力正常，反渗透没有清洗情况下，开始反渗透运行，打开RO进水阀，60S后开高压泵，开始产除盐水。如果原水箱或除盐水箱液位不正常，或者原水泵没有运行，或者高压泵故障，或者泵出入口压力任何一个不正常，都会停止高压泵运行，关闭RO进水阀。如果原水箱或软水箱或除盐水箱任何一个液位不正常或者两台原水泵都故障，控制系统给出停止高压泵、原水泵信号，当泵停止后，60S关过滤器进水阀，软化器进水阀、产水阀，关软水箱进水阀。

高压泵出口压力的控制采用水泵变频恒压供水，通过安装在泵出口的压力变送器，把出口压力信号变成4～20mA标准信号送入DCS，DCS通过PID运算后，输出转速信号送给变频器，由变频器控制高压泵的转速，调节出口压力，保持在给定的压力值上。

1.3活性过滤器反洗过程的控制

当过滤器运行时间达到设定时间72小时后开始过滤器反洗流程。

Step1：关高压泵（如果已启动），停止原水泵，停泵后延时30s关过滤器进水阀，已选择的软化器的进水阀、产水阀。

Step2：延时30s后打开过滤器反洗进水阀，反洗排水阀，60S后启动已选择的原水泵，开始反洗。

Step3：当反洗时间达到设定时间（8分钟），停止原水泵，延时30秒后关闭反洗进水阀、反洗排水阀。

Step4：延时30s后打开过滤器进水阀、正洗排水阀，60S后启动原水泵，开始正洗。

Step5：当正洗时间达到设定时间（3分钟），停止原水泵，延时30秒后关闭进水阀，正洗排水阀。反、正洗结束后过滤器运行时间清零，30S后自动开始产水流程。

1.4软化器再生过程的控制

当软化器运行时间达到设定时间72小时后开始已选择的（假设选择1#）软化器再生流程。

Step1：在原水箱/软水箱/除盐水箱液位正常，原水泵无故障，打开2#软化器的进水阀，产水阀，不中断产水。

Step2：延时30秒，关闭1#软化器进水阀，产水阀，打开反洗进水阀，排水阀，开始反洗。

Step3：当反洗时间达到设定时间（6分钟）后，关闭反洗进水阀，打开软化器盐水阀，再生法，打开盐箱盐水阀，开始再生。

Step4：当再生时间达到设定时间（35分钟）后，关闭盐箱盐水阀，开始置换。

Step5：当置换时间达到设定时间（20分钟）后，关闭反洗排水阀，关闭软化器盐水阀，关闭再生阀，延时30秒后打开进水阀，正洗排水阀，开始正洗。

Step6：当正洗时间达到设定时间（20分钟）后，关闭进水阀，正洗排水阀。正洗结束。整个软化器再生过程结束，10S后投入备用。

1.5反渗透清洗过程的控制

当反渗透运行时间达到设定时间2小时或除盐水箱液位高于设定值或者反渗透停止运行后开始反渗透清洗流程。

Step1：关高压泵，延时30秒关RO进水阀，延时30秒后开RO反洗进水阀，RO反洗排水阀。

Step2：延时30秒后启动清洗水泵。开始清洗。

Step3：当清洗时间达到设定时间（3分钟）后，关清洗泵，延时60秒后关RO反洗进水阀，RO反洗排水阀。清洗结束，延时30秒后在产水运行情况下自动启动反渗透流程。

2.控制系统配置

2.1系统配置

余热锅炉水处理自控系统主要由和利时K系列DCS系统、变频器、电磁阀、压力式液位变送器、电导率、压力开关、压力变送器、继电器、水泵、控制柜等组成。DCS输出控制对象主要是控制电路中的执行元件，如接触器、电磁阀等。

上位机采用DELL工业控制计算机，具有性能稳定配置高、抗干扰能力强等优点，主要实现整个系统的数据监视、参数设置和程序控制。

2.2系统参数设置和操作事项

具体参数设置主要包括过滤器的运行、反洗、正洗时间，软化器的运行、反洗、再生、置换、正洗时间，反渗透运行、清洗时间。

首先选定原水泵，软化器，在控制柜远程和DCS自动情况下，可以手动启动产除盐水或者过滤器反洗/正洗或者软化器再生过程或反渗透清洗过程。

3.结束语

自从该余热锅炉补给水处理自控系统投入使用后，减少了人工操作，提高了水处理自动化水平。在加强日常水质管理，保证预处理的进出水质量，控制RO制水量和除盐水质量水处理情况下，水质量比手动操作情况下的水质有了明显提高，达到了规定的标准。从根本上解决了余热锅炉管线结垢，锅炉汽包液位操作不稳定的问题，稳定了重整装置重整反应加热炉的操作。

参考文献：

[1]陈洁，杨东方.锅炉水处理技术问答[M].北京：化学工业出版社，2002：197-214.

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[4]杭州和利时自动化有限公司．HOLLiASMACSV6.5.2用户组态手册[EB/OL].杭州：杭州和利时自动化有限公司，2013．Http：//www.hollias.com.

[5]杭州和利时自动化有限公司．HOLLiAS_MACS-K_系列硬件手册[EB/OL].杭州：杭州和利时自动化有限公司，2013．Http：//www.hollias.com.

作者简介：王伟健（1985—），男，广东梅州人，2008年毕业于江苏工业学院（现常州大学）自动化专业，获学士学位，现就职于广东华峰能源集团有限公司，从事石油化工仪表维护管理工作，任工程师。