从离子交换除盐制水系统一键启停技术浅谈电厂公用系统自动化提升

张兆军

浙江省江山市莲花山工业园区莲花山大道33号，324100）

摘要：自动化控制技术是电厂设备管理水平的重要指标，在应用中能降低人为误操作几率，减少工作量，提升设备安全可靠性，本文从某电厂离子交换除盐制水系统的一键启停技术介绍入手，浅析公用系统自动化改造中存在的问题，浅谈电厂自动化建设需要改进的地方。

关键词：一键启停；自动化；水处理

0 前言

离子交换除盐制水系统的一键启停是通过顺控逻辑实现设备自动启停功能，近年来随着燃机电厂少人值守、大集控的发展，运行人员少，工作强度大。相较于人工启停，一键启停一方面可以减少运行人员的操作量，降低操作强度，一定程度上避免误操作，提高运行安全性，另一方面通过规范操作流程，采用自动程序控制，辅以智能化技术，使各项操作逐步标准化，减少冲洗水量，提高原水利用率，降低水耗，提高效率。

1 设备简介

某电厂锅炉补给水系统由两套阳、阴离子交换除盐系统（简称一级除盐系统），两套混合离子交换除盐系统（简称混床）组成。两套一级除盐系统+两套混床形成并联方式，正常运行时可互为备用，根据两台除盐水箱的水量情况，投运除盐设备，在设备失效时，进行反洗再生。

离子交换除盐制水系统处理流程如下：

经原水预处理来水→阳床→除碳器→中间水箱→中间水泵→阴床→混床→除盐水箱.

在电厂未供热时，除盐水消耗少，除盐系统投运率低，再生少，人员操作量不大。自2017年开拓供热市场以来，随着供热市场的逐步拓展，公司的除盐水供应量越来越大，由于设备的自动化程度较低，制水、再生操作占用了运行人员大量时间，运行人员操作量大量增加。

通过对制水系统的提升改造，所有制水流程自动进行，减少运行人员的操作量。具体实施目标：制水所有操作步骤均可在DCS上操作，并提供“一键启停”按钮，实现制水的一键投停；除盐系统能够根据在线仪表数据自动判断床体运行状态，进行床体失效预警并根据选择进行自动再生，实现智慧制水。

2.制水系统一键启停顺控逻辑及条件判据

2.1顺控程序要求

点击投运按钮后自动根据单双日运行相应设备，所有正常制水步骤均自动进行，无需人为干预。如有设备故障或检修，所需运行设备可手动进行选择。目前在线仪表需进行维护，确保在线仪表的准确性，作为各步骤执行的判据。

以制水系统为例进行说明

2.2 失效预警条件：

一级除盐：阳床出口钠表读数较阳床投运后20分钟数值偏差大于50%或阴床出口电导率读数较一级除盐投运后20分钟数值偏差大于50%。

   混床：混床累计流量大于30000t。

2.3一键启动

（1）阳床充水：①设置阳床进水调阀40%开度；②开启阳床进水阀；③开启阳床上部排气阀；④启动1号化水水泵；⑤化学水泵出口压力≥0.3MPa；⑥阳床进口流量≥100t/h

完成判据：①至少1台化学水泵运行；②阳床进口流量≤80t/h；③化学水泵出口压力≥0.3MPa

（2）阳床正洗：①保持化学水泵运行；②开启阳床正洗排水阀；③阳床进口流量≥100t/h；④关闭阳床上部排气阀。

完成依据：①正洗时间≥5min；②阳床进口流量≥100t/h；③阳床出口钠离子浓度≤45ug/L

（3）阴床冲水：①开启阳床出水阀；②关闭阳床正排气动阀；③中间水箱液位大于1.5m；④开启阴床上部排气阀；⑤开启阴床进水气动阀；⑥启动中间水泵；⑦中间水泵电流≥60A；

完成依据：①中间水箱液位≥0.9m；②中间水泵运行状态；③中间水泵电流≤56A

（4）阴床正洗：①开启阴床正洗排水阀；②中间水泵电流≥60A；③关闭阴床上部排气阀

完成依据：①中间水泵电流≥60A；②中间水箱液位≥0.9m；③冲洗时间≥5min；④阴床出口电导≤5us/cm

（5）混床冲水：①开启混床上部排气阀；②开启混床进口阀；③开启阴床出口阀；④关闭阴床正洗排水阀；⑤混床进口流量≥100t/h

完成依据：①中间水泵电流≥60A；②中间水箱液位≥0.9m；③混床进口流量≤80t/h；④延时10s

（6）混床正洗：①开启混床正洗排水阀；②混床进口流量≥100t/h；③关闭混床上部排气阀。

完成依据：①混床进口流量≥100t/h；②混床出口电导≤0.2us/cm；③混床出口硅离子≤20ug/L

（7）.转入运行：①开启除盐水箱进水阀；②开启混床出口阀；③关闭混床正洗排水阀。

2.4一键停运

（1）若需停运设备，则检查停运条件，在程控画面上点击一键停运按钮，设备停运；

（2）若制水满足下列条件之一自动停运：

①两台除盐水箱水位和≥16m；②化水水池液位≤0.5m或者两台化水水泵均停运；③失效预警报警。

3.设备需改进的地方

3.1 配合一键启停自动控制，尤其后续一键再生技术的实施，需要对现场部分阀门进行改造，部分手动阀门需改成电动阀门或者气动阀门。同时目前制水系统现存的气动阀门可靠性较差，经常出现状态异常，如阀门阀杆无法正常开到到位指示器，进而导致阀门状态异常，将影响制水流程的可靠性，无法正常运转。气动阀门的气源可靠性较差，尤其是气源管路的皮管，长期运行会出现破损漏气，导致气动阀门失气不能正常动作。需要将气动阀的气源管更改为金属管，提高气源稳定性，针对阀门经常出现的状态异常，建议更改阀体的指示或者增加阀门指示判据。

3.2在制水一键启停中，需要表计可靠且准确，能够很好的反应设备的状态，但结合现场实际，部分表计在测量时存在偏差，且现场部分表计需要定期提供标液，在标液缺失时会导致测量数据不准，进而导致自动制水流程无法自动进行。流量计测量不准，会导致判据存在偏差，导致不合格水进入一级系统中。需要提高在线表计的维护，提高表计测量的准确性，降低表计故障率，提升设备可靠性。

3.3 部分监测点测量仪表只有一个，取样地点只有一处，监测手段单一，当单一表计出现问题时，将影响一键启停功能的程控流程，导致无法顺利进行。需增加现场表计数量，提高监测手段。逻辑设置不全面，需持续根据现场可能出现的异常，及时修改一键启停顺控逻辑及设备启停条件判据，完善功能，提高一键启停运行稳定性。

4.浅谈电厂自动化改造

离子交换制水系统一键启停是初步的自动化改造，在此基础上，将进行离子交换制水系统的一键再生改造，以及供热系统主机、启动锅炉供热汽源一键切换等改造，但公用系统普遍存在自动化水平低、监控手段单一等问题，需要对现场各设备进行进一步改造。

4.1拓展监测手段：针对判据监测手段较单一，测量表计少等问题，需增加现场表计数量、现场监控设备、自动设备监测，提升可靠性。在后续的监测手段上，可利用在线监测、图像识别、智能分析等手段提升自动控制效果，为一键再生改造中树脂监测提供可靠手段。

4.2 提升自动化水平：根据现场公用系统各阀门状态，有规划的进行手动阀改电动阀或气动阀，提高阀门的自动化水平，适应后续自动化改造。在部分关键测点上采用自动化仪表，提供数据异常报警，提供更准确的失效判据。

4.3 增加逻辑判据条件：结合离子交换制水系统的一键启停技术的实施，在每个完成步骤的判据上增加逻辑判断条件，提高顺控步骤的准确性。

4.4 提高现场设备可靠性：需不断完善公用系统设备的可靠性，降低跑冒滴漏，为电厂少人值守创造条件。在现场增加可靠的监控摄像头，采用摄像头监测报警，提供运行人员远方监控条件，在重要管道设置跑冒滴漏监测设备，便于人员监测。

5 结论

在设备可靠性逐年提升、自动化水平日益提高的今天，一键启停技术在电厂的应用，将成为减轻运行人员操作量、提高设备安全水平、节能降耗所不可或缺的一环，该电厂也将从离子交换除盐制水的一键启停技术的探索起步，逐步完善现场设备可靠性、提高自动化程度，逐步完善离子交换树脂一键再生，供热系统的一键切换等技术。

参考文献：

[1]  浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司运行规程.2021年12月版.第十二章.

[2]  叶聿彪.浅析电厂自动化仪表设备可靠性提升.科技创新导报.1674-098X(2019)05(c)-0098-02

作者简介：

张兆军（1988.09），男，汉族，江西上饶人，华北电力大学热能与动力工程专业毕业，现从事燃机电厂运行工作，燃机电厂运行值长。浙江省江山市莲华山大道33号，324100，[e-mail]，18057006897。