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摘 要：水处理系统是集团用水的辅助系统，过去制水系统采用PLC实现独立且分散的控制，这种控制模式造成与其他控制系统融合不便，且系统维护备品备件种类多，存在运行、检修难于管理。随着计算机控制及网络技术的发展，制水系统采用DCS系统，能克服原有控制系统独立且分散的缺點，实现自动化控制。通过水处理系统DCS控制的实施，能为全区域自动控制一体化打下基础。
关键词：化学水处理；DCS系统；工艺指标控制
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：2095-2627（2017）02-0016-03
根据源水的水质及电厂机组对补给水的质量要求，实施900T/H制水装置工艺控制改造。
原制水系统出水水质参数波动范围大，人员工作烦琐，系统维护备品备件种类多，运行及检修难以管理，我们对水处理系统进行改造，技改系统包括：取水、净化水、化学除盐、再生和中和排污系统等。工艺流程如图1所示。
由于各子系统设备分布区域较分散，工艺控制程序难易不一致，且参数指标要求不同，因此化水工程的DCS网络模式及控制势在必行。
一、总体方案及能具体实现的功能
水处理DCS系统设化水操作站，采用上位机与两台功能CPU、DI/DO数字量模块、AI/AO模拟量模块之间通过以太网进行通讯，I/O点配置时有足量的备用点，功能CPU之间及通讯网络均能相互冗余，除能动态显示全系统工作状态外，还能在上位机上对各设备进行控制，完成系统逻辑组态和监控画面编辑，参数的设置，控制逻辑的修改、系统调试。
系统能实现的功能：数据采集；显示工艺质态、设备运行状态、设备报警等数据；自动控制，控制室上位机能集中控制，就地手动控制等；自动进行记录、统计和生成各类报表。
二、重要的工艺指标所设定控制策略
1.净水系统中加药工艺控制
加药间配药和加药流程，主要由贮药池、药液池、加药计量泵及加药电磁阀等装置组成。加药间流程如图2所示。
1#管道加药控制程序可分为如下四个子流程实施。
流程一：用F1、M1#、F6设备组实现对1#管道的持续加药，直到1#药液池液位低到一定值时，停止流程。
流程二：用F5、F2、M2#、F7和F9设备组实现对1#管道的持续加药，直到2#药液池液位低到一定值时，停止该流程。
流程三：用F4、F2、M2#、F7和F9设备组实现对1#管道的持续加药，直到1#药液池液位低到一定值时，停止该流程；
流程四：此流程为1#管道自动加药流程；即执行子流程一或子流程二，来实现对1#管道的自动加药，直到手动退出为止。
2.V型滤池的控制流程
V型滤池系统主要由V型滤池、鼓风机、反洗泵及反洗泵出口门等装置组成；根据运行时间或进出口压差作为判断滤池失效依据，每个V型滤池的控制包括投运（过滤）、停运、反洗启动及反洗停止四个功能组。滤池控制分别是：开启滤池进、出口水门，滤池即投入运行；停运则是关闭V型滤池所有门；反洗程序是：表面扫洗→气洗→气水混洗→水洗→停止；每个V型滤池的成组启动或停止：选择相应滤池，点击成组启动或成组停止。
3.除盐系统控制
除盐系统主要设备为阳床、阴床和混床，选型为双室双层浮动床，运行中判断阳床、阴床、混床交换器失效立即停用，及时切换为备用交换器制水，对失效交换器进行再生。
本系统控制包含交换床的启动、停止和再生流程。整体控制系统设定两种控制方式：A、设备成组操作，以阀体为单位将每台床的阀体编为一组，完成床体在投运过程、再生过程中的自动执行；B、系统成组操作，以床体为单位，完成整套除盐系统在投运、停运过程中的自动执行。
3.1阳床、阴床的控制
根据出口Na+含量判断阳床是否失效，根据SiO2含量和导电度判断阴床是否失效。阳床、阴床的控制流程分别都设定投运、停运、再生启动、再生停止等四个功能组。
1）阳床、阴床投运
通过单个床体所属的阀门组程序控制， 实现被处理水由下而上流经树脂层，被处理水中各种离子与树脂均匀、充分交换，除去相应的离子从而达到最佳的交换效果。
2）阳、阴床停止
床体停止运行时，通过阀门的控制需对浮动床进行重力降床或压力降床，然后关闭所有相关阀门，同时停中间泵、除碳器。
3）阳、阴床再生启动控制
通过单个床体所属的阀门组程序控制，实现再生剂（酸剂或碱剂）由上而下流经树脂层，让再生剂与树脂充分接触，使树脂恢复交换功能，达到最佳的再生效果。另一方面，再生生成物及杂质由上而下排除。
3.2混床的控制程序
混床使水质得到进一步优化，其出水的SiO2含量和导电度参数作为判断混床失效的依据，混床控制程序同样设定投运、停运、再生启动、再生停止四个功能组；投运、停运方式与阳、阴床相同，所不同的是混床再生流程。混床的再生过程控制较为复杂，再生程序为：排空→反洗→上排→进碱（碱置换）→进酸（酸置换）→阳树脂正洗→放水→树脂混合→树脂稳定→排气→正洗（程序结束）。
除了上述中描述的管道自动加药控制、V型滤池的控制、阳床、阴床和混床的控制较为复杂的程序控制之外，纳入此次DCS监控的对象还有：
加药间药液池的控制；（1#、2#药液池自动配药启动、停止程控及设备远操功能）
机械加速澄清池的控制；（澄清池定时排泥启动、停止程控及设备远操功能）
泵、反洗水泵的控制；（提供泵泵联锁逻辑）
鼓风机的控制；（提供备用联锁逻辑）
中间水箱液位的调节；（调节阳床进水流量控制中间水箱的液位）
中间水泵的控制；（提供泵泵联锁逻辑）
除盐水箱液位的调节；（调节阴床进水流量控制除盐水箱的液位）
除盐水泵的控制；（提供泵泵联锁逻辑）
系统中使用气动或电动阀门，所有气动或电动阀、机泵设备等均可从监控中显示开、关及故障状态；安装了相关的现场仪表（如流量计、液位传感器、压力变送器等），实现了自动制水、水质监测、液位调节、压力保护及流量控制等；通过DCS的程序控制（SFC）、逻辑控制（SCS）、闭环控制（MCS）等方式将化水处理各种控制有机地、灵活地联系为一体。
4.运行效果
通过此项目改造， DCS系统投入运行后，全年净化水制水量达934.21万吨，除盐制水量215.65万吨，节省制水药剂：酸88.42吨，碱122.92吨，氯化铝140.13吨。在原水水质参数、制水量相近情况下进行对比，水处理系统运行主要工艺指标和制水单耗等指标优于以前，参数详细对比如下：
三、结论
1.整套化学水处理工程中使用了DCS系统，打破了传统自动化控制的理念，实现了较复杂的控制策略；此系统实现了整个化学水处理所有设备的监视和控制。
2.通过该项目的实施，可以对水处理工艺的全程进行有效监控，拓展了控制范围，控制运行工艺指标的稳定、精度得到大大提高，降低了自用水量、酸碱等消耗量，延长了设备的交换周期。
3.增强了系统的高度可靠性和操作的简易性，提高了生产效率。
参考文献
[1] 许琦，杨向东，孙国良.电厂化学水处理DCS的应用研究[J].中国电力，2005，38.
[2] 王成富，侯京立.除盐水站设计[J].石油化工设计，2003，20（2）：34-36.
[3] 倪广平.双室浮动床的优化操作[J].煤化工，2003，4：50-51.
关键词：化学水处理；DCS系统；工艺指标控制
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：2095-2627（2017）02-0016-03
根据源水的水质及电厂机组对补给水的质量要求，实施900T/H制水装置工艺控制改造。
原制水系统出水水质参数波动范围大，人员工作烦琐，系统维护备品备件种类多，运行及检修难以管理，我们对水处理系统进行改造，技改系统包括：取水、净化水、化学除盐、再生和中和排污系统等。工艺流程如图1所示。
由于各子系统设备分布区域较分散，工艺控制程序难易不一致，且参数指标要求不同，因此化水工程的DCS网络模式及控制势在必行。
一、总体方案及能具体实现的功能
水处理DCS系统设化水操作站，采用上位机与两台功能CPU、DI/DO数字量模块、AI/AO模拟量模块之间通过以太网进行通讯，I/O点配置时有足量的备用点，功能CPU之间及通讯网络均能相互冗余，除能动态显示全系统工作状态外，还能在上位机上对各设备进行控制，完成系统逻辑组态和监控画面编辑，参数的设置，控制逻辑的修改、系统调试。
系统能实现的功能：数据采集；显示工艺质态、设备运行状态、设备报警等数据；自动控制，控制室上位机能集中控制，就地手动控制等；自动进行记录、统计和生成各类报表。
二、重要的工艺指标所设定控制策略
1.净水系统中加药工艺控制
加药间配药和加药流程，主要由贮药池、药液池、加药计量泵及加药电磁阀等装置组成。加药间流程如图2所示。
1#管道加药控制程序可分为如下四个子流程实施。
流程一：用F1、M1#、F6设备组实现对1#管道的持续加药，直到1#药液池液位低到一定值时，停止流程。
流程二：用F5、F2、M2#、F7和F9设备组实现对1#管道的持续加药，直到2#药液池液位低到一定值时，停止该流程。
流程三：用F4、F2、M2#、F7和F9设备组实现对1#管道的持续加药，直到1#药液池液位低到一定值时，停止该流程；
流程四：此流程为1#管道自动加药流程；即执行子流程一或子流程二，来实现对1#管道的自动加药，直到手动退出为止。
2.V型滤池的控制流程
V型滤池系统主要由V型滤池、鼓风机、反洗泵及反洗泵出口门等装置组成；根据运行时间或进出口压差作为判断滤池失效依据，每个V型滤池的控制包括投运（过滤）、停运、反洗启动及反洗停止四个功能组。滤池控制分别是：开启滤池进、出口水门，滤池即投入运行；停运则是关闭V型滤池所有门；反洗程序是：表面扫洗→气洗→气水混洗→水洗→停止；每个V型滤池的成组启动或停止：选择相应滤池，点击成组启动或成组停止。
3.除盐系统控制
除盐系统主要设备为阳床、阴床和混床，选型为双室双层浮动床，运行中判断阳床、阴床、混床交换器失效立即停用，及时切换为备用交换器制水，对失效交换器进行再生。
本系统控制包含交换床的启动、停止和再生流程。整体控制系统设定两种控制方式：A、设备成组操作，以阀体为单位将每台床的阀体编为一组，完成床体在投运过程、再生过程中的自动执行；B、系统成组操作，以床体为单位，完成整套除盐系统在投运、停运过程中的自动执行。
3.1阳床、阴床的控制
根据出口Na+含量判断阳床是否失效，根据SiO2含量和导电度判断阴床是否失效。阳床、阴床的控制流程分别都设定投运、停运、再生启动、再生停止等四个功能组。
1）阳床、阴床投运
通过单个床体所属的阀门组程序控制， 实现被处理水由下而上流经树脂层，被处理水中各种离子与树脂均匀、充分交换，除去相应的离子从而达到最佳的交换效果。
2）阳、阴床停止
床体停止运行时，通过阀门的控制需对浮动床进行重力降床或压力降床，然后关闭所有相关阀门，同时停中间泵、除碳器。
3）阳、阴床再生启动控制
通过单个床体所属的阀门组程序控制，实现再生剂（酸剂或碱剂）由上而下流经树脂层，让再生剂与树脂充分接触，使树脂恢复交换功能，达到最佳的再生效果。另一方面，再生生成物及杂质由上而下排除。
3.2混床的控制程序
混床使水质得到进一步优化，其出水的SiO2含量和导电度参数作为判断混床失效的依据，混床控制程序同样设定投运、停运、再生启动、再生停止四个功能组；投运、停运方式与阳、阴床相同，所不同的是混床再生流程。混床的再生过程控制较为复杂，再生程序为：排空→反洗→上排→进碱（碱置换）→进酸（酸置换）→阳树脂正洗→放水→树脂混合→树脂稳定→排气→正洗（程序结束）。
除了上述中描述的管道自动加药控制、V型滤池的控制、阳床、阴床和混床的控制较为复杂的程序控制之外，纳入此次DCS监控的对象还有：
加药间药液池的控制；（1#、2#药液池自动配药启动、停止程控及设备远操功能）
机械加速澄清池的控制；（澄清池定时排泥启动、停止程控及设备远操功能）
泵、反洗水泵的控制；（提供泵泵联锁逻辑）
鼓风机的控制；（提供备用联锁逻辑）
中间水箱液位的调节；（调节阳床进水流量控制中间水箱的液位）
中间水泵的控制；（提供泵泵联锁逻辑）
除盐水箱液位的调节；（调节阴床进水流量控制除盐水箱的液位）
除盐水泵的控制；（提供泵泵联锁逻辑）
系统中使用气动或电动阀门，所有气动或电动阀、机泵设备等均可从监控中显示开、关及故障状态；安装了相关的现场仪表（如流量计、液位传感器、压力变送器等），实现了自动制水、水质监测、液位调节、压力保护及流量控制等；通过DCS的程序控制（SFC）、逻辑控制（SCS）、闭环控制（MCS）等方式将化水处理各种控制有机地、灵活地联系为一体。
4.运行效果
通过此项目改造， DCS系统投入运行后，全年净化水制水量达934.21万吨，除盐制水量215.65万吨，节省制水药剂：酸88.42吨，碱122.92吨，氯化铝140.13吨。在原水水质参数、制水量相近情况下进行对比，水处理系统运行主要工艺指标和制水单耗等指标优于以前，参数详细对比如下：
三、结论
1.整套化学水处理工程中使用了DCS系统，打破了传统自动化控制的理念，实现了较复杂的控制策略；此系统实现了整个化学水处理所有设备的监视和控制。
2.通过该项目的实施，可以对水处理工艺的全程进行有效监控，拓展了控制范围，控制运行工艺指标的稳定、精度得到大大提高，降低了自用水量、酸碱等消耗量，延长了设备的交换周期。
3.增强了系统的高度可靠性和操作的简易性，提高了生产效率。
参考文献
[1] 许琦，杨向东，孙国良.电厂化学水处理DCS的应用研究[J].中国电力，2005，38.
[2] 王成富，侯京立.除盐水站设计[J].石油化工设计，2003，20（2）：34-36.
[3] 倪广平.双室浮动床的优化操作[J].煤化工，2003，4：50-51.