计量泵

1弁言

除盐水站作为莱钢银山型钢公司25MW发电工程的首要设施,担负着供应三台130t汽锅和四台150t除氧器用水的重要任务。已经往除盐水生产自动化监控程度低,绝大部分的水泵是人工操作控制,在新的改造项目中需要在原先生产工艺上增加多介质、活性炭过淋器以及阴阳离子置换器等高新技术生产设备,以是更加需要对于全般除盐水站举行自动化控制的改造,从而可以省电能源,降低工人劳动强度,大大提高生产水平。

2工艺简介

除盐水改造后的生产线首要设备有6个多介质和6个活性炭过淋器,超滤装置,反渗透装置,脱碳风机,阴离子和阳离子互换器,以及生水泵3台(1台变频),高压泵6台,4台除盐水泵(1台变频),反渗透出水泵3台(1台变频)等。生产工艺图如图1所示。

3系统结构

根据工艺的要求,莱钢银山型钢公司25MW发电工程除盐水站PLC控制系统采用一套西门子的SIMATIC的S7-400主站外挂ET200远程I/O模块从站结构,由一个主站、三个从站和两个PC站(上位机)构成。主站通过PROFIBUS总线电缆和接口模块与从站通信,这样的构架既保证了PLC系统的先进性又为用户节流了成本。主站是由一个支持冗余的底板和S7-400系列电源模块、CPU模块、CP模块构成,模块支持热插拔。从站是ET200M漫衍式系统,是在工业现场时常使用的PROFIBUS DP现场总线上的从站,用于毗连工业控制系统中的各种现场装置。

3.1硬件配置

本系统是建立在S7-400控制器、DELL的Pentium工控机平台之上的漫衍式系统。S7-400是模块化PLC系统,采用规范的以太网通信,每一个控制器可以控制6四个回路,最大的可处理131072个I/O点,其中模拟量I/O点数为168个,逻辑扫描率为1.25MB/s。S7-400与上位机采用工业以太网,通信速率为100Mbps。系统配置结构如图2所示。

除盐水生产线自动化控制系统预设由两级网络构成,一级是过程控制级,二级是基础控制级。

熬头级--过程控制。以S7-400PLC系统作为首要控制核心,由两台上位机、PLC控制单元加以太网卡等构成工业以太网,监控站利用组态软件Wincc实现对于事情现场举行监督控制,中央处理器采用CPU416,I/O系统采用ET200M,通过ET200漫衍I/O通信对于流量、液位、pH值、出口压力等参数举行收罗,上位机将及时数据库的数据送到服务器的关系数据库中,举行生存和数据处理。过程控制级通过工业以太网将上位机系统和现场监视检测与控制点精密的结合为一个整体,从而实现对于全般控制系统的计算机在线远程诊断功能。

第二级--基础自动化。Profibus-DP网络是网络集成的最底层,首要是毗连现场设备。主站S7-400PLC通过Profibus-DP网与从站通信,一方面主站将控制数据电机速度设定、温度、压力设定、接触器吸合及断裂等发送到传动装置;另一方面传动装置的电机转速、传感器流量、温度、压力、接触器触点的通断等数据通过通信传送到主站PLC指定的寄存器地址。Profibus-DP首要用于工业自动化系统的高速数据传送,实现调治和控制功能,是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信,是计算机网络通信向现场级的延伸。

3.2软件预设

计算机操作系统采用Windows 2000Professional中文版本,上位机监控软件采用Wincc 6.0组态软件来实现。

(1)操作系统软件Windows 2000Professional中文版供给了一个迅速、高效的多用户、多任务操作系统环境,是目前使用广泛的工控系统。

(2)Wincc 6.0监控软件实现了对于全般系统的开关量、模拟量的收罗和处理,并显示在监控画面上,在对于多台重要水泵的控制中的物理量如电流、主回路运行、频率设定,有无故障等都及时显示在系统画面上,方便操作人员及时掌握系统的运行情况。

(3)采用Step7对于西门子可编程序控制器举行配置、编程,它可以利用IEC-1131规范中八种编程语言中的六种(STL、LAD、FBD、CFC、SFC、SCL)举行编程。

4系统功能

根据除盐水生产工艺,监控系统的功能首要是实现对于工业新水的加药、过淋、超滤、反渗透技术、阴阳离子置换、酸碱作用等控制工序,大致可分为过淋系统、超滤系统、反渗透系统、阴阳离子置换系统、与酸或碱结合系统五个子系统,系统监控主画面如图3所示。

图3主工艺监控系统画面

4.1画面显示功能

该画面通过Wincc 6.0软件组态编纂实现动态模拟显示全般除盐水制备的过程。利用数据链接技术使患上画面上的元件实现及时动态、闪烁、变色等功能,让画面上的工艺参数以数字、棒图的形式及时显示,并对于故障举行及时诊断。

4.2数据处理功能

对于系统收罗的各种类型旌旗灯号,利用各种计算功能、数据变换功能等实现,模拟量旌旗灯号有流量、压力、浓度及PH值,数字量旌旗灯号有水泵的运行状况、故障和启/停旌旗灯号。

4.3系统操作功能

自动和手动两种事情方式,正常运行时采用自动方式,故障和调试时采用手动方式。它由PID控制回路实现对于一些重要的模拟量数据的精确控制,以达到期望值。

4.4报表与历史趋势功能

生产中的一些参数需要及时打印形成报表。报表分为班报、日报、月报,可定时打印,也可手动任意时间打印。一些重要参数,我们对于其举行历史数据存储,形成历史趋势,可以随时举行查看。

4.5报警记载功能

及时地发出所有发生故障的参数的声光报警,提示值班人员采取相应的措施。

5控制预设

5.1控制方式

生产设备的首要控制方式为自动/远程手动/机旁手动三种方式。

(1)自动控制。自动完成水泵变频启动的所有相关过程,压力传感器将水泵出口压力旌旗灯号送至PLC,作为泵出口压力单闭环控制的反馈值(给定值根据实际工况设定),通过PLC对于水泵出口压力旌旗灯号变换和处理。为变频器供给频率给定,实现频率的自动调整。

(2)远程手动。操作人员可根据现场设备运转状况,通过监控站举行单机设备操作,实现除盐水生产的控制工序,作为联锁调试用。

(3)机旁手动。作为单机检修或现场调试用。

5.2水泵的控制与联锁

水泵控制程序流程如图4所示。因为除盐水的生产不是连续生产方式,并且其产水量时常根据汽锅系统的负荷调整举行调整,以是生产设备(水泵)的控制方式应该能够顺应多种情况下的生产方式,如一用一备、两用一杯等差别工况。以生水泵控制为例,生水泵组由三台泵及相应的出口阀门构成(其中的一个泵及阀作为备用),适合差别工况下的需要。控制方式分为机旁控制和远程控制两种。机旁控制是利用选择机旁的启动或停止按钮,通过PLC发出启动或停止旌旗灯号运行或停止水泵;远程控制是操作人员在监控室根据画面上的启动或停止按钮举行点击操作,包括联动、单机、备用三种控制状况,三种状况可以任意的切换,不影响泵的运行状况。在联锁状况下,当两台事情泵中的任意一台停运时,备用泵自动启动,停运的泵则作为备用泵。当生水泵出水管压力低于5.6MPa时,举行熬头次报警;当运行软水泵出口压力低于5.4MPa时,举行第二次报警,同时备用泵及出口电动阀自动投入;泵事故跳闸后,泵出口电动阀自动封闭,当每台泵及泵出口电动阀均不能正常运行时,举行紧急报警。各控制及联锁可解列。

5.3超滤装置的控制

超滤装置的运行首要是对于五个电磁阀控制的阀门举行控制:进水阀、产水阀、反洗进水阀、正冲排水阀、反洗排水阀。这五个阀门的状况决议了超滤装置的事情状况:运行、备用、反洗。

(1)运行。超滤在运行状况下,首先举行正冲操作,正冲完成后超滤装置的入口和出口电磁阀患上电,进、出口阀门打开,超滤装置投入运行;

(2)备用。超滤装置在备用状况下,超滤装置的入口和出口电磁阀失电,进、出口阀门封闭,超滤装置投入备用;

(3)反洗。超滤反洗有两种方式,定时反洗和定压反洗。定时反洗是根据超滤运行的时间举行固定时间间隔的反洗,定压反洗是根据超滤装置的进出口压差举行反洗,当进出口压差达到一定数值则超滤装置也举行反洗。现在的超滤反洗一般采用定时反洗。

5.4反渗透装置的控制

反渗透工艺是一种在压力驱动下,借助半透膜的选择截留作

用,将溶液中的溶质与溶剂分闪的分离要领。在水处理工艺运用中,将水中无机离子、细菌、病毒、有机物及胶质等杂质去除,以获患上高质量的水。系统对于反渗透装置的控制有三种事情状况:运行、备用、冲洗。反渗透装置有三个由电磁阀控制的阀门,反洗入口阀、产水排放阀、浓水排放自动阀。

(1)运行。当超滤水箱水位高于低液位,阻垢剂计量泵自动位,还原剂计量泵自动位,超滤/反渗透冲洗泵选择开关自动位,反渗透水箱的水位低于70%时,反渗透装置自动投用。

(2)备用。当反渗透水箱的水位达到高液位,或者超滤水箱的水位低于低液位时,反渗透装置自动退出到备用状况,同时停高压泵。

(3)反洗。当系统停运后,并且超滤不在反冲时,超滤/反渗透反洗泵自动开启,开启浓水阀,开始反洗。

6先进技术应用

6.1雷达式液位检测水箱

现场水箱采用VEGAPULS雷达式液位计,首要对于生水箱、超滤水箱、反渗透水箱和除盐水箱举行液位测量。液位计采用脉冲微波技术,可以在极短时间内对于水箱内的液位举行精确测量和控制。雷达液位计采用一体化预设,在测量时发出的电磁波能够穿行真空,不需要传输媒介,具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点。采用非接触式测量,不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。测量范围大,最大的测量范围可达0~35m,可用于高温、高压的液位测量。参数设定方便,可用液位计上的简易操作键举行设定,也可用HART协议的手操器或装有VEGA Visual Operating软件的PC机在远程或直接接在液位计的通信端举行设定,十分方便。

6.2多级模糊控制算法

反渗透水处理自动控制技术是一种高科学技术的水处理技术,在运行过程中实现自动运行和手动操作无动荡起伏切换。系统引入控制脉冲数偏移量函数的多级模糊控制算法降服了普通模糊控制器连续变量模糊化为有限的离散值所造成的精密度低的问题。加入后对于清除稳态误差与稳态震颤现象的效验明显;加上多级自修正量化因子和比例因子,可明显提高系统迅速性,且系数修改无复杂运算,便于在PLC上实现。

6.3水质在线神经网络检测

水的污泥指数测定是一个非常有效的水质在线检测技术,通过测定原水,多介质过淋、活性碳过淋前后,离子互换前后等取样点的SDI(污染指数)值,可以有效的监控水处理系统运行,可以判断各个工艺步骤是否正常。SDI值越低,水质越干净.进水水质、水量时刻在变化,是一个复杂的、大滞后多变量参数的动态非线性系统。机理复杂,难于建模。采用RBF人工神经网络技术可以较好的实现在线及时地监视检测进水水质参数,RBF是三层结构:输入层、隐含层和奇数输出层。在除盐水处理过程中,测量进水沉积指数SDI是最重要的水质处理参数,输出层选SDI参数,输入量个数要与SDI输出有密切相关的参数变量,如PH值、电导率、碱度、反合时间,进水流量等,采用RBF神经网络的软测量技术,在实际应用中计算速度快,能够在线查看,更好的达到及时检测的目的。控制原理图见图5。

7竣事语

除盐水项目于2006年底改造,通过过淋器、反渗透装置及阴阳离子器等阶段的调试,于2007年3月正式投入运行。运行后效验良好,目前生产稳定,日产及格水最多可达2000吨,完全达到了预期的预设要求和生产目标。实践表明,该监控系统的投运,有效地提高了除盐水站的生产水平及供水机组的自保护功能,自动化控制程度的大大提高,也使患上生产操作更加轻便,工人劳动强度小,基本无环境污染和出水水质稳定,在降低能耗、高产稳产、安全生产、保护环境等方面发挥了重要作用。