凝结水精处理控制系统的控制方法

摘要凝结水精处理是火力发电厂汽水处理系统的一个重要过程，目的是将做功后的蒸汽凝结水再处理后返回到锅炉给水系统。汽水品质不合格将会引起严重后果，引起锅炉换热器、汽轮机叶片等结垢或损坏，因此，其运行的可靠性和效率对发电厂的安全，环境保护和经济运行至关重要，并且是国内外一些专家和学者关注的核心。作为现代电厂水处理的重要环节，凝结水处理和再生装置的控制系统可以有效地提高阴阳树脂再生的可靠性和稳定性，从而提高提高热力系统的水汽品质，减少设备受热面的腐蚀和结垢。提高设备的热效率，减少新设备的启动时间并保证运行安全稳定的单位。凝结水作为锅炉给水的主要成分，其质量将直接影响给水的质量，精细凝结水处理系统的运行已成为重要环节，同时也是提高机组的蒸汽和水的质量的重要方面高速混合床树脂的再生程度直接影响高速混合床的操作周期和出水质量。因此，再生系统的稳定和有效运行是非常重要。本文分析了凝结水精处理系统的工作原理，再生控制单元的组成以及凝结水精处理再生系统通过PLC对其进行精确控制的方法在此基础上，完成了精处理系统的流程设计、程序编写加强了系统运转的安全性和可靠性，减少了运转和操作人员的工作量。关键词：凝结水精处理；PLC控制；凝结水精处理再生控制单元AbstractCondensatetreatmentisanimportantprocessinsteamwatertreatmentsystemofthermalpowerplant.Unqualifiedsodaqualitywillcauseseriousconsequences,causingboilerheatexchanger,turbinebladeandotherscalingordamage,therefore,thereliabilityandefficiencyofitsoperationisofgreatsignificancetothesafety,environmentalprotection,economicoperationofthepowerplant,hasbecomethefocusofsomeexpertsandscholarsathomeandabroad.Asanimportantlinkinmodernpowerplantwatertreatment,condensatepolishingtreatmentregenerationunitcontrolsystemcaneffectivelyimprovethereliabilityandstabilityoftheresinregeneration,YinandYangaresoastoimprovethewaterqualityofthermalsystem,slowdowntheunitsoftheheatingsurfacecorrosionandfouling,enhancingthethermalefficiency,shortenthestart-uptimeofthenewunit,guaranteethesafeandstableoperationoftheunit,thecondensatewaterqualitywilldirectlyaffectthequalityofwatersupply,theoperationofthecondensatepolishingtreatmentsystemisgoodorbadhasbecomeimportanttoimprovequalityofsodaunitprocessinglink.Theregenerationdegreeofhighspeedmixedbedresindirectlyaffectstheoperationcycleandwaterqualityofhighspeedmixedbed,sothestableandeffectiveoperationoftheregenerationsystemisveryimportant.Condensatepolishingtreatmentsystemhasbeenanalyzedinthispapertheworkingprincipleofthecompositionofthecontrolunitandthecondensatefinetreatmentregenerativesystem,byusingthemethodofPLCforitsprecisecontrolonthebasisofcompletedthefinetreatmentsystemprocessdesign,programming,strengtheningthesecurityandreliabilityofthesystemoperation,reducingtheworkloadofoperationandoperatingpersonnel.Keywords：Condensatetreatment;PLCcontrol;Regenerationcontrolunitforcondensatetreatment第1章绪论1.1课题的来源及研究的目的和意义燃煤发电厂使用水蒸气做功，其汽水系统也是电厂最为重要的系统。但汽水在形成、输送和做功的过程中会经过很多设备和管路，会从这些设备和管路上带走一些杂质和盐分，而这些可溶性盐的溶解度随着温度、压力的升高而增大，这些杂质和盐在机组汽水循环的过程中，会在受热面发生结垢、积盐、腐蚀，减少换热器的热传导率还容易使换热器内外温差过大而发生开裂和爆管的现象。这些杂质和盐进入汽轮机后也会对汽轮机的高、中、低压缸部分造成影响，甚至冲击汽轮机的叶片，导致叶片损坏。机组补水95%来自凝结水，因此凝结水水质的好坏直接关系到电厂锅炉、汽机的安全、经济可靠而稳定运行，凝结水精处理越来越重要，特别是近些年，国家对环保的要求日趋严格，排放标准也越来越严格，上述这些水质的再处理也成为必须，人们也越来越重视并使用它。当运行中的机组出现凝汽器泄露时，无论是轻微泄露或是严重大量泄漏，都会污染到凝结水，为了防止带有大量杂质的水进入锅炉、汽轮机而造成机组损坏，必须对凝结水再处理。同时，凝结水经过精处理后可以为机组的安全停机延长必要的时间，在长时间停机后启机时，管路清洗不彻底和加药的残余物质会形成一定量的腐蚀物质，这些物质在受热后边的更加活跃，会与锅炉管壁和换热器反应而产生破坏作用。而且，凝结水的补水来自经化学的阳床、阴床、混床处理后的除盐水，虽然除盐水品质很高，但其在输送过程中依然会受到污染，一旦进入到锅炉的汽水系统中，那些污染物质便会降低炉水的品质。现在国内外300MW以上机组大多设置了凝结水精处理系统所以，对凝结水精处理系统的设计、研究具有重大且长远的意义。本课题旨在研究、设计符合新建300MW机组对凝结水流量要求的凝结水精处理系统，包括对凝结水精处理系统的工艺的研究、硬件设备的选择、为实现精处理系统自动调整运行的核心处理器的选型、编程软件的介绍及软件的设计编写。1.2国内外在该方向的研究现状及分析关于凝结水精处理技术，现世界各国对凝结水精处理系统的选择也各不相同，美国从上世纪50年代开始使用，最先运用的是前置过滤器加混床系统，但混合树脂再生效果不理想，不久，在美国的专业从事水处理的Graver公司功课了这项难题，发明了一种新型的再生方法，能够使阴阳混合树脂先分离再进行再生，再生效果大大提升，此后对这项技术不断改进，并得到了广泛应用。俄罗斯早期精处理全部使用低压系统,采用“前置阳床+混床”的处理形式。南非的电厂主要采用分床模式或带有前置过滤器的混床的形式，倾向于选择耐高温树脂，正常的树脂耐温为50℃，因此当选择耐高温树脂的情况下，一旦床体入水温度偏高时，不必启动保护程序，解列床体，可以继续运行。爱尔兰早期倾向于采用了带有前置管式过滤器（图1-1）的混床系统，可以在很大程度上提高混床效率，并采用混合再生方式；加拿大主要采用粉末树脂过滤器的形式或者直接采用混床处理而不设过滤器；英国、意大利主要采用带有前置过滤器的混床形式和先阳床后混床的形式。图1-1前置管式过滤器阴阳树脂分离不彻底，再生效率低，引起污染和浪费，限制了精处理系统的使用。到了20世纪90年代，我国逐渐采用国产中压混床，其结构示意图如图1-2所示，压混床的设备参数，并从国外引进了阴阳树脂分离技术，采用高塔分离和锥斗分离，随着我国电站建设容量和规模的扩大凝结水精处理系统也不断被采用，国内一些厂家的技术越来越成熟，设备和树脂不断国产化，可以说国内的凝结水精处理技术已经越来越接近国际先进水平。项目单位数据正常出力最大出力正常流速最大流速树脂层高设计压力试验压力正常工作温度最高工作温度正常流量运行压差正常流量报警压差m3/hm3/hm/hm/hmmMPaMPa℃℃MPaMPa35640010012012004.05.032.5500.1750.15表1-2国产2256×28mm型中压混床的设备参数由于精处理系统控制设备较多，工艺复杂，系统涉及的连锁和控制较多，单靠人工进行检测会引起系统可靠性下降，发挥不出整个系统的潜能，使水处理指标达不到最初设计的指标，人们开始研究精处理系统的自动控制方案。在上世纪60年代末为了取代原有复杂的继电器控制，美国的数字公司研制出了第一代可编程控制器。随后增加了逻辑运算、数据处理及通讯等功能，在计算机逐步发展起来后，人们将其正式定名为PLC,即可编程逻辑控制器。从此PLC也逐步实用化，开始被应用到工业控制当中。随着计算机和微处理器的飞速发展，PLC的功能也不断增大，运算速度也不断提高，逐渐向高速、高容量、小体积、模拟量运算、PID控制、抗感干扰和网络化等方面发展。到了上世纪80年代PLC在西方发达国家的工业控制中已经占据了一席之地。世界生产PLC的厂家也不断增多，据统计现全世界已有200多家PLC生产厂商。其中在中国西门子、三菱和欧姆龙PLC占据工业控制的主导。在上世纪90年代，PLC的发展进入黄金期，不断向中大型方向发展，为了迎合工业控制的需要，PLC发展了许多特殊的功能模块，其模拟量处理能力、逻辑运算能力、扩展性和人机接口能力飞速提升，以致一些工厂的DCS系统的分站采用PLC控制，甚至在某些领域直接取代了DCS控制系统。PLC以其产品范围广、应用灵活、结构简单的特点，在未来PLC将会有更大的发展。在技术方面，更多的新成果的出现，使PLC的处理能力将会更强、存储容量将会更大；在规模上，其防伪将会更广，小到微型PLC，大到超大型PLC控制面将会更广；在功能上，各种人机交流界面和网络通讯功能会更好的满足人们的需求，相信，伴随着现代科技的不断发展，PLC将会在工业控制领域及其以外的众多领域中发挥着越来越大的作用。用键盘和鼠标进行远程操作的程序控制系统越来越受到人们的欢迎，在操作员站的电脑上可以随时监视现场各设备的运行状况。另外，操作员还可调用曲线查看模拟量的历史数值。用操作员站来取代过去的仪表盘、生产现场的操作台可以说是程控系统的重大发展，随着机组逐渐高参数化的发展，不断提高生产效率也成为凝结水精处理系统的发展方向和人们的追求。表1-3为适用于核电站对汽水品质要求的法国EDF出水标准。表1-3法国EDF出水水质标准项目单位要求控制指标阳离子电导μS/cm＜0.08悬浮固体SSμg/L＜1二氧化硅μg/L＜2钠Naμg/L＜0.1总铁Feμg/L＜1硫酸根离子μg/L＜0.2氯Clμg/L＜0.1国内以往的凝结水精处理控制逻辑由继电器搭建而成。远程监视，有时必须到现场操作和巡视，增加了运行人员的工作量。检修人员处理故障时须仔细查阅图纸，由于继电器接线多而杂，这给检修人员的技术水平和处理缺陷时间都带来了较高的要求。由于国内大中型电站辅助系统采用PLC控制的方案越开越多，国内的一些技术厂商和用户对于PLC控制系统越来越重视，PLC的硬件、软件、通讯网路、监视设备也越来越成熟，特别是国内的自动控制工程人员的技术水平和经验也非常成熟，已经达到了国际水平，因此，国内凝结水精处理大部分已采用PLC做为控制核心。凝结水处理的难点就在于整个系统在运行过程中受锅炉给水、凝汽器、在线监测仪表、酸碱介质等工况的影响，存在许多不确定因素，存在多回路、非线性和滞后性的特征，这给系统参数整定带来很大困难，国内外的许多学者都针对上述的问题的解决进行了尝试和实验。McAvoy就针对废水处理的过程中存在的问题进行研究，并建立了动态数学模型，进行了方案的验证。随着PLC硬件、软件的技术不断发展，控制功能也越来越强大，PID自整定等智能控制方案也日趋成熟，上述问题不断的得以解决。目前，针对上述的问题的解决方案主要传统PID控制法和人工智能控制法。根据国内外的发展现状，可以看出精处理系统的研究方向：（1）提高汽水质量并消除可能导致结垢或损坏锅炉热交换器和涡轮机叶片的隐患。（2）着眼于系统的非线性和滞后性，对人工智能控制系统的研究使系统控制更加精确和到位。（3）真正实现工业废水零排放，减少环境污染。1.3本课题的研究目的和主要研究内容近些年,由于超临界机组和超超临界机组不断被使用，电厂的主蒸汽温度和压力也随之不断攀升，这对电厂汽水品质处理能力也是一项挑战,凝结水品质也越来越重要。因此，凝结水精处理的好坏，关系到电厂整个汽水系统，对改善汽水品质，提高经济效益起到决定性作用。采用以三菱的可编程逻辑控制器（简称PLC）为控制核心，进行逻辑控制，在集控室加设计算机，使运行人员在集控室便可以对整个系统的运行情况进行监视，投床、停床、再生、废水处理等控制采用一键式操作，随时调整运行工况，人为调整有着很大的困难，而这种方式势必造成结果的延时性和不准确性。而改进后的凝结水处理系统的控制原理，使系统的控制更加准确、到位。本文的研究内容有以下几方面：（1）精处理系统的研制以厂实际运行工况及工艺为出发点，根据被控对象的特征，兼顾安全、经济、实用性的原则，设计凝结水精处理再生单元控制系统的软硬件配置，并建立控制系统。（2）将阴、阳树脂按一定的比例混合在一个反应容器中，置换水中溶质，混床树脂在使用一段时间后会达到饱和状态进而失效，对树脂进行再生，恢复树脂的吸附置换作用。第2章凝结水精处理控制系统的控制方法凝结水精处理系统共包含三个子单元，高速混床子单元、再生子单元和废水处理子单元。研究本系统控制方法的基础是其各子单元以及各控制环节的工作流程。本章深入剖析了各子单元的工艺流程，根据高速混床子单元、再生子单元的工艺特点选择采用了顺序控制的方案；为了解决废水中和过程的非线性和延时性问题，更好的适应现场生产的要求。2.1凝结水精处理系统的工艺流程为了符合锅炉补水量的要求，本文选择了中压型快速出水精处理系统。共有三台高速混床、一台树脂分离塔、一台阳塔、一台阴塔及一个中和池。混床里装有阴阳混合树脂，以离子交换原理去除水中杂质，饱和后树脂送去再生，再生废液进入到中和池处理。本文着重讲解再生单元控制系的设计。2.2.1高速混床单元高速混床单元的作用是去除凝结水含有的盐类、硅、铁、钙等杂质，以提供机组热力循环所需要的水质。本设计中的高速混床单元处理流程如图2-1所示。图2-1可知，当其中一台混床达到所设置的失效指标，或周期制水量明显减小时，备用混床自行运转，但当混床投运初期出水水质可能不达标，这就需要将出水再次运回混床入口进行再次处理，当出水指标达到要求值后系统正常运转。随后，失效的混床退出运转，启动树脂输送程序，将阴、阳树脂分别输送至阴再生塔和阳再生塔进行体外再生，树脂再生合格后被送到混床留作备用。危机情况为混床入水温度或压力超标时，会损伤床体和树脂，这是生产中绝不允许的，一旦这种发生这种情况，立即启动保护程序，将所有混床退出运行，旁路阀全开，直至系统入水温度和压力都达到正常值后才允许投入运转。混床单元的运行所包括的控制环节有：旁路保护控制环节、混床投运控制环节和混床解列控制环节。在混床单元现场设有温度、压力、流量等热控仪表以及水质分析仪。各控制环节只要按照既定的步序执行并保证各控制节点的检测指标在设计范围内，就可以满足现场所需要的水质要求，并保证混床本体及床体内树脂的安全。因此，根据混床单元的控制特点，选择采用顺序控制的方案。图2-1混床单元的处理流程图2.2.2再生单元当混床中的树脂失效后，启动树脂输送程序和再生程序。再生装置采用分离塔高塔再生，阴阳树脂分离效果较好。根据现场实际设计的“高塔分离”技术，采用物理分离原理，根据树脂的质量和颗粒大小，使阴、阳树脂分层，分别再生，阴树脂中阳树脂的含量和阳树脂中阴树脂的含量不尽相同本设计中的再生单元的结构如图2-2所示：图2-2再生单元的结构流程图2.2.3废水处理单元混床再生的过程产生大量的酸碱废液，再生单元反应后的废水利用中和池排水泵送至酸碱废水中和池，并填加上适量的酸、碱后在用罗茨风机的搅拌下，使废水pH值达到合格范围内送至厂污水站处理后再循环使用，以达到废液零排放的设计目标。在凝结水精处理系统中，树脂再生后的质量影响精处理后水的质量，而树脂再生时要用酸碱进行浸洗，在树脂再生时，由酸碱泵向中和池送液，而送液量是不容易掌控的，所以再生时除了会产生含许多的盐分较高的溶液外，还会产生酸性或碱性的污水。有的生产单位直接将这些酸、碱性的废水排放，还有一些生产单位将这些废水与其他废液混合后排放，这都将会对环境造成污染，在今后的环保形势下是绝不允许的，因此需要将这些废水输送至酸碱液中和池中进行混合中和，再根据中和后的pH值添加适量的酸或碱进一步中和。采用中和池方法进行废水处理的流程如图2-3所示。实际操作中，要将大量废水中和到pH=7.0附近，不仅需要时间长，而且添加酸、碱的过程中溶液不断进行反应，系统存在较大的非线性和延时性，不容易进行控制。因此，为了避免二次公害，对树脂再生时排出的废液必需要进行合理的处理。图2-3废水处理流程图2.3传统的PID控制法PID控制法即比例、积分和微分控制法。比例环节是将被控量的偏差成比例的放大或缩小，快速减少偏差。越大超调越大。积分环节主要作用是减少系统中存在的静态偏差，微分环节根据系统信号的偏离趋势实现超前调节，提高整个系统的响应速度，避免被控参数的巨大波动。PID控制的原理是测得被测参数的偏差，依据比例、积分和微分原理计算出调节量，控制执行机构动作进行调节控制的，图2-4为控制流程： 图2-4PID控制方框图2.4自整定PID的研究2.4.1PID参数整定方式简介PID控制器以其简单易懂、精度高的自身的特点，现已经被普遍的应用到工业自动控制的很多领域。几乎所有的闭环控制系统都是基于PID控制原理实现的，对于一套简单的闭环控制系统，人们只要对PID的参数数进行准确设定后，以后几乎不需要修改，它就可以按照人们设定的期望状态运行。工程技术人员常用临界比例带法、反应曲线法、衰减曲线法和经验法进行PID参数的工程整定，并经过不断的试验和优化最实现预期的控制结果。临界比例带法：不断增加控制器的比例常数，观察输出曲线，当达到等幅振荡时记录下比例常数和振荡周期根据临界比例带法PID控制器整定经验表求出整定参数。特别是一些存在非线性和延时性的系统，加之现场工况不断变换，这给技术人员对PID控制器的参数整定工作带来了很大的难度，人们开始试验通过人工智能算法实现PID控制器参数的自动整定，首先根据实际的控制过程建立动态数学模型，然后设计一套算法程序来完成PID控制器的参数自整定过程，这样人们就可以根据自己的需求随时整定参数，在参数自动整定之前，给自动控制过程一个扰动信号，设计的自整定程序便会计算出系统的动态特性，实现了PID参数的自整定过程，给人们带来了很大方便。PID控制器参数的自整定有两种方式，一种是基于辨识法的自整定功能，一种是基于规则法的自整定功能。辨识法要事先了解控制系统的控制特性，分析控制原理，进行数学建模，然后选择适当的算法程序实现自整定功能。而基于规则法的自整定功能则需要分析控制系统的输出曲线，根据输出曲线确定系统特性，再按照一定的规则完成自整定，以下算法常被用于PID自整定：（1）专家系统控制算法。建立一个专家统控制算法前需要预先建立它的知识库和数据库，它的知识库里包含许多资料信息。它能够依据自己的知识库和数据库里的信息对生产工艺控制进行自我分析，采用最佳最优控制方式，进行控制。但由于其知识库和数据库建立比较困难，需要大量的信息，因此想要建立一个适合的专家系统控制比较繁琐。（2）大林控制算法在1968年，美国工程师Dahlin研制了一种智能算法，他将闭环系统归纳成一种一阶惯性加纯延迟的特征，而后经过反推，设计得到控制器能够很好适应该闭环响应系统的控制需要。大林算法的控制器可以采用计算机进行设计，简单易行，但由于其在纯延迟的系统会造成振铃的现象，使执行机构动作频繁导致损坏，现在往往不被人们所使用。（3）模糊控制算法模糊控制算法由美国Zadeh在1965年提出，由于其应用范围很广，使其不断完善。依据其模糊控制器的规则进行系统的过程控制，一个好的算法和规则拥有非常强的鲁棒性和很小的超调性，控制性能出色，能够在短时间使控制系统达到预设值。模糊控制算法的特点为：1)依据以往人们的经验进行控制。2)依据函数计算，建立一个完整的模糊控制器，能够实现许多复杂过程的控制。已经有人将其用于工业pH值的过程控制。但设计一套模糊控制算法需要一个模糊推理的过程，而且创建模糊控制推理理论过程必须收集有关的技术经验和专业知识，以至于限制了模糊控制算法的使用。（4）神经网络算法神经网络算法即模拟人的大脑神经，能够依据一定的学习规则自我学习，并利用学习到的知识进行类似人脑的推理和判断，因此，神经网络算法的特点使其具备很强的推广性，一些学者经常将其应用到一些需要进行逻辑分析的控制系统中。在数学建模中，它可以精确的接近非线控制过程的特性，因此，一些非线性控制系统经常采用神经网络控制算法，其在自动控制范畴的运用也越来越广，一些复杂的控制系统如：优化计算、系统节能、系统辨识、系统诊断等。但在PID的参数整定前，会人为的给系统施加一定的扰动，加之在参数整定的过程都会引起系统的波动，这对于一重要设备和系统往往是不被允许的，为了实现这些重要闭环过程的控制，人们开始倾向和研究继电反馈控制方法，特点是能够实现在被控对象运行点附近进行参数自整定，避免引起系统波动，并能很好解决非线性和延时性的问题，经过不断的改进和试验，在它的工功能日趋完善。本章小结本章讲解了凝结水精处理中各个部分的工艺流程，首先简单的讲解了一下凝结水精处理的各部分控制方法，为接下来的再生部分打下基础。最后讲解了一下传统的PID控制法。第3章凝结水精处理再生单元控制系统控制方法凝结水精处理再生单元分为分离塔、阴塔、阳塔三部分，又名三塔再生法。具体操作流程如下，首先失效的树脂由高速混床底部由树脂管道送入分离塔，在分离塔中进行除去树脂表面吸附的杂质的操作，这一步叫做擦洗，然后进行反洗分层操作，将处于上层的树脂送至阳塔进行再次擦洗，进碱再生，将处于下层的树脂送至阴塔进行再次擦洗，进酸再生，最后将由阴塔再生的阴树脂送至阳塔与其中的阳树脂进行混合，然后将混合好的树脂冲洗合格后转入备用，进入高速混床。如此循环完成阴阳树脂的再生。投运程序流程如下图3-1.图3-1再生单元投运程序流程图3.1阴阳树脂再生当某一混床失效时，就需要对其再生。再生的过程可分为：树脂的反洗、再生两大步。失效的树脂首先在分离罐中进行分离并输出。主要过程依次为：向分离罐中注水；分离罐压力排水；泄压；分离罐空气压力擦洗（解决树脂抱球，并清洗赃物）；分离罐反洗进水；分离罐压力排水；分离罐顶部冲洗；分离罐树脂第一次分离1（此过程操作员须在现场观察树脂分离效果）；分离罐树脂第一次分离2；分离罐树脂第一次分离3；分离罐树脂第一次分离4；分离罐树脂第一次分离5；等待输出（此过程必须等到360s后方可进行下一步，确保树脂充分沉淀，人工判断是否重新进行一次分离）；分离罐中阴树脂输送至阴罐（分离出来的阴树脂被分离罐顶部进入的水压入阴罐）；二次分离等待；分离罐树脂第二次分离（人工检查输送后的分层效果）；分离罐中阳树脂送至阳罐（阳树脂被从分离罐顶部进入的水平稳压入阳罐，当传感器动作或预设时间达到时树脂分离罐出脂阀关动作）；树脂输送管路的正反冲洗（排水阀出水后，液位开关动作）；结束。树脂再生的主要过程依次为：阴罐充水（直至液位开关动作）；阴罐顶部排水（排到中排不排水为准）；泄压；阴罐空气擦洗；水力反洗；阴罐加压；气力冲洗；阴罐充水；等待进碱；阳罐充水；阳罐顶部排水（水位略高于中排）；泄压；阳罐空气擦洗；阳罐水力反洗（水量设定为树脂量的一半；阳罐加压；气力冲洗；阳塔冲水；等待进酸（酸碱储罐液位人工确认，低液位报警时需补充酸碱）；阳罐进酸/阴罐进碱（稀释碱液温度控制在35-45度之间）；阳罐/阴罐置换；阳罐/阴罐快速漂洗；二次擦洗等待；阴罐顶部排水（水位到中排无水排出或略高于中排）；泄压；阴罐空气擦洗；水力反洗（水量设定为树脂量的一半）；阴罐加压；气力冲洗；阴罐充水；最终漂洗等待；阳罐顶部排水（水位略高于中排）；泄压阳罐空气擦洗；阳罐水力反洗；阳罐加压；气力冲洗；阳罐充水；最终漂洗等待；阳罐/阴罐最终漂洗；管路调整；结束。再生后，对阴、阳树脂实行二次反洗筛选，将位于上部的阴树脂送入阴储存罐，位于下部的阳树脂送入阳储存罐，分别再生。树脂再生后存放在阳再生塔兼树脂储存罐中。这样一来，树脂形成3运1备的状态。当任一混床中的树脂失效后，可立即将失效混床解列，启动树脂输出冲洗，送至再生单元，并将恢复的树脂输送回混床，使失效混床立马投入备用状态。同时，将失效树脂进行再生处理后放在阳再生塔中备用。再生单元的运行所包括的控制环节有：树脂输送控制环节、树脂反洗控制环节和树脂再生控制环节。在再生单元现场设有温度、压力、流量等热控仪表以及水质分析仪。此运行过程涉及到混床单元的部分设备和再生单元几乎全部设备，过程复杂，一环紧扣一环，根据其控制特点，本文采用了顺序控制方案，以达到工艺要求，具体时间、压力等参数节点设置以凝结水精处理运行规程为准。3.2混合床的操作控制（1）反洗分层操作当混合床的操作失败时，必须努力分离阴离子和阳离子树脂以进行再生。这是操作中的关键步骤。在实际生产中，大多数使用水力筛分方法，该方法利用了阴树脂和阳树脂的相对密度差，并使用反洗将其变成悬浮树脂。密度相对予较大的下降至下方，而阴树脂的相对密度较小则浮于上方，这使两种树脂明显分离。对于反洗分层操作，应从较低流量开始逐渐增大流速至10m/h左右，树脂膨胀率达到50%，时间约15min，然后静置，放水操作，约10~15min，将水放至树脂层上面约10mm为止。混合床树脂分层有时要2次，甚至3次方才分好，有的时候通以压缩空气反洗，或者通入NaOH溶液，将阴树脂再生成OH型，阳树脂变为Na型，使两者间密度差加大，以增加分层效果。（2）再生操作混床的再生有阳树脂再生、阴树脂再生、对流冲洗三步：①树脂再生。开启下进水阀[水射流器阀(酸)、进碱阀]，调整进水流速5m/h;开启上进水阀[水射流器阀(碱)]，维持“顶压水”进水流速5m/h，用中排调整树脂层上部水层200~300mm。开启进酸阀，调整盐酸浓度30%~32%，注酸再生。在注酸过程中，要经常检查“顶压水”的流动情况。以免“顶压水”中断，使再生酸液上流，污染阴树脂。混床的再生剂量与混床出水水质有关。混床要求出水水质好，其再生剂用量则较高;如出水水质稍差，其再生剂用量则低。一般阳树脂采用理论剂量的2倍，阴树脂采用理论剂量的3倍。③对流冲洗。待注碱完，继续用水从上、下两个部分进入混床，对混床树脂进行冲洗。冲洗终点：从中排口取样化验，硬度约为0μmol/L、HSiO3-小于50μg/L时，停止对流冲洗，关闭进水阀门。（3）阴、阳树脂混合操作树脂经过再生和清洗之后，将分层的树脂进行均匀混合。从底部通入已经净化除油的压缩空气，时间约5min，然后从底部迅速排水。（4）正洗操作从顶部进水，以10~15m/h流速进行正洗，直至正洗排水中HSiO3-含量小于20μg/L，电导率小于0.2μs/cm即为正洗合格。（5）正常运行操作从顶部进水，底部出水进入水箱，操作控制流速约40m/h左右，当电导率超过0.2μs/cm或二氧化硅超过20μg/L，就停止制水，重新再生。本章小结本章主要介绍了凝结水精处理再生单元控制系统控制方法，在水处理中再生单元是凝结水精处理进行服务的一个重要流程，阴阳树脂的再生的好坏对水处理至关重要，本章介绍阴阳树脂分离、分层进行再生。PLC控制系统的硬件设计了解了凝结水精处理再生单元的运行的流程，根据其特性主要是控制阀门的逻辑顺序。在接下来的章节中着重对可编程逻辑控制PLC进行选择与设计，比对其进行设计I/O分配表及硬件接线图。 4.1输入/输出及逻辑元件定义根据凝结水再生系统的工作流程，各个阀门间的逻辑顺序以及本次设计的主要任务要求，设计出汽机凝结水精处理再生单元控制系统电气控制PLC可编程控制器I/O分配表（部分）如下：表4-1PLC输入/输出一览表（一）输入信号名称代号输入点阳床再生塔罗茨风机运行状态000X00阳床再生塔罗茨风机故障状态001X01阳床酸计量泵运行状态002X02阳床酸计量泵故障状态003X03碱计量泵运行状态004X04碱计量泵故障状态005X05阳床酸计量泵出口气动隔膜阀开状态006X06阳床酸计量泵出口气动隔膜阀关状态007X07碱计量泵出口气动隔膜阀开状态010X10碱计量泵出口气动隔膜阀关状态011X11#1机组混床树脂输送气动球阀开状态020X20#1机组混床树脂输送气动球阀关状态021X21树脂分离罐进树脂口气动球阀开状态022X22树脂分离罐进树脂口气动球阀关状态023X2树脂分离罐出树脂口气动球阀开状态024X24树脂分离罐出树脂口气动球阀关状态025X25树脂分离塔进气阀开状态026X26树脂分离塔进气阀关状态027X27分离塔反洗排水阀开状态030X30分离塔反洗排水阀关状态031X31树脂分离罐上部正洗进水阀开状态032X32树脂分离罐上部正洗进水阀关状态033X33树脂分离罐下部正洗进水阀开状态034X34树脂分离罐下部正洗进水阀关状态035X35树脂分离罐进压缩空气阀开状态036X36树脂分离罐进压缩空气阀关状态037X37树脂分离罐排气阀开状态040X40树脂分离罐排气阀关状态041X41树脂分离罐排放阀开状态042X42树脂分离罐排放阀关状态043X43阳床再生塔进树脂阀开状态044X44阳床再生塔进树脂阀关状态045X45表4-2输入/输出一览表（二）输出信号名称代号输出点阳床再生塔罗茨风机启动指令01KY00阳床再生塔罗茨风机停止指令02KY01阳床酸计量泵启动指令03KY02阳床酸计量泵停止指令04KY03碱计量泵启动指令05KY04碱计量泵停止指令06KY05阳床酸计量泵出口气动隔膜阀开指令07KY06阳床酸计量泵出口气动隔膜阀关指令08KY07碱计量泵出口气动隔膜阀开指令11KY10碱计量泵出口气动隔膜阀关指令12KY11#1机组混床树脂输送气动球阀开指令21KY20#1机组混床树脂输送气动球阀关指令22KY21树脂分离罐进树脂口气动球阀开指令23KY22树脂分离罐进树脂口气动球阀关指令24KY23树脂分离罐出树脂口气动球阀开指令25KY24树脂分离罐出树脂口气动球阀关指令26KY25树脂分离塔进气阀开指令27KY26树脂分离塔进气阀关指令28KY27分离塔反洗排水阀开指令31KY30分离塔反洗排水阀关指令32KY31树脂分离罐上部正洗进水阀开指令33KY32树脂分离罐上部正洗进水阀关指令34KY33树脂分离罐下部正洗进水阀开指令35KY34树脂分离罐下部正洗进水阀关指令36KY35树脂分离罐进压缩空气阀开指令37KY36树脂分离罐进压缩空气阀关指令38KY37树脂分离罐排气阀开指令41KY40树脂分离罐排气阀关指令42KY41树脂分离罐排放阀开指令43KY42树脂分离罐排放阀关指令44KY434.2PLC的选型过程目前，国内外许多厂家提供的PLC产品种类繁多，具有不同的系列功能。但是，无论选择哪种控制器系列，都必须满足系统功能的需求。您不能盲目追求完美，以免浪费您对设备资源的投资。必须从多个方面考虑模型的选择（1）对输入与输出点的选择方面首先应该明确所需要的控制系统的输入与输出点数，盲目的选择多的点数只会造成浪费。然后预留实际使用点的15%～20%供以后使用，为系统改造留出空间。（2）对PLC的存储容量的选择通常，估计的初步估算的容量应留有有50％～100％的裕量，并且初位使用者在选择总容量时留下的裕度更大。（3）PLC输入输出响应时间方面本设计通过以上几个方面的考虑和比较，根据所需的PLC输入/输出点，并留有一定的空间。因此对PLC基本单元型号选择为FX3U-128MR/ES-A。三菱FX3U-128MR-ES-A型PLC是三菱第三代小型可编程控制器。具有速度、容量、性能、功能的新型、高性能机器。业内最高水平的高速处理，内置定位功能得到大幅提升。能够兼备速度容量和性能的机器。这也是现阶段工业水平上可做告诉加工的型号，其中的内部功能以及内部零件都具有很大程度的提升。配备两个输入电位器，以及8000步存的储容量，并可连接其他类型的扩展模块、特殊功能模块。其中PLC的主晶体管单元可以输出的较多，最大输出为两个100KHz的脉冲输出。显示模块FX1N-5DM可用于监视和编辑计时器、计数器和数据寄存器。4.3PLC控制硬件连接根据再生单元控制系统的要求，列出了实现再生单元能够可靠运行，并且满足PLC控制系统的输入/输出一览表表4-1所示，PLC硬件接线图大致如图4-1所示，详图请见附图PLC硬件接线图。图4-1再生单元投运程序流程图本章小结本章主要讲述了PLC的选型、硬件链接、及汽机凝结水精处理再生单元控制系统电气控制PLC可编程控制器I/O分配表，首先对所选可编程序控制器PLC的介绍，根据其工作特点做出硬件链接。PLC系统控制程序设计通过上一章节的可编程控制器的选择及所需控制的单元，设计PLC逻辑梯形图，讲解了在梯形图的设计的几种编程方法，通过简单举例的方式让其更加容易理解。5.1PLC逻辑梯形图设计方法由于梯形图直观且易于理解，它类似于电气接线图，因此一直是大多数电气工程师的首选。梯形图不仅适用并扩展了电气控制技术，而且其功能和控制的描述远远超过了电气控制领域。它不仅可以实现逻辑运算，而且还具有算术，数据处理和网络通信功能。由于梯形图设计是计算机程序设计和电气控制设计的组合，因此它与两种设计方法都有相同点也有不同点。下面描述了梯形图的几种编程方法。1、替代设计方法。使用由PLC执行的流程程序来代替原始的继电器逻辑控制电路。基本思想是将原始电气控制系统的输入信号和输出信号用作PLC的输入/输出点，并且通过硬件来补充逻辑控制功能。用原继电器接触器硬件完成逻辑控制功能，由PLC软件－梯形图和程序来代替完成电机的正反转。原电气控制电路图如图4-1所示。由可编程序控制器取代，其梯形图如图4-2所示。图5-1电动机正反转继电器控制线路图图5-2电动机正反转PLC梯形图在梯形图中X03为SB1，X01为SB2，X02为SB3，X04为KP，Y01为KM1，Y02为KM2。这种方法，其优点是程序简单流畅易掌握，具有完整的电路设计结构，设计耗时短。基本用于旧设备的改造工作，容易操作简单易行。2、逻辑代数设计方法。由于电气控制电路具有自我的流程性，开关值的控制过程具有逻辑代数功能、可行性设计与分析。下面是一个简单的例子，当电动机中的三个按键中的一个或两个起作用时，电机运转，而在另外情况时电机都不能正常运行。我们来试着设计它的梯形图，电机要想正常运行需要运行PLC，而有且只有输出点Y01控制，而按键开关连接PLC输