旋转滤网自动控制系统优化并纳入DCS 监控

杨志方，刘柯辰

（武汉工程大学 电气信息学院，湖北 武汉430205）

火力发电厂开式循环冷却水的主要作用是向闭式循环水冷却水系统的设备提供冷却水，其水源为循环水或循环水补充水。其中含有较多杂质，如果不能清除掉其中大部分杂质，将会对设备管道造成堵塞或者腐蚀，造成某些重要设备温度异常，影响机组安全。

本次优化的300 MW 火力发电机组开式水系统配有一台旋转滤网，目前该旋转滤网由电气回路控制，装设在就地控制柜中，滤网压差的监视方式主要是由运行人员到生产现场查看压差表。这种方式较为不便，若没有及时转动滤网则会造成滤网损坏，造成开式循环冷却水水量不足。

本文将旋转滤网的控制系统设计为由PLC 控制，并纳入DCS 控制系统，运行人员可在监控画面上监视和控制滤网的启动和停止，不仅减轻了运行人员的劳动强度，而且保证了机组安全、高效地运行。

1 旋转滤网工作过程

循环水通过旋转滤网进入开式循环冷却水泵，水中的杂质经滤网过滤聚集在滤网筐外，使滤网的前后压差增大。当滤网前后压差增大到设定值时，压差监测系统发出压差大的信号，开始进行滤网反冲洗。

反冲洗时，开反冲洗管道的电动出口阀，同时齿轮箱电动机启动，通过封闭式传动轴、减速齿轮箱，带动反冲洗转子转动。反冲洗转子下端带有一个扇形的垃圾槽，槽的一端与反冲洗管道相联通。当反冲洗转子的垃圾槽转动至完全覆盖某一扇形拱装滤网时，垃圾槽与橡胶密封板使该扇形拱状滤网上游处形成一个腔室。该腔室与反冲洗出口管道相连通，滤网上游则处于低压状态。此时，滤网下游的压力高于上游压力，在这个差压的作用下，该处滤网下游的循环水改变流向，从流往电动进水滤网转为流向反冲洗转子的垃圾槽，形成反冲洗水流。聚集在该处的杂质被水流带走，随着反冲洗转子的转动，滤网上的杂质被清洗干净[1]。

2 PLC 改造方案

2.1 主电路设计

主电路设计如图1 所示。

图1 主电路图

2.2 PLC 选型及I/O 点分配

根据旋转滤网的工艺要求统计出该控制系统的I/O 点共有33 个，其中数字量输入点16 个，数字量输出点17 个。根据输入和输出的要求，选用西门子小型一体化PLC S7-200 CPU224 CN，增设EM223 CN 扩展模块。其中CPU224 CN模块内置数字量14 个输入点和10 个数字量输出点，EM223 CN 模块内置8 个数字量输入点和8 个数字量输出点。

西门子S7-200CN 型PLC 控制器操作方便，可靠性高，性价比高，广泛用于工业控制的各个领域。本系统的I/O 点数分配如表1、表2 所示。根据I/O 分配情况对相关设备和PLC 进行连接，由于出口电动阀和电动机等设备运行电流较大，而PLC 输出电流较小，用中间继电器和PLC 的输出端子连接，对输出的信号进行转换，从而能够正常驱动设备并保护PLC 的输出触点。

2.3 旋转滤网控制流程

根据现场工作方式及旋转滤网的控制方式，旋转滤网的控制系统设计成可以手动控制，也可自动控制；可以现场控制，也可以远程DCS 上控制。在手动控制的方式下，滤网前后压差大于0.1 MPa 时压差测量系统发出信号至PLC，现场控制柜和控制室电脑均显示报警，运行人员可以在现场或者电脑上控制出口电动阀和启动齿轮箱电动机的启停来完成反冲洗操作。在自动控制方式下，每隔8 h 滤网自动反冲洗1 次，由时间继电器发信号至PLC，无论当时滤网前后压差为多少，均进行反冲洗。压差测量系统主要由压差计、磁性触点等组成。主控制程序流程如图2 所示。

表1 PLC 输入点分配

表2 PLC 输出点分配

3 旋转滤网DCS 控制组态

为方便运行人员对旋转滤网监视和操作，DCS 需提供启、停按钮、反馈信号、旋转滤网前后压差反馈及报警显示。本系统只需在机组现有控制系统的基础上，将旋转滤网的控制接入DCS 即可。本次接入机组的控制系统为艾默生过程控制有限公司的Ovation DCS。将艾默生DCS 专用通信LC模块装入DPU 控制柜中，和就地PLC 用硬接线方式连接。在OVATION DCS 系统中进行逻辑设置，如图3 所示。

运用Ovation 系统软件创建旋转滤网控制系统的监控组态画面，建立变量与远程监控画面的连接，实现对现场旋转滤网参数的监视及电动阀、电动机的启停控制，滤网电动机和滤网出口门监控画面如图4 所示。

图2 主控制程序流程图

图3 旋转滤网电动机和出口门控制逻辑图

图4 滤网电动机和滤网出口门监控画面

4 结论

开式循环冷却水旋转滤网控制系统由电气回路控制改为由PLC 控制并接入DCS 系统后，可在DCS 上监视和控制滤网前后压差、旋转滤网齿轮箱电动机和出口门。改造后的旋转滤网自动控制效果好，提高了机组的安全性和经济效益，减少了运行人员日常维护和操作的工作量。