大型化水车间一体化DCS物理分散应用

袁 敏，李 清

(陕西省电力设计院，陕西 西安 710054)

1 概述

位于西部地区某化工园区总体规划：40万t/a金属镁、240万t/a甲醇及mto制烯烃、200万t/a PVC、200万t/a纯碱、240万t/a焦炭、30万t/a PP、200万t电石及配套供热中心项目等。化工园区供热中心为整个园区各个装置提供电、蒸汽，供热中心化学水处理车间负责热电中心及整个化工园区的供水，整套化水装置包括一套1800t/h的原水处理系统以及一套1650t/h高温冷凝液处理系统。化学水系统出水水质要求达到二级除盐水标准，主要流程如下：

水源来水→生水板式换热器→清水箱→叠片过滤器→超滤装置→超滤水箱→一级反渗透给水泵→一级保安过滤器→一级反渗透高压水泵(变频)→一级反渗透装置→一级反渗透水箱→二级反渗透给水泵→二级保安过滤器→二级反渗透高压水泵(变频)→二级反渗透装置→二级反渗透水箱→EDI给水泵(变频)→EDI保安过滤器→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵(变频)→外供。

冷凝液处理采用的“高温冷凝液复合处理技术工艺”，冷凝液处理工艺如下：高温冷凝水→换热降温→冷凝液缓冲水箱→冷凝液提升泵→高效粗粒化设备→陶瓷膜超滤设备→锅炉补给水处理系统二级淡水箱→EDI给水泵→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房热力系统。

2 化水车间控制系统方案

国内电站化水车间控制方案通常有：PLC+上位机或采用全厂一体化DCS系统方式，一体化DCS实现全厂各车间控制系统的无缝连接，减少控制系统的种类和接口，为运行维护、备品备件管理提供很大方便，近年来在电厂中得到广泛的应用。工业园区化水控制系统采用与主厂房机组控制采用相同的ABB的800xA控制系统，配置控制器4对机柜19面、电源柜2面，服务器柜1面，I/O 点数为4928。

3 化水车间的布置

化水车间整体布置图为#1、#2除盐间及化水楼呈品字布置，#1除盐间面积约161m×18m；#2除盐间布置面积约180m×16.5m。化水楼底层面积12m×92m。除盐间之间露天布置化水系统水箱及储气罐。

按照常规布置设计需要将近5000个I/O信号电缆接线引至化水电子间，在电缆最集中的电子间附近要敷设600mm桥架2～3层，电缆桥架将占用很大空间，影响化水车间管道布置。本工程化水车间控制借机组DCS物理分散的模式，在化水车间内设置4个分散的电子间，将22面机柜分散布置在4个电子间内。每个就地电子间在分配上除了考虑各个设备距离电子间的距离，还综合考虑系统功能的完整，同一个功能分配到同一个电子间DCS机柜内。各个电子间DCS采集现场信号后以冗余的通讯光纤至#3电子间的主交换机上，避免了大量I/O信号电缆直接引入主电子间，减少了电缆和桥架的用量。

4个电子间具体分配如下：#1电子设备间布置4面DCS机柜，2面仪表电源柜，包括：#1～#12除盐水EDI装置、#1～#6二级反渗透装置等；#2电子设备间布置6面DCS机柜，2面仪表电源柜，包括：#1～#2叠片过滤器、#1～#5超滤装置及#1～#8一级反渗透装置等；#3电子设备间布置7面DCS机柜，3面仪表电源柜，包括：#3～#4叠片过滤器、#6～#10超滤装置、#9～#16一级反渗透装置及5套换热器等；#3电子间为主电子间，DCS系统交换机、服务器都布置在#3电子间机柜中。#4电子设备间布置5面DCS机柜，4面仪表电源柜，包括：#1～#10冷凝液EDI装置、#1～#4套除铁过滤器、#1～#6套阻截除油A、#1～#7套阻截除油B、#1～#6套阻截除油C及#1～#4套冷凝液保安过滤器等。

4 一体化DCS物理分散布置的节省投资分析

各就地化水车间电缆敷设情况见表1。

表1 化水车间电缆敷设情况

工程实际敷设电缆根数为1682根，与按常规集中式电子间设计相比，#1、#2除盐间约66m距离桥架需要两层 600mm桥架，化水楼约60m距离需要两层 600mm桥架，采用物理分散后，整个化水车间电缆桥架仅仅敷设了一层600mm桥架，节约电缆桥架66×2+60=192m，桥架托臂192个，合计节约17.5t，降低造价约28万元。采用常规集中式电子间设计，#1电子间2/3电缆长度平均每根要增加约120m，合计200×120=24000m；#2电子间每根电缆增加约60m，60×303=18180m； #3电子间电缆长度没有变化；#4电子间2/3电缆长度平均每根要增加100m约340×100=34000m，共计节约电缆24000+18180+34000=76180m，降低造价约200万元。

5 结语

化工园区化水车间工程已于2013年12月成功制水，整套控制系统自动化程度高、运行稳定；化水车间一体化DCS物理分散的成功应用，在节约投资、缩短建设工期，便于运行维护等方面都有着积极意义，也为今后大型化水车间控制系统的设计提供参考。