ECS700控制系统在宁煤宁东污水处理项目一阶段中的应用
1. 装置概述
神华宁煤集团宁东矿区矿井水及煤化工废水处理利用项目, 位于宁夏回族自治区宁东能源化工基地的宁东煤化工基地 (A区) D1地块。神华宁煤集团根据宁夏自治区政府要求, 本着节约水资源、保护环境, 服务当地社会的宗旨, 将梅花井、清水营、灵新矿等三个矿的矿井水以及煤化工园区工业废水回收, 经处理后作为神华宁煤煤化工煤制油项目生产补充水, 对其中的盐分进行分质分盐结晶处理, 产生的符合工业盐标准的硫酸钠、氯化钠盐作为产品外卖, 实现资源的最大化利用。建设规模为年处理污水2400万吨, 年回收产品水2409万吨、年产氯化钠3.71万吨、无水硫酸钠3.93万吨。生产装置总占地面积约20.1万平米。项目建设范围主要包括预处理及膜脱盐装置、分质分盐结晶装置等工艺装置, 以及与工艺装置配套的公用工程、辅助工程、服务性工程及厂外工程。项目分两个阶段实施:一阶段为矿井水及煤化工废水预处理、膜脱盐装置及达标排放单元, 产品水回用, 浓盐水达标排放, 实现废水减量化处理;二阶段为分质分盐结晶装置, 产品盐外卖, 实现资源最大化利用。一阶段处理满足《污水综合排放标准》 (GB8978最新版) 一级标准A标准后外排, 二阶段产水回用, 产品盐外售, 最终整个项目实现废水“零排放”。
2. 控制系统介绍
该项目采用浙江中控自主研发的ECS700 DCS系统。ECS700可实现大规模联合控制, 供电、通信网络、控制站、I/O模块采用冗余配置, 允许在线更换故障模块, 可在线增减I/O模块, 故障分析具体到通道级, 极大的方便了维护、使用人员。
ECS-700系统最大支持32个工程, 60个控制域和128个操作域, 单域支持位号数为65000点。支持通过PROFIBUS、MODBUS、OPC等多种方式与第三方系统连接。VISUALFIELD系统软件用于组态和监控, 支持多人组态, 支持在线调试和下载。
3. ECS700在宁煤宁东污水处理项目一阶段的硬件配置
3.1 操作站
宁煤宁东污水处理项目一阶段设置8对控制器, 15个操作站, 1个操作域。设置FRR现场工程师站、CCR工程师站、CCR机柜间和集控室各1间, 各操作站的角色由网络地址和软件狗权限共同决定。
CCR配置5个操作员站, 1个值长站;CCR旁设置工程师站1间, 配置AMS服务器、历史服务器、OPC服务器、时钟同步服务器和防病毒服务器各1个;FRR工程师站设置值长站、工程师站、AMS站各1个。该项目FRR配置机柜56面, 一阶段现场信号全部进FRR;信号通过光缆从FRR传输至CCR;CCR配置电源柜、网络柜各1面。
3.2 控制器分配
该项目一阶段共11个工段, 实际I/O点数5194个, 控制系统硬件设计包含20%的备用量, 考虑各单元I/O点数, 为方便后期维护, 按012预处理及膜脱盐单元配置5对控制器, 013达标单元配置1对控制器, 加药系统配置1对控制器, 015污泥脱水、230事故缓冲池、240雨水收集池、030酸碱站、310空压站、370全厂外管、540生产及消防泵水站及011废水提升配置1对控制器。
3.3 机柜和I/O模块
根据系统点数及装置监控需求, 配置交流电源柜3面、直流电源柜3面、网络柜2面、系统柜12面、继电器柜22面、安全栅柜8面、隔离器柜4面、端子板柜4面。
012单元配备系统柜8面, 其中3面为扩展柜;013及其余工段配备系统柜4面, 其中2面为扩展柜。
3.4 电源
CCR两路供电引自UPS运行间, FRR两路供电引自膜处理配电室UPS柜。
4. 系统网络结构
宁煤宁东污水处理项目一阶段的DCS系统结构图如图1所示。它由两个机柜间组成, 分别是CCR和FRR1。CCR是综合控制中心, 同时实现对全厂控制系统的监控, FRR1可用作项目调试、运行维护使用。
为了实现全厂控制系统的统一监控, FRR1通过光纤与CCR连接;现场的PLC通过MODBUS通讯与DCS系统连接。所有控制系统的数据可以在CCR进行实时监控。
项目配备了FGS系统、扩音对讲系统、工业电视监控系统、无线对讲系统、入侵报警系统配备有单独的电信机柜间, 并通过电缆接入集控室电信专用监控电脑。
为了保证生产过程集中监控和操作;采用联锁逻辑功能键实现设备联锁停车功能, 采用FGS系统预警火灾及爆炸事故, 保护人员和设备安全。
5. ECS700在宁东污水处理项目的主要控制说明
5.1 控制简述
宁东污水处理项目的回路采用单回路PID参数控制, 机泵大部分采用联锁控制启停, 微涡流沉淀池、超滤装置、反渗透装置采用顺控逻辑控制。
在该项目中, 参与联锁控制的数据通过硬接线方式进入PLC等控制系统, 而其他的数据通讯到DCS中, 这既保证控制安全可靠, 又保证监测信息完整。操作员在DCS上可以对全厂的仪表及控制系统进行监控, 有效地降低了人力资源成本。
5.2 微涡流沉淀池控制方案
微涡流沉淀池设置泥位计, 监测微涡流沉淀池中泥层的高度, 当泥层的高度≥2.5m时报警, 提示生产运营人员需要排泥。自动排泥阀按时间周期自动控制, 排泥时只允许一个池子排泥阀打开, 每隔一段时间排一次, 每次排一定时间, 排泥结束后关闭排泥阀, 然后开启相应的冲洗阀自动冲洗排泥管一定时间。同系列的几座池子依次排放, 每座微涡流沉淀池须待前一个排泥程序结束后才能进行下一个池子的排泥。
5.3 超滤装置控制方案
超滤装置运行方式采用程序控制, 自动运行。涉及的设备、仪表有:超滤进水阀、超滤出水阀、超滤反洗进水阀、超滤反洗排放阀、超滤正洗排放阀、超滤进气阀、煤化工废水超滤进水泵、超滤反洗泵、UF清洗泵、超滤CEB次氯酸钠加药泵、超滤CEB盐酸加药泵、超滤CEB碱加药泵, CEB反洗进水阀, 化学清洗回水阀、化学清洗进水阀。
每套超滤主机设置一台就地仪表操作盘, 在就地盘上可读出超滤主机的有关工艺参数, 如流量, 压力等不仅通过DCS可直接自动控制超滤装置的运行、反洗, 而且能在就地操作盘上现场起停, 反洗超滤装置。超滤装置按照设定的步序表进行逻辑编辑和调试。
5.4 反渗透装置控制方案
反渗透装置包含配套保安过滤器、高压泵、段间增压泵等, 单套反渗透装置设置就地仪表和操作盘, 在就地盘上可读出反渗透的有关工艺参数, 如流量、电导率、压力等。
反渗透高压泵的启停主要靠反渗透装置的运行时序控制。当高压泵进口压力小于0.05MPa时, 报警, 延时10S后, 进口压力如不能恢复到大于0.05Mpa, 停反渗透高压泵;当高压泵出口压力大于1.6MPa时, 报警, 延时10S后, 进口压力如不能恢复到1.6Mpa以下, 停反渗透高压泵。
反渗透装置设进水流量计、产水流量计、浓水流量计、进水压力变送器、段间压力变送器、产水压力变送器、浓水压力变送器、产水电导仪, 浓水电导仪, 分析数据送至中控室DCS系统显示、记录。其中浓水流量计监测反渗透浓水瞬时流量和累积流量, 数据送至中控室DCS系统显示、记录。DCS根据手动输入的浓水流量设定值, 自动控制浓水调节阀的开度。
反渗透装置按照设定的启动和停运步序表进行逻辑编辑和调试。
结论
宁煤宁东污水处理项目一阶段于2018年5月30日投入运行, 开工至今平稳运行。浙江中控ECS-700的DCS控制系统在宁煤宁东污水处理项目使用良好, 拥有高可靠性、高性价比、使用方便等优势。
摘要：本文介绍了宁煤宁东污水处理项目一阶段使用的浙江中控ECS700控制系统, 以及该项目中DCS的硬件配置、系统网络结构和主要控制说明。
关键词：ECS700,DCS控制系统
参考文献
[1] ECS-700系统使用手册, 浙江中控技术股份有限公司, 2017