论海水淡化系统在三代核电DCS平台上的实现

论海水淡化系统在三代核电DCS平台上的实现

黄彦,王丹

国核示范电站有限责任公司 山东省威海市 264300

摘要：本文简单介绍了某三代核电海水淡化系统的基本工艺流程，重点介绍了海水淡化系统在DCS平台上的实现方法，通过与主系统使用相同的控制平台，能显著降低控制系统运维成本及人员的学习成本，同时提高系统的稳定性。

关键词：海水淡化；工艺流程；DCS平台；稳定性

1 概述

某三代核电厂一期工程海水淡化系统出力满足全厂两台机组各淡水用户需求量280t/h，最大出力为 420t/h，系统出水为淡水反渗透出水，经过简单的调节后水质能满足工业用水的水质要求。WDS为机组运行提供所需的淡水，系统的稳定运行对机组能否长期运行至关重要。

2 海水淡化系统简介

海水淡化系统采用膜法淡化，其工艺流程示意如图1所示。

图1 海水淡化系统工艺流程示意

（1）供排水系统

海水淡化系统供排水系统向海水淡化系统提供原水，并排出系统产生的废水。供水方式分两种取水：循环水泵房流道取水和凝汽器出水管道取水。

（2）预处理

根据海水水质，海水淡化系统选择混凝澄清＋叠加卧式石英砂过滤器＋超滤的预处理工艺，混凝澄清设备选择内部钢构件较少的絮凝澄清池，絮凝沉淀池由絮凝池和沉淀池两部分组成。

（3）过滤

系统内设置叠加卧式石英砂过滤器和超滤系统。

（4）海/淡水反渗透装置

反渗透装置用来去除来水中大部分离子，脱盐率99%（海水部分99%、淡水部分98%以上）以上，产水基本满足工业和生活用水要求。

3 海水淡化系统控制方案选择

目前主流的海水淡化系统控制方案均采用可编程控制器PLC进行控制，逻辑相对简单[1][2]。但是采用的平台往往与主系统控制平台不同，增加了运维人员的学习成本，同时因为接口不同，信息安全及通讯稳定性较差。针对以上两点，某核电厂海水淡化系统采用与主系统一致的DCS控制系统，在满足核电海水淡化的高可靠性的同时，降低了运维人员知识储备的压力，简化了系统的物料准备等工作。

4 逻辑组态实施

海水淡化系统中包括了基础的顺控功能和顺控中功能子组的实施，以及多个设备的联启过程。

    顺控在海淡中的应用主要在于水池排污（絮凝池排泥等阀组泵组动作）以及过滤器反洗（石英砂过滤器正反洗、超滤正反洗、超滤化学加药CEB1以及加药CEB2反洗等）等过程，涉及到设备繁多（排泥双侧阀组共24组），设备动作复杂。

组态实施过程中，逻辑部分大致分为三个部分：输入，接口逻辑，输出。对于一个简单设备（双指令双输出开关型设备），需要配置的如下：

（1）输入部分，这部分主要包括一些按钮和工艺的联锁条件，以及从现场设备通过IO通道传递的状态反馈（设备报警、故障、跳闸、开、关状态等），起到控制指令的传输和显示作用。

（2）接口逻辑，主要包括人际接口逻辑模块和画面显示模块，其中的逻辑包括设备的挂牌解挂、输入指令的计算以及输出。

（3）输出，通过模块的打包点上网以及模块引到IO通道的输出指令。

（4）顺序控制，顺序控制是一种采用条件顺序和时间顺序相结合的控制方式，即以工艺系统运行过程中的条件为依据，当某条件满足时执行某命令和动作，反之执行其他命令和动作。在满足条件并触发命令和动作后，若在一定时间内操作仍未完成，则将报警并中止顺序控制。除上述基本功能外，某核电厂DCS平台在顺序控制设计中还增加了一些特有的顺序控制要求，包括断点确认以及功能嵌套使用。

逻辑设计实现顺控逻辑功能主要通过三类模块的配合使用：

步序控制块；

步序主驱动算法块；

步序设备驱动算法块。

在具体平台实施逻辑组态过程中，主要是步序控制算法模块和设备驱动模块这两个模块。

步序控制算法模块可接受控制逻辑输入或操纵员的启动指令并将相应设备置为顺控方式。单个步序控制功能块可完成不超过8步的设备自动步序逻辑操作，但可以通过级联形式将多个步序控制功能块级联，从而实现更复杂的顺序控制逻辑。

设备驱动模块可接收来自步序控制算法模块的步序信号，通过配置设备运行参数的方式，实现最多控制顺序控制中的16个设备的启停。同时还可判断设备反馈是否正确，以决定是否进入下一步步序操作。以污泥调节系统为例，其步序示意如表1所示。

表1 污泥调节系统步序示意

污泥调节系统动作分为三步：运行、冲洗、停机。系统长时间停机冲洗作为每一次运行前的检查条件，若系统长期停机为真，则先进行长时间停机冲洗，再运行-冲洗-停机完成工艺流程，若系统长时间停机为假，则跳过长时间停机冲洗这一过程，执行运行-停机-冲洗工艺流程。

在运行这个步骤中，进气阀V1619、出泥阀V1601、泵出口阀V1604和提升泵是处于运行状态，则在逻辑中设备驱动模块发出的指令为1，其余设备指令为0。收到反馈后系统维持当前运行状态。

当运行一段时间或达到工艺要求后，系统停机冲洗，在冲洗过程中，只有泵出口阀和冲洗进水阀打开，指令为1，其余设备指令为0。

5 结语

三代核电应用的海水淡化系统存在设备多、控制逻辑复杂、可靠性要求高的特点，使用传统的PLC控制方式已不满足系统的要求。某核电厂采用是与主系统相同的DCS平台作为海水淡化控制系统,有利于设计归一化、降低运维难度、提高系统稳定性。目前基于DCS平台的海水淡化系统已正式进行制水，运行结果良好。

参考文献

[1]艾钢，吴建平，朱忠信，海水淡化技术的现状和发展[J].净水技术，2003，23（3）：24-28，40

[2]陆柱，海水淡化技术的发展现状——国际海水淡化与水科学会议简介[J]。净水技术，1996，15（1）：39-41

第一作者简介：黄彦（1995.8-），男，汉族，湖北咸宁人，本科，助理工程师，现就职于国核示范电站有限责任公司从事仪控维修、管理工作。

第二作者简介：王丹（1988.4-），女，汉族，河南开封人，研究生，工程师，现就职于国核示范电站有限责任公司从事仪控设计管理、维修工作。