电厂智能化水务中心设计概述

电厂智能化水务中心设计概述

郭英男

（山东电力工程咨询院有限公司山东济南250013）

[摘要]电厂智能化水务管理中心，将分散于厂区各处的水处理设施集中建设，各系统的运行及供排水采用智能化管理，建立多功能互联的统筹规划、协调运行、综合利用和智能互动技术。推进电厂水资源利用的开放、互补和优化配置。

[关键词]智能化；水务管理；数据融合；节能减排

1智能水处理系统支持系统及现状

当前，部分电站具备实现智能化水处理的技术条件或初步具备实现智能化的基础，而智能水处理系统支持系统有四个：数据库支持系统、计算机网络支持系统、三维模型支持系统和信息编码支持系统。

1.1数据库支持系统

以关系数据库和实时数据库为基础的面向数据主题的电厂数据仓库构成了智能水处理系统的数据库支持系统和技术支撑平台，电厂水处理系统数据仓库以对电厂各类数据进行分析、提炼、集成，为水处理系统的分析和决策提供支持。在电站水处理系统数据库基础上，智能水处理系统充分利用大数据分析、网络支持等技术手段，实现水处理系统的智能化条件和基础。

1.2计算机网络支持系统

目前，电站基本实现了以ATM和千兆以太网为代表的先进组网技术，结合系统-网络-终端三级安全策略、目录管理统一认证等先进技术，构成了数字化电厂的计算机网络支持系统。智能水处理系统作为电站计算机网络的一部分或者是关联网络扩展，具备相应的技术和实现手段。

1.3三维模型支持系统

水处理系统可利用三维模型技术建立一个与电厂信息数据一致的虚拟数字化水务系统，将厂级生产监控及管理的相关水务系统数据和信息与虚拟数字化电厂有机结合起来，实现电厂物理对象的数字化、数据的立体化和直观化。

1.4信息编码支持系统

以设备标识编码标准、指标编码标准、物资编码标准、信息系统命名空间规范组成信息编码标准体系，整合各系统的数据，使各系统有效集成，实现业务的耦合，保证数据的完整性、唯一性、可交换性。

2智能水处理系统实现的目标

2.1DCS进一步“向上”和“向下”拓展

“向上”，是指对DCS收集的现场数据，利用先进的数据库、通讯、优化控制技术，结合用户的工艺实际作进一步的深度加工，从而为用户提供更大的增值效益。如针对某些工艺流程的优化软件，可以使用户提高收益，减少能耗；设备管理平台，能更加细致地监测设备的状态及进行性能分析，提供设备维护建议和计划，提高设备的利用率和使用寿命。

“向下”，是指结合当前现场总线技术的发展以及现场总线型仪表和控制设备在电厂的应用，DCS收集到更丰富的现场仪表和控制设备的状态信息，可实现对现场智能设备的状态管理、参数下装和故障诊断管理。

2.2三维信息技术

利用三维信息技术的模型建立一个与水务系统信息数据一致的虚拟智能数字化水务系统，在国内已获得快速发展。通过三维模型这个直观的展示工具，将厂级信息系统的数据和信息与三维虚拟电厂有机结合起来，实现数据的立体化和直观化。这样仅仅在电脑上就可以漫游整个系统，并且随时点击感兴趣的设备或管道，搜寻所关注信息。随时可以点击任何设备或者管道来查看它的相关属性信息、设备生产日期、安装日期、维修记录、厂家信息、设计图纸等等。

2.3电厂标识编码系统广泛使用

关键词词库是联系各类数据的纽带，可以保证数据的完整性、唯一性、一致性、可交换性、可互访性。目前，以电厂标识编码为标准的关键词词库已经在发电厂广泛使用的。电厂标识编码对各类设备的工艺（过程）相关标识、安装地点标识、位置标识等进行了描述，为全面实现数字化做好准备。

2.4生产信息功能持续开发

目前科研所、设计院、电厂和DCS/PLC系统供应商都在生产信息系统（厂级生产信息监控）领域开展科研工作，基本功能应用已基本获得电站用户的认可，如机组生产过程信息采集、处理和监视、性能计算、耗差分析、电厂设备综合管理等。但高级功能应用软件还处于持续开发和系统完善中。同样，智能水处理系统也有高级功能应用软件的开发和完善，如水务系统的资源优化配置、远程维护和指导等。

2.5数据融合技术的发展

数字化电厂各个系统的一体化，涉及到大量数据整合的问题，三维模型数据库与其它数据库之间的连接关系比较复杂，这需要建立多样化的复杂数据结构体系，对数据融合技术提出了较高的要求，同时要依赖一些先进的数据处理技术，如数据挖掘等。现场总线和工业以太网技术的成熟与统一，实现控制系统的全数字化。

3智能水处理系统工艺设计

3.1各水处理工艺系统为有机整体，相互关联，协调控制，通过系统相互关联分析以及在线仪表的监控，实现水量的的在线监督检测，实现电厂所有水系统平衡控制，通过系统运行管控达到最大限度节约用水甚至零排放的终极目标。

3.2各水处理系统能够实现的功能：

1)预处理系统在设计工况下，能够适应一定的原水浊度、COD、温度等水质指标波动，并根据后续工艺用水需求，自动调整设备出力、加热温度和各类药品投加量。

2)对澄清池（器）类设备，在后续工艺系统需水量波动的情况下，预处理系统应能够结合澄清池（器）后续的水箱(池)蓄水情况，尽量维持澄清池（器）的连续运行状态。

3)各水处理系统部分采用变频调节、浓水循环、设备裕量等措施，使其在不产生结垢和污堵风险的情况下，具备一定的变出力运行能力。

4)各类药品投加量应根据系统进水水质、系统出力自动调整。

5)能够自动记录设备运行数据信息，可根据水质情况、跨膜压差、历史化学清洗情况等信息，自动给出化学清洗计划、方案，判断膜元件更换节点。

6)能够根据后续工艺系统运行规律，自动调整系统出力和启、停机周期，尽可能维持系统长期连续运行，减少设备频繁启停,节约用电。

7)系统能将即时（或者一段时期）原水、除盐补水量、月度来水水质全分析、即时出水水质、自用水耗、一段时期的各类平均化学药品消耗量上传DCS系统，按需上传至更高一级系统。

8)具备接受外部提供的信息如药品供应厂家、膜厂家、类似电厂经验进行数据诊断和自我修复的功能。

9)热力循环加药量反馈应当及时、准确，保证加药量调整过程平稳，从而使汽水参数在设定点附近阻尼振动，直至达到设定点。

10)水汽取样系统自动采集热力系统各水、汽样进行分析，实时提供取样点水汽参数，上传DCS系统，按需上传至更高一级系统；同时该系统具有自动分析重要参数、数据采集、数据库管理、超限报警、打印报表等功能。

11)污废水处理系统在设计工况下，能够适应一定的原水水质指标波动，并根据前、后工艺需求，自动调整设备出力和各类药品投加量。

12)在排水系统和后续工艺系统需水量波动的情况下，污废水处理系统应能够依靠水池水箱蓄水以及水泵变频的设置等，尽量维持连续运行状态。

13)能将电厂的污废水即时水量、一段时期的平均用水量、部分污水水质、出水水质及排水指标对比数据、处理后的污水去向、瞬时和平均流量、一段时期的各类平均化学药品消耗量上传DCS系统，按需上传至更高一级系统。

14)化验室仪器、药品、耗材等采用专业管理软件进行管理，并与智能系统有数据接口。

4结论

水务中心对各自工艺进行优化，打破常规模式，设计智能化水务中心：全厂水处理系统及化学药品集中布置,减少了化学药品伤害风险；水务中心各系统运行及供排水采用智能化管理，真正实现了水的合理利用，提高了水的利用率，同时实现废水零排放，达到节水减排的目的。

[参考文献]

[1]刘希波．火电厂水务管理．中国电力出版社．

[2]施燮钧，王蒙聚，肖作善．热力发电厂水处理．中国电力出版社．

[3]郝庆，黄埔怀阳．火电厂化学水处理技术进展与应用探讨．机电信息．