基于嵌入式控制器的电站废水处理的控制系统

锅炉作为热电站的主要设备，要求安全长周期运行，其中结垢是影响寿命的主要因素，对水的要求比较高。锅炉用水是将水在一定的温度和压力下加热产生蒸汽，用蒸汽作为传热和动力的介质，对于低压和中压锅炉，这种锅炉对水质要求稍低；而高压锅炉对水质要求非常高。凡能导致锅炉、给水系统及其它热力设备腐蚀、结垢及引起汽水共腾现象，使离子交换树脂中毒的杂质如溶解氧、可溶性二氧化硅、铁以及余氯等都应大部分或全部出去。在锅炉水处理中，锅炉补充水的离子交换水处理是最基本和最重要的水处理方法，我单位三个电站均采用这种方法。离子交换树脂失效后必须加碱或加酸进行还原，因此产生大量的酸碱废水，直接外排不但影响环境，而且受到环保部门的监视，造成不必要的损失，直接影响经济效益。

    一、酸碱废水处理方法

    废水排放的国家标准为PH值在6.0～8.5之间，因而废水处理的基本方法：酸性水碱，碱性水加酸，即废水中和处理，使废水的PH值达到6.0～8.5之间，进行合格排放。理想的情况是采用在线处理方法，即一边排放，一边根据检测的PH值加酸或加碱，达到中性水的标准，是我们科技人员追求的目标，但由于受到来水水质以及PH值检测滞后等因素的影响，目前国内还没有成功应用的案例。我单位二电站废水处理改造前的方法基本上是按这种原理，并且采用了PLC可编程控制器，效果不理想。现在普遍采用静态处理方法，即将化学废水集中到处理池子中，当池子的液位达到一定高度时进行中和处理。

    根据阴阳床还原水的特点，阳床多于阴床，处理池中废水一般呈酸性，加适当碱进行中和即能达标。怎样加碱加多少碱，是我们研究的主要问题。

    过去的方法靠人工加碱，由于没有在线PH计，加碱过程只能凭感觉，不是加多了就是加少了。因此我单位提出对原系统进行改造，采用计算机控制加碱过程。加多少碱由计算机根据在线PH值自动进行。由于每天处理的废水量大，要求每池废水处理的时间越短越好，即要求加完碱后，池中很快混合均匀。混合的方法有：

    ①池中加搅拌机搅拌，如二电站改造前的小中和池方案；

    ②池中加爆气头进行搅拌，如一电站采取的多点加碱加爆气头方案；

    ③加循环泵使水循环，如二电站的循环管道加碱方案，碱不但在管道中混合均匀，而且经过池中的循环达到均匀。

    二、计算机控制的酸碱废水处理原理

    锅炉水处理系统的酸碱废水处理现场和操作室之间距离比较远，强电控制柜放在现场控制室，为了防止干扰计算机通过中间继电器去控制。酸碱废水处理现场由处理池、贮水池、碱罐、加碱泵、用于处理池搅拌的循环泵或风机、用于处理池和贮水池之间的倒水泵、电动阀门以及各种测量仪表组成。

    需要检测的数据：处理池和贮水池的液位、碱罐液位、管道PH值、池子PH值、外排PH值和流量。

    需要控制的设备有：循环液下泵或风机、倒水泵、加药计量泵、电动阀门原理：测量数据直接进入控制器中，各种电机的控制是由控制器的开关量输出控制中间继电器的吸合，再由中间继电器的常开触点控制现场控制柜的各回路的接触器动作，从而启动或停止各设备工作。同时接触器的一对常开触点闭合，反馈给继电器柜的输入继电器，中间继电器的触点作为控制器的开关量输入，输入给计算机用以判断设备是否可靠启动，以及判断设备的运行状态。

图1 控制系统结构图

    各设备的操作可以在三个地方操作：

    ①计算机画面上通过鼠标操作；
    ②现场控制柜面板上的操作；
    ③设备旁的操作按钮操作。

    三、控制系统设计

    3.1 系统硬件配置

    系统采用上下位机的控制方式。上位机采用工业PC机，与下位机采用485进行通信，上位机主要完成工艺流程画面的显示，实时采集各点值，并在画面上动态显示实际值，自动保存各点值，自动报警、统计打印、报表等。下位机采用***泓格的I-8811嵌入式控制器，它由各种AI、AO、DI、DO等卡件组成。其功能，现场信号经过线缆，传输到信号处理卡，处理成便于计算机处理的1～5V直流信号，A/D转换后，经过485上传给上位机。对于调节回路各回路的输入信号与上位机下传的给定信号进行比较，如果超出设定的调节偏差范围，则按照上位机下传的PID系数进行PID调节，结果经输出模块处理后去控制调节阀。