引言
火电厂，作为全球能源供应的主要支柱，核心在于高效、可靠地将燃料能源转化为电能。这一过程中，水起到了举足轻重的角色。不仅仅是作为热交换介质，还在多个关键步骤中涉及水质的严格控制与处理。对水质的要求严格至每一个细节，因为即使微小的差错也可能导致设备损坏或更为严重的后果。因此，火电厂如何确保水处理的准确性和高效性是至关重要的问题。近年来，PLC控制技术的引入为这一挑战提供了新的解决路径，它以其独特的功能、稳定性和编辑性为火电厂水处理系统带来了前所未有的自动化和准确度。
1 电厂水处理系统概述
火电厂的工作原理主要基于使用锅炉将水加热至高温蒸汽，从而驱动汽轮机旋转，进一步通过发电机产生电力。这实质上是一个通过多种设备将燃料能量转换为电能的过程。在此转换过程中，水的角色极为关键。
在电厂的整体操作中，一个初始步骤是对原生水进行预处理，包括沉淀和絮凝，以去除大多数杂质。接着，进行补充水处理，此时主要是从前一步骤得到的水中去除盐分和碳酸盐，实现更为细致的水处理。经过这些精细处理后，水质通常会达到一个较高的标准。之后的步骤涵盖了凝结水处理和废水处理。在所有这些处理过程中，对水质的标准都非常高。不合格的水质可能导致设备或管道的腐蚀，极端情况下甚至可能危及整个机组的安全操作，同时还可能引起环境问题。因此，电厂的水处理系统对于整体运行至关紧要。
2 PLC控制技术概述
2.1 PLC控制原理
可编程逻辑控制器（PLC）已逐渐成为现代工业控制的核心组件。与传统的机械或硬线控制器不同，PLC结合了高度集成化和智能化，使其在处理复杂的控制任务时更为高效和灵活。PLC内部拥有内存模块，能够存储程序和实时数据；输入/输出接口则为PLC与外部设备间的通讯桥梁，保证了实时数据的收集和指令的输出。其编码部分确保了高效的程序解析和执行，而中央处理单元（CPU）则是系统的大脑，对信息进行快速处理和判断。此外，电源模块保证了设备的稳定运行。整体上，PLC通过与外部接口的连接，接收编程信息，然后根据这些程序指导进行操作，使得控制任务更为智能化和精确。
2.2 PLC控制的流程
PLC的工作流程精确而有序。首先，其编码部分从I/O口接收外部信息。这些信息可能来自各种传感器、开关或其他输入设备，它们为PLC提供了操作环境的实时反馈。经过编码部分的解析后，这些数据被传送到CPU。CPU, 作为PLC的核心，不仅仅是进行简单的数据处理。它负责数据的计算、分析、并根据预存程序判断应如何响应。例如，它可能需要处理机器的运行数据、解读开关的状态或执行复杂的算法来判断接下来的操作。在得出结论后，CPU会通过输出接口发送相应的控制指令，驱动外部设备执行特定动作。总的来说，PLC所提供的控制流程不仅仅是单一的反应，而是一套超越了传统控制界限的智能控制策略，确保了操作的准确性和效率。
2.3 PLC控制的特点
(1) 功能卓越：PLC配备了专用的输入输出通道，反应迅速，并且拥有出色的抗干扰性。
(2) 操作简便：使用PLC时，操作者并不需要高度的专业技能。在实际应用中，控制模式可以轻松地进行调整。
(3) 高度稳定：凭借其卓越的抗干扰性，只要外部环境和组件无故障，PLC可以正常运行超过20000小时。
(4) 编程灵活：这是PLC的一个显著特点。在操作过程中，专业人员可以随时编辑或修改程序，对各个功能模块进行设置。而用户也能根据不同的实际环境，轻松切换控制策略。
3 PLC控制技术在火电厂水处理的应用
3.1 生水预处理控制
在火电厂的水处理系统中，生水预处理是至关重要的第一步，旨在为后续过程提供高质量的水。PLC控制技术在此阶段的应用为该过程带来了明显的效益，确保操作的准确性、效率和连续性。
（1）沉淀与絮凝控制
沉淀和絮凝是生水预处理的两个核心过程，通过这两个步骤，可以有效地去除水中的悬浮颗粒和其他大颗粒杂质。利用PLC控制技术，我们可以精确地控制加药量，调整搅拌速度和时间，从而保证絮凝效果的最优化。对于沉淀池的控制，PLC可以自动调整进水流量和水位，确保沉淀效果的稳定和连续。此外，通过对沉淀和絮凝过程中的各种参数（如pH值、温度和搅拌速度）进行实时监测和调整，PLC确保了水处理过程的高效运行和出水质量的一致性。
（2）过滤过程控制
过滤是继沉淀与絮凝后的另一个关键步骤，它进一步净化水，去除细小的颗粒和有害物质。使用PLC控制技术，我们能够实时监测和调整过滤器的工作状态，如流量、压力和过滤时间，从而确保最佳的过滤效果。例如，当检测到过滤层的压差增大时，PLC系统可以自动触发反冲洗程序，清除过滤器中的堆积杂质，维持过滤效率。此外，通过与其他传感器和设备集成，PLC可以自动判断过滤材料的磨损或损坏，并发出更换或维护的提醒，确保整个过滤过程的持续、稳定和高效运行。
3.2 补给水处理控制
在火电厂的运行中，补给水的质量是关键，因为它直接影响到锅炉、汽轮机和其他关键设备的效率和安全性。补给水的处理主要目标是确保其纯净和化学稳定，这样可以最小化腐蚀和沉积的风险。PLC控制技术在此方面的应用加强了处理过程的精确性和可靠性。
（1）除盐过程控制
在火电厂的补给水处理中，除盐是至关重要的一步，它确保水中的离子浓度维持在适当的水平，从而避免设备的腐蚀和积垢。通过应用PLC控制技术，可以实时监测水中的电导率、pH值和温度，这些参数是判断除盐效果的关键指标。PLC不仅可以自动调整相关设备的工作参数（如反渗透膜的流速和压力），还可以控制再生剂的加入量，以确保离子交换树脂的有效再生。此外，当检测到设备的异常运行或水质不合格时，PLC可以自动采取纠正措施或发出报警，确保补给水的连续和高质量生产。
（2）除碳过程控制
除碳过程是为了去除水中的游离和结合CO2，这些CO2会导致水的酸度增加，从而增加腐蚀的风险。PLC在此过程中的应用主要集中在对碱液的精确投加，以中和水中的酸性物质，从而提高pH值。通过PLC系统，我们可以实时监测补给水中的pH值和碳酸根浓度，并根据这些数据自动调整碱液的投加量。此外，PLC还能控制加热和通风设备的运行，从而加速CO2的去除。通过与其他传感器和分析设备的集成，PLC确保了除碳过程的准确、高效和安全运行，从而确保补给水的稳定性和长时间的安全使用。
3.3 凝结水及废水处理控制
火电厂的水处理系统不仅仅涉及前期的预处理和补给，还需要确保凝结水的回收利用和废水的有效处理，以确保环境的可持续性和操作的成本效益。通过PLC控制技术，凝结水和废水处理过程变得更加高效、准确和自动化。
（1）凝结水处理
凝结水是锅炉蒸汽冷却后产生的，其纯净度非常高，但由于与系统中的杂质接触，可能被污染。PLC在凝结水处理中的应用主要是监测其水质，例如电导率、pH值和含氧量，并根据检测结果自动调整处理参数。例如，当探测到凝结水中氧含量超标时，PLC可以自动控制脱氧设备，如脱氧塔，确保其高效运行。此外，PLC还可以控制过滤设备和离子交换设备，以去除凝结水中的悬浮物和离子。通过这些处理，凝结水可以再次用于锅炉补水，从而减少新鲜水的需求并降低处理成本。
（2）废水处理
火电厂在日常运行中会产生一定量的废水，包括吹扫废水、化学清洗废水和其他工艺废水。这些废水不能直接排放，必须经过处理达到环保标准。PLC在废水处理中的角色是控制各个处理单元的操作，如沉淀池、气浮池、生物处理装置和滤膜系统等。例如，PLC可以根据废水的浓度、pH值和其他指标自动调整沉淀剂和絮凝剂的投加量。同时，PLC还可以控制各个设备的启停和运行参数，以确保废水处理过程的连续性和稳定性。此外，PLC还具有数据记录和远程监控功能，可以帮助操作员及时发现和处理故障，确保废水处理系统的高效和安全运行。
4 结语
在火电厂中，水处理系统的重要性不容忽视。随着技术的进步，PLC控制技术已成为火电厂水处理系统中不可或缺的一部分。它不仅优化了操作，降低了错误率，而且提高了整体效率。尤其在处理凝结水和废水的过程中，PLC的引入确保了水资源的最大化利用和环境的保护。这种整合技术的实践不仅为火电厂提供了新的运营视角，还为未来能源产业提供了可持续性和环境友好性的新思路。
参考文献
[1]廖华丽,周伟军.PLC控制在火电厂水处理的应用与研究[J].科技资讯,2019,17(12):29+31.
[2]刘兴华. 基于国产化PLC的火电厂水处理控制系统研制[D].西安电子科技大学,2023.