導讀

某礦井水裝置，將煤礦開采過程中的地下水處理為鹽、污泥和合格的循環水再利用。該裝置由蒸發預處理系統和硫酸鈉母液處理系統（納濾分鹽）兩部分組成。預處理系統是通過化學除雜的方式去除前端濃縮段富集的鈉、鈣、硅及有機物等雜質離子，使它們沉淀分離出來由污泥帶走，確保蒸發結晶分鹽單元的長周期穩定運行和結晶鹽品質。后工段納濾分鹽系統是通過沉淀+砂濾+超濾+納濾將緩沖罐母液中的一價和二價離子分離開來，納濾產水中以一價離子為主送至后續氯化鈉蒸發結晶系統進一步蒸發、濃縮、結晶析出硫酸鈉等；納濾濃水送至雜鹽干化系統，產生少量雜鹽，打包后集中處理。

蒸發預處理系統處理規模為160m3/h。將進入蒸發結晶前的廢水pH值調節到4，堿度降低到50mg/L左右，用以降低后續蒸發結晶單元的結垢風險；采用兩級MVR降膜濃縮工藝（圖1），實現濃鹽水的濃縮減量控制。

預處理單元來水（蒸發源水罐）由蒸發結晶單元冷凝水余熱經板式預熱器組進行加熱升溫，既能提高來水溫度、降低系統整體能耗，又能降低冷凝水溫度，確保外排冷凝水溫度在40℃以下。預熱后的濃鹽水進入1#降膜蒸發器濃縮至50%，密度達到1025kg/m3，再轉料至2#降膜蒸發器進一步濃縮，使該罐料液濃縮為23%以上、密度1050kg/m3的MVR濃縮液，出料至后續結晶系統。

蒸汽壓縮機系統機組1#、2#兩套機械蒸汽壓縮機風機539C09A/B是由威海豪頓華工程有限公司集成，由西門子電機驅動，兩套機組系統分別獨立控制。

現以1#機械蒸汽壓縮機風機539C09A為例介紹其控制流程，如圖2所示。

可以看出，蒸發濃縮段采用MVR蒸發工藝，每次開車時需要新的一次低壓蒸汽（0.33MPa、133℃）作為降膜蒸發器的熱源，1#機械蒸汽壓縮機風機和2#機械蒸汽壓縮機風機的作用是將低品質的二次蒸汽（10kPa±5kPa/98℃±2℃）壓縮為高品質的加熱蒸汽（30kPa±5kPa/105℃±2℃），達到逐步實現系統平衡的目的，待系統平衡之后，不需要或僅需要少量的一次蒸汽作為補充蒸汽。

機組主要參數包括電機軸承溫度、電機繞組溫度、齒輪箱軸振動、齒輪箱軸轉速及蒸汽壓縮機電流等，在DCS中實現控制與聯鎖。其中，電機電流信號C09A-CE和油箱壓力PS-010開關量信號直接通過現場接線箱送至控制系統，其他蝸殼振動等11個信號均集中到現場儀表箱，通過變送器轉換成4~20mA信號送到DCS。

539C09A機組風機蝸殼振動傳感器VE-010（量程0~20mm/s）檢測的是速度信號，選用德國申克B&KVIBROAS-062型產品，兩線制。振動速度信號通過現場儀表箱內的VC-920振動控制器輸出4~20mA信號到控制系統，實現檢測和聯鎖功能，如圖3所示。

圖中溫度等參數標注的數值是機組在運行過程中某個時段正常時的實際顯示值（取整），同時各參數均注明了聯鎖值，TC101即為1#機械蒸汽壓縮機風機。

539C09A機械蒸汽壓縮機風機共有電機軸承和繞組溫度、風機蝸殼溫度、齒輪箱振動和轉速、電機電流等13個聯鎖輸入信號。其中，蝸殼振動VT-010、電機電流C09A-CE和潤滑油冷卻器出口壓力都分別有3、5、15s的延時，所有檢測點實現的是單點聯鎖，保護機組安全，只要有其中任何一個信號觸發聯鎖，機組均停車。

VC-920振動控制器是用來測量、監控和顯示軸承或機殼振動的儀器，顯示的測量值即為振動速度的有效值（單位mm/s），其數值直接在顯示3位數的儀器上讀取。依據標準，連接現場振動速度傳感器，通過積分法，在振動加速傳感器投入使用時，完成相應振動速度值的轉換。為了發送超出測量值的信號，提供兩個超出總范圍的可調極限值LN1/LN2（未使用），基于短時間超出極限值，可以為每個極限值激活一個響應延遲，以便阻止故障信號出現，通過發光二極管顯示破壞極限通道；OK狀態燈正常顯示綠色，如果通道出現OK故障，OK指示的LED燈熄滅，如圖4所示。

此處，VC-920振動控制器僅作為振動變送器功能使用，是將蝸殼振動VE-010速度信號通過SIG、COM接入（有源信號24V（DC）），將mm/s速度信號轉換成4~20mA信號輸出到DCS。

VC-920振動控制器安裝在現場儀表箱，固定在現場機組旁，由于蒸汽壓縮機機組所在廠房為半封閉場所，無空調等恒溫保護設施，雖然VC920說明書上要求的環境溫度為0~5℃，但是夏天現場溫度和濕度較高，再加上控制器自身工作產生熱量，影響了控制器的使用壽命。連續運行不到1年，539C09A振動控制器便出現故障，現場VC920顯示“ヒ05”代碼故障信息，輸出超量程，觸發聯鎖，機組停車。通過查詢VC-920說明書，“ヒ05”代碼表示OK監控失效，控制器存在誤差函數，運算電路板故障，需返廠維修。同時對VE-101振動速度傳感器和回路進行檢查，結果正常。

由于沒有VC-920振動控制器備件，而且返廠維修過程漫長，為了不影響生產，保障礦井水裝置正常運行，對風機振動速度傳感器和信號傳輸方式進行改造，取消原現場VC-920振動控制器。

原振動速度傳感器B&KVIBROAS-062，兩線制，傳輸信號為速度信號，通過現場VC-920振動控制器轉換成4~20mA信號后送到DCS。

改造后使用一體化振動速度傳感器177230-01-01-CN，美國本特利產品，兩線制，通過一體化變送器直接將4~20mA信號傳輸到DCS。所不同的是，DCS輸出端子板應接有源節點，給現場供24V（DC）恒流源。

TUA711-AIO16為16路模擬量轉接端子板，主要使用在采用轉接方式接線的場合，配合MB745-S11基座使用，可接入一塊非冗余的模擬量輸入卡AI713或模擬量輸出卡AO713；配合MB746-S11基座使用，可接入一對冗余的AI713或AO713。端子板采用DIN導軌方式安裝，支持單邊進線，通過模塊DB37接口，將現場信號送到AD轉換器（控制系統的設備元件）。

原VE-101振動速度傳感器到MV920振動控制器之間的信號傳輸為振動速度信號，通過MV920后轉換成4~20mA信號到TUA711-AIO16轉接端子板，經DB37電纜線實現與模擬量輸入卡AI713的連接后，進DCS（本裝置未使用安全柵），傳感器接線如圖5所示。

針對以上分析主要對兩個方面進行技術改造：一是現場側將VE-101振動速度傳感器信號改造成一體化帶變送的4~20mA信號（VT-101），現場取消了VC-920振動控制器，僅利用現場的接線端子板，現場不再對傳感器供電；二是需要DCS側給現場振動傳感器提供24V（DC）配電，以完成信號由現場傳輸到控制系統的工作。由于VC-920振動控制器輸出到DCS的是有源信號（無需系統再提供電源），所以DCS側不需考慮配電，應接無源節點。改經造VT-101傳感器的接線如圖6所示。