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火電廠輔助系統(車間)集中監控方案研究與應用

發布時間:2012-06-14 16:17:22 編輯: 瀏覽次數: 打印此文

引言
   
各輔助系統(車間)物理位置相距較遠,傳統控制方式相對獨立,網絡連接形式多樣,因此,給監控和管理帶來了不便。近幾年來由于控制技術的不斷發展,管理理念的不斷更新,火電廠對輔助系統的監控系統提出了更高的要求:既要減少投資,又要提高輔助系統(車間)的控制水平。因此,輔助系統的控制應通過加強管理,減少值班點等措施來提高電廠輔助系統(車間)的管控一體化水平。
一、輔助系統(車間)控制現狀
    2000年燃煤示范電廠及新頒布的《火力發電廠設計技術規程》對輔助系統(車間)的控制方式提出了新的要求,即相鄰的輔助生產車間或性質相近的輔助工藝系統宜合并控制系統及控制點,輔助車間控制點不宜超過三個(輸煤、除灰、化水),其余車間均按無人值班設計。PLC+上位機的控制技術由于加強了獨立系統運行的安全性和可靠性,因此輔助系統(車間)普遍采用這種控制方式。輔助控制系統的現狀可以大致歸納如下:
    (1)
輔助控制系統大部分采用3套以上PLC+上位機組成,值班點較多。
    (2)
一些工藝設備自帶小型PLC進行控制,形成獨立控制系統。
    (3)
輔助控制系統往往由不同的廠家供應,造成設計風格各異并且各個控制系統的PLC種類、CPU及卡件型號不統一。
    (4)
主要輔助系統如輸煤系統、燃油泵房、除灰除渣系統、化學水處理系統、循環水系統等需提供專門的控制室并配備一定數量的運行人員進行值班操作。
    (5)
各個控制系統相互獨立,系統信息與各主控室之間幾乎沒有信息交換。
   
因此,輔助系統(車間)的控制現狀給運行和維護帶來以下一些問題:
    (1)
分散的控制室不僅增加投資和運行維護費用(如裝潢、空調等),并且不易管理。
    (2)
值班人員偏多。一般機組主控人員每臺機組配備5人,外圍設備值班人員可以配備15人左右。
    (3)
各個輔助系統(車間)與主控室的信息交換極少,主控室對輔助系統(車間)的控制要求往往通過電話方式聯系,這種方式極其不便并且缺乏及時性。
    (4)
各個輔助控制系統采用不同的軟硬件,給備品備件管理、人員培訓及維護造成一定的難度。
二、輔助系統(車間)集中監控方案的研究
2.1
輔助系統(車間)集中監控點設計
   
《火力發電廠輔助系統(車間)熱工自動化設計技術規定》DL/T52272005中第4.1.8條明確指出輔助(系統)車間宜采用PLC控制,經技術經濟論證也可采用小型DCS或專用控制器。因此從技術角度出發,輔助系統(車間)集中監控采用PLCDCS均可實現。根據《火力發電廠輔助系統(車間)熱工自動化設計技術規定》輔助系統(車間)可考慮設置2個值班監控點和4個后備監控點。
   
一個監控值班點設在單元機組集控室內,配置3套輔助車間控制系統操作員站(報表打印機2),監控對象為水務系統,今后根據需要也可操作灰渣等系統;另一個監控值班點設在脫硫控制室,配置3套輔助車間控制系統操作員站(報表打印機2),脫硫工程師間配置輔助車間控制系統工程師站1套,SIS接口機1臺,監控對象為輸煤、除灰渣系統。4個后備監控點按無人值班考慮,分別為化學水處理后備監控點、輸煤后備監控點、灰渣后備監控點、凝結水精處理后備監控點。后備監控點用于調試、檢修及試運行期間的操作,應具備針對本系統的獨立監控能力與組態調試能力?;以髠浔O控點和凝結水精處理后備監控點各設2套操作員站,其它后備監控點各設1套操作員站,操作員站應具有工程師站的功能。無論是輔助車間集中控制系統的值班監控點操作員站,還是后備監控點操作員站都可以監控整個輔助車間,實際監控范圍根據權限設置確定。
2.2
輔助系統(車間)集中監控網絡設計
2.2.1 集中監控網絡技術要求
   
由于輔助系統(車間)物理位置分散、距離較長,其網絡交換機必須冗余配置,能夠保證在任一路網絡連接發生故障的情況下由備用回路自動連接,在此過程中不會造成數據丟失和數據變化。各輔助車間子控制系統能獨立工作以保證各系統車間和設備的安全。輔助系統(車間)集中監控系統具有診斷功能,具有高度的可靠性。當2個集中監控點以及網絡發生故障時,下層的后備監控點能進行監控,能保證各輔助系統安全、正常工作。
2.2.2
集中監控網絡設計
   
輔助系統(車間)集中監控網的監控分以下三層:
   
第一層:4個后備監控點控制網。該層用于系統啟動、初期調試、初期運行和故障時使用。在后備監控點各配置兩臺帶光纖上傳接口的分支交換機,每個系統的上位機/服務器各插兩塊PCI 100M以太網網卡,控制器配置有冗余的以太網接口,并且分別接入不同的交換機。
   
第二層:輔助系統(車間)集中監控網。在輔助系統(車間)集中控制值班監控點,配置兩臺冗余的光纖主交換機,操作員站及工程師站、數據服務器各插兩塊PCI 100M以太網卡,并且分別接入不同的光纖主交換機。采用光纖、光纖主交換機、操作員站構成第二層監控系統。
   
第三層:輔助系統(車間)集中監控網信息系統通過防火墻及網關計算機連接至SIS,網關計算機具有網絡隔離作用,能夠保證輔助系統(車間)SIS發送實時數據,同時不影響輔助車間集中控制網本身的控制功能。
2.2.3
集中監控網絡拓撲結構
   
常見的網絡拓撲結構主要有總線型拓撲、星型拓撲、環型拓撲及混合型。輔助系統(車間)集中監控網絡采用混合型網絡,先形成子網(例如水網、煤網、灰網),然后子網交換機與主交換機連接。在工程應用中采用混合形拓撲結構,可以克服一般星形拓撲結構、環形拓撲的缺點,使網絡的可靠性、擴展性、穩定性和安全性大幅提高,同時提高網絡性價比。
2.3
輔助系統(車間)集中監控的電源和接地設計
2.3.1
控制系統電源設計

 

為保證控制系統能安全可靠地運行,水務、輸煤、除灰渣系統應分別擁有獨立的供電電源裝置。由于集中控制室遠離各工藝系統,因此也配置了獨立的供電電源裝置。輔助系統(車間)的廠用電源控制在主機公用DCS中統一控制??刂葡到y電源配置時必須考慮在系統外部電源丟失后,仍然能夠維持控制系統1個小時的正常供電。每套電源裝置要求接受2路不同段400VAC供電,通過電源柜內的電源切換裝置(優選UPS電源)后,向設備供電。各供電裝置不僅要滿足各自控制系統的供電需要,還要滿足相關控制設備的供電(例如:電磁閥箱、化學分析儀表等),并留有40%的余量??刂葡到y電源供電范圍包括:控制系統設備(控制器、I/O卡件、網絡設備、操作站等)、電磁閥箱、變送器、分析儀表等。
2.3.2
輔助系統(車間)集中控制接地設計
   
由于整個輔助系統(車間)集中監控分布范圍廣,不宜采用集中接地。接地點可考慮采用等電位接地方式,單點接地直接匯入各電氣接地網上。這樣即使在出現雷擊或發生電氣短路時,在控制系統內部設備間也不會產生接地點間的電勢差,損傷設備,危害人身安全;各遠程柜及子系統間采用光纖連接,實現完全的電隔離,即使由于接地電阻不同,造成地電位不等,也不會對控制系統產生影響。在控制機柜中應分別設有接地銅排,每個模件機架、電源機架都應配有一個接地端子,接地點匯集于機柜內的接地銅排,然后再與電氣接地網相連。接地電阻要小于5歐姆,屏蔽電纜的屏蔽接地在控制機柜屏蔽地銅排,確保一端接地。水網、煤網、灰網及遠程站之間應通過光纜連接,使各子系統間完全實現電隔離,防止接地點電勢差對系統設備正常運行的影響。
三、輔助系統(車間)集中監控的應用及發展前景
   
輔助系統(車間)集中控制涵蓋的控制子系統劃分如下:
    (1)
綜合泵房、供氫站配置一套控制子系統;
    (2)
工業廢水處理、循環水加氯、渣水加阻垢劑、生活污水處理及煤泥廢水處理各配置一套控制子系統;
    (3)
凈水處理、化學除鹽及再生系統配置一套控制子系統; 
    (4)
每臺機組的凝結水精處理及再生設備、汽水取樣加藥系統共配置一套控制子系統,合計兩套。

    (5)
輸煤系統配置一套控制子系統;
    (6)
每臺機組除渣系統共配置一套控制子系統;
    (7)
每臺機組除灰系統共配置一套控制子系統;
    (8)
每臺機組電除塵系統共配置一套控制子系統;

    (9)
灰庫區配置一套控制子系統。
    
系統采用DCS實現了輔助車間集中監控一體化。減少了值班監控點(控制室)和運行人員配置,減少了投資。從系統上實現真正的邏輯集中,提高全廠的自動化水平,為以后新建電廠的發展指明了方向。

 

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