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1、火电厂辅助车间系统集中控制方案探讨（一）火电厂辅助车间系统集中控制方案探讨（一）时间:2013-06-06 11:19来源:未知 作者:彭昕，周程放 点击: 42 次 一、概述当今大型火电机组炉、机、电的运行和管理水平不断提高，分散控制系统 (DCS)和可编程控制器(PLC)在火电厂自动化控制中已得到大量应用，其极高的 可 靠性、丰富的控制功能和对运行操作的简化为减员增效提供了诸多的方便， 并取得了良好的效果，这些都极大地提高了电厂的运行、管理水平。随着电子 与信息技 术、控制技术的不断发展，以及电力生产竞争机制逐步形成，火电厂 辅助生产系统的自动化设计正面临着如何适应技术发展潮流，改进现有管
2、理方 式，进一步降低运 行费用，提高经济效益的问题。许多新建工程，尤其是 2000 年以后新建的电厂，提高全厂运行、管理水平、 减员增效的思想贯穿着整个设计过程。火力发电厂热工自动化的设计重点已经 不仅局 限于主厂房，人们也越来越重视提高辅助车间(系统)的自动化水平，合 理地按工艺系统或地理位置设计控制系统或控制点，实现全厂 CRT 监控，提高 系统运行的 安全性和经济性，极大地增强电厂的市场竞争力，这些成为了电厂 自动化设计的发展方向。此外，提高辅助系统的自动化水平，在辅助车间采用 DCS 或 PLC 控 制，也为实现全厂监控和管理信息系统网络化提供了条件。二、辅助车间系统控制的现状和前景目
3、前许多大型火电厂根据各自的情况，不同程度的考虑并采取了提高辅助 车间控制水平的措施，如:除灰、补给水处理、凝结水精处理、废水、输煤等较 复杂或操作 设备较多的辅助系统均采用 PLC+CRT 站的监控方式。循环水泵房设 备的控制由主机 DCS 完成;汽水分析采用计算机(数据采集系统)代替原来的常规 二次仪 表等等。但各控制系统的监控大多相互独立，无法充分发挥计算机控制 的优势，没有充分考虑到资源的共享;控制系统设备型式多样性，生产维护不够 方便。同时， 辅助车间的控制方式采用车间集中控制方式，这也存在着许多缺 点:各辅助车间都设有控制室，每个车间都需要固定的数名运行值班员，不仅运 行管理不能集中
4、，而 且造成暖通等附属设施设置繁多，也需要增加相应的建筑 设施，从而造成人力、物力资源的浪费。发达国家火力发电厂控制目前已基本达到全厂管控一体化的阶段，如德国 尼德豪森电厂、德国黑泵电厂、日本矶子电厂等均采用机炉电及辅助系统集中 监控方式，两 台机组和辅助系统合用一个控制室。进入 21 世纪以来，随着国 内电力体制改革，实行“厂网分开、竟价上网“已成为发展趋势，我国工业系统 也正从盲目的大而全 逐步间内部挖潜，提高经济效益的方同发展。趋势表明， 我国电力企业主要会从两个方面着手，一是提高工艺设备本身的经济性及可靠 性，二是实现减员增效。当 前，电力系统开展了设备达标、创一流活动，设备 的经济性
5、和可靠性有明显提高，与国外电站主要的差距逐渐从设备水平上转向庞大的员工队伍，因而减员增效成为 各电厂的奋斗目标。近年来，国内大型机组(60OMW1O00MW)火电厂的对辅助车间的控制和管 理提出了新的要求。若仍按照以前的做法，则是较为分散的控制室，这样不易 于管理，控制室运行人员工作量偏少，总体人员数偏多;各个控制系统大都采用 不同的硬件和软件，给备品备件管理、人员培训及维护等造成了一定的难度， 客观 上对电厂管理工作造成了压力。针对大型火电厂辅助车间控制点多的特点， 要实现减员增效，只有采用集中控制方式，并在控制策略上精心研究，不断采 用新技术， 使复杂工艺简单化，这样才能提高自动化程度，逐
6、步减少运行人员， 降低投资及运行成本。鉴于 2000 年示范电厂模式设计的要求以及在新版火力发 电厂设计技术 规程中明确提出:“火电厂相邻的辅助生产车间或性质相近的辅助 工艺系统宜合并控制系统及控制点，辅助车间控制点不宜超过三个(输煤、除灰、 化水)，其余车 间均按无人值班设计“。因此，实现全厂辅助车间集中控制，甚 至全厂集中控制也是顺应时代的发展。从技术角度看，随着计算机控制技术、计算机网络技术、计算机软件技术 和大屏幕技术的迅速发展，特别是以工业以太网为代表的网络技术已经在工业 控制的应用中 取得了良好的效果，为当前辅助系统采用集中控制方案创造了充 分条件。随着自动化装置和控制系统的发展大
7、趋势，近年来，热工自动化技术 也得到了迅速发展，一 些老厂已经着手进行水、灰、煤集中控制的改造;新建 电厂从早期设计阶段就已经开始考虑辅助车间集中控制方案并逐步予以实施。 为了适应时代的发展，实现辅助 车间集中控制，已经成为火力发电厂辅助系统 控制的方向。 三、各辅助车间系统分析 3.1 大型火电厂辅助车间的控制系统主要包括循环水泵房控制:循环水泵房包括循环水泵、旋转滤网和冲洗水泵等，有少 量工艺设备和过程测点。其 I/0 点不多，控制要求高，与机组运行管理有关系。脱硫单元机组控制:脱硫单元机组控制包括烟道系统、烟气吸收系统、吸收 塔系统和浆液疏排系统等，有较多的工艺设备和过程测点。其 I/0
8、 点多，控制 要求高，与脱硫公用部分有联系，与机组运行管理有一定关系。脱硫公用部分控制:脱硫公用部分包括石灰石的输送和制浆系统，有较多的 工艺设备和过程测点。其 I/0 点多，控制要求高，与脱硫单元机组部分有联系， 与机组运行管理有一定关系。空压站控制:空压站为主厂房设备提供可靠的仪用和检修气源，包括空压机及其干燥器、储气罐及阀门等。其工艺系统简单，I/O 点较少，与机组运行管 理关系较为密切。燃油泵房控制:燃油泵房设备远离厂房，是一个独立的生产车间。其 I/0 点 较少，与机组的控制关系较为密切，可靠性要求也较高。凝结水精处理系统控制:凝结水精处理系统大多由高速混床、再循环泵和公 用再生系统
9、的阳、阴树脂分离再生罐、树脂存储罐、混脂罐及酸碱设备、冲洗 水泵等组 成。系统中的设备大都是周期性工作的，需要定期对他们进行还原或 再生。其 I/0 点较多，控制水平要求较高，与机组运行管理无密切联系。全厂性公用水系统控制(包括锅炉补给水、工业废水、综合水泵房、循环水 加氯间等):锅炉补给水系统(反渗透)包括超滤预处理系统、一级反渗透系统、二级反 渗透系统、电除盐系统、除盐水储存系统等。其 I/0 点多，控制要求高，与机 组的控制有少量联系。废水系统一般包括废水贮存池、输送泵、加药设备、计量设备、风机等。 废水系统工艺系统简单，I/0 点较少，与机组的控制无密切联系。综合水泵房包括工业水泵、消
10、防水泵、生活水泵等。其 I/0 点不多，控制 要求不高，除工业水泵与机组运行有联系外，其余水泵与机组控制无密切联系。循环水加氯系统 I/0 点不多，控制要求不高，与机组的控制无密切联系。制氢站控制:制氢站 I/0 点不多，控制要求不高，一般控制系统随主设备一 起成套配供，与机组的控制无密切联系。除灰渣控制:除灰系统包括除灰空压机系统;电除尘器下的灰斗，仓泵，输送 风机，流化风机及加热器，灰库及其附属设备，输送管道，气动阀门等。其工 艺系统复杂，I/0 点多，控制水平要求高，与机组运行管理关系较为密切，也 有相对独立性。 除渣系统包括炉底渣设备，公用水设备(如浓缩机、冲洗水泵)等。其工艺简单，I
11、/0 点不多，控制水平要求高，与机组运行管理关系较为密切，也有相 对独立性。输煤控制:该系统控制、检测主要对象为:皮带机、斗轮堆取料机、碎煤机、 除铁器，滚轴筛、取样装置、犁煤器、电子皮带称以及皮带机的保护等。输煤 系统与其 它辅助系统相比，设备分散，分布面广。其工艺复杂，I/O 点多，控 制水平要求高，与单元机组运行管理无密切联系。3.2 辅助车间系统集中控制典型方案介绍通过上述对大型人电厂辅助车间和附属生产系统的分析，遵循辅助车间控 制的发展方向，同时根据不同的辅助系统的工艺特点、相互关系、地理位置以 及电厂的管理等情况进行分析，我们提出三个典型的辅助车间集中控制方案。3.2.1 辅助车间
12、系统集中控制方案一本方案的网络概貌图如下：该方案具有以下特点:全厂辅助车间的控制系统(包括脱硫控制系统)组成一 个完整的辅助系统集中控制网络，使全厂自动化控制系统的结构清晰、功能明 确。根据 辅助系统的地理位置不同，在灰、渣、输煤、脱硫区域设置一对冗余 分支交换机，在燃油、水系统区域设置一对冗余分支交换机，各辅助车间系统就近接入辅助系统 集中控制网络，使辅网的网络连接更为简洁，既能减小网络 的敷设施工量也可以使光缆的长度减少。 运行人员可在集中控制室内的辅助系统集中控制网络操作员站上对各系统 进行集中监控。由于辅助车间设备分散，分布面广，为了系统调试和启动初期 方便，在就地预留了各辅助系统的工
13、程师站接口。在网络故障和初期调试时， 可使用便携式工程师站在就地调试、操作。整个辅助控制系统具休设置如下:辅助系统集中控制网络采用冗余以太网，设置两台互为冗余的实时数据库 服务器，设一台辅网工程师站，在集中控制室中设置 5 台操作员站。循环水泵房控制:循环水泵房现场无人值班，其监控功能由单元机组的 DCS 控制系统实现监测、联锁和遥控启停功能。脱硫系统控制:脱硫系统控制采用冗余 PLC 控制，纳入辅助系统集中控制网 络。控制机柜设置在脱硫综合楼，就地不设控制室。空压站控制:空压站现场无人值班，空压机及无热再生干燥装置均自带程控， 压缩空气系统在此基础上，分别由两台机组的公用 DCS 控制系统实
14、现监测、联 锁和遥控启停功能。燃油泵房控制:纳入辅助系统集中控制网络，采用冗余 PLC 系统实现对油泵 房系统的控制。控制机柜设置在燃油泵房内，就地不设控制室，无人值守。虽 然以往大 多工程采用远程 I/0 将其纳入#1、2 机组 DCS 公用网络并且仅在机组 操作员站上监控，但在#1、2 机组全部停修时将无法监控，将对以后扩建的机 组运行产 生影响，因而采用独立的 PLC 系统并设在全厂性的辅助网络上更合理。凝结水精处理系统控制:纳入辅助系统集中控制网络，采用冗余 PLC 系统实 现对凝结水精处理系统的控制。控制机柜设置在主厂房内公用电子设备间，就 地不设控制室，无人值守。取样加药系统作为凝
15、结水精处理控制系统的远程 I/0。全厂性公用水系统控制:锅炉补给水系统、工业废水处理系统、综合水泵房均纳入辅助系统集中控制网络，采用 PLC 控制。控制机柜设置在各自车间，就 地不设控制室，无人值守;在全厂性公用水系统内的子系统还可适当采用远程 I/0，共用 PLC。制氢站控制:纳入辅助系统集中控制网络，采用 PLC 控制。就地不设控制室， 无人值守。 除灰渣系统控制:纳入辅助系统集中控制网络，采用冗余 PLC 系统实现对气 力除灰系统、除渣系统等的控制。控制机柜设置在除灰设备间，就地不设控制 室。输煤系统控制:纳入辅助系统集中控制网络，采用冗余 PLC 系统实现对输煤 系统的控制。控制机柜设
16、置在输煤配电间，就地不设控制室。3.2.2 辅助车间系统集中控制方案二本方案的网络概貌如下:该方案具有以下特点:全厂公用性辅助车间的控制系统组成一个完整的辅助 系统集中控制网络;使全厂自动化控制系统的结构清晰、功能明确。根据辅助系 统的地理 位置不同，在灰、渣、输煤、脱硫区域和燃油、水系统区域分别设置 一对冗余分支交换机，各辅助车间系统就近接入辅助系统集中控制网络，使辅 网的网络连接更为 简洁，既能减小网络的敷设施工量也可以使光缆的长度减少。运行人员可在集中控制室内的辅助系统集中控制网络操作员站上对各系统进 行集中监控。由于辅助车间设备分散，分布面广，为了系统调试和启动初期方 便，在就地预留了各辅助系统的工程师站接口。在网络故障和初期调试时，可 使用便携式工程师站在就地调试、操作。 整个辅助控制系统具体设置如下:辅助系统集中控制网络采用冗余以太网，设置两台互为冗余的实时数据库 服务器，设一台辅网工程师站，在集中控制室中设置 4 台操作员站。循环水泵房控制:同方案一。脱硫系统控制:这里需要特别说明的是，脱硫系统作为一个新型环保技术， 近几年来才在火电厂的建设中大量应用。在常规的电厂设
