综合利用电厂数据采集与分散控制技术研究与应用华聚能源公司科学技术研究成果验收材料yanshoucailiao yanshoucailiao 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造1 目 录一、任 务 的 提 出 ...........................................................................................1二、改 造 方 案 设 计 .....................................................................................5三、方 案 实 施 ...............................................................................................22四、运 行 报 告 ...............................................................................................25五、效 益 分 析 ...............................................................................................27六、应 用 推 广 前 景 ...................................................................................29七、附录 .............................................................................................................35 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造1 一、任 务 的 提 出 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造2 华聚能源南屯分公司（原南屯煤矸石热电厂）是原煤炭部 1985 年批准的煤矸石发电、供热、综合利用节能项目，为全国首批煤矸石电厂。
其中 3 台锅炉均为江西锅炉厂生产的 JG—45/3.82—M 型流化床锅炉，3 台汽轮机为青岛汽轮机厂生产的 C6—3.43/0.49 型抽汽式汽轮机，总装机容量3×6MW 1991 年 2 月投产运行以来，取得了可观的经济效益和较好的社会效益，为保证矿井生产及矿区人民生活用电，促进非煤产业的发展，缓解就业矛盾，减轻环境污染作出了贡献但随着时间的推移，设备老化，电厂的其常规控制系统日益显现出如下问题：1、品种繁多、设备可靠性差、维护量大、可用性低、监控覆盖面不够；2、运行人员不易全面及时监视、控制过程工况，影响机组的安全、稳定、经济运行；3、自动投入率低（一般为 50%左右）、监视准确性差而且当机组运行状况不稳时，无短时详细真实的数据记录作为分析依据；4、测点布置有待完善，不能完全反映机组运行状况；5、辅机联锁和保护采用硬接线方式，动作正确率低，可靠性差，维护工作量大；6、控制室分散，不利于集中控制以及机组之间的协调运转，使得运行值班人员多，负担重近几年，由于电子技术和计算机技术的飞速发展，以计算机为核心的分散控制系统（DCS） ，其准确性、稳定性和可靠性是常规机械仪表装置所无法比拟的。
DCS 在我国大中型火电厂机组上已得到广泛而成功的应用 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造3 采用 DCS 大大提高了机组自动化水平，使运行人员能及时、准确、全面地监视和控制机组的运行工况，是保证机组安全经济运行不可缺少的条件和手段同时 随着企业的发展，提高热工自动化水平是创一流电厂、实现文明生产的要求，而一流管理水平的硬件保证就是性能稳定可靠的设备，先进可靠的热控系统是电厂安全、经济运行的重要保证 随着市场经济的推动以及集团公司改革的步伐不断前进，为了提高电厂自身的竞争能力，则必须在节能降耗和减人增效上下功夫，这也要求将先进的自动化装置和控制策略引入小热电厂自动化系统，以适应竞争的局面热电厂是污染大户，在可持续发展战略的指导下，对热电厂的污染控制和监督能力必须提高自动化系统必须在提高燃烧效率、降低可害气体方面发挥作用，并且进行实时的监测，为检查锅炉污染物的排放量提供准确、可靠的数据，也为环保部门进行监督提供有力的依据 过去检查是按计划进行，今天要求按机组运行状态进行检修，以充分发挥机组可能运行的时间，节减检修费用，这就要求自动化系统为预测检修提供准确可靠的运行数据和状态，以便确定检修时间。
综上所述，对热电联产机组采用先进的自动化控制是现代化电厂的必然要求 采用 DCS 可使机组控制达到如下水平： 真正实现以 CRT 为中心的机组监视和控制，在机组启停工况时，根据人工指令自动完成工艺系统或辅助的程序启停；在机组异常工况时可自动报警，进行联锁保护，确保机组安全，机组发生事故后，可对事故进行追忆；在机组正常运行时，对有关参数进行扫描和数据处理，定时制表， 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造4 实现自动调节，消除运行过程中产生的各种扰动，协调控制并维持机组应达到的各项运行参数，以满足用户对机组的负荷要求； 在少量值班人员的就地配合下，在集控室内实现机组的启停操作和正常运行 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造5 二、改 造 方 案 设 计 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造6 〈一〉 、南屯分公司系统现状锅炉系统现状：南屯分公司锅炉为 SHF35－39/450 型沸腾炉，江西锅炉厂 1989 年制造；1991 年 2 月投运。
设计蒸发量 35t/h，汽包工作压力 4.31MPa，过热器出口工作压力 3.82MPa，设计热效率 73％，额定蒸汽温度 450℃燃料为低位发热量在 11333kJ/kg－12500kJ/kg 之间的劣质煤（矸石） ，燃料灰份高达 50％，目前存在以下主要问题：1. 锅炉出力下降，热效率降低，运行成本高锅炉出力达不到设计要求，加上多年运行，埋管、对流管等受热面毁损，部分区域堵管率达 20％锅炉效率低，耗煤量大，发电标煤耗高达 700g/kWh2. 运行周期缩短，安全稳定性差经常发生受热面泄漏和爆管，锅炉平均运行周期短经检修后性能未见明显改善，炉墙的严重变形，受热面的频繁泄漏已严重影响锅炉的安全、稳定运行，更无法保证机组满发和冬季供热,影响矿区的供电、供热3. 锅炉检修费用高由于锅炉故障频繁，大修周期缩短，基本上 2 年一次，每次停炉50 天，大修费用在 60～150 万元4. 锅炉污染物排放超标，环保效益差由于锅炉燃烧效率低，导致排烟温度高（排烟温度达 220℃） ，烟 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造7 气排放浓度高；另外，由于沸腾炉的燃烧技术缺点，无有效的脱硫、脱硝工艺，锅炉污染物排放易超标。
由于燃烧效率低，炉灰和炉渣中含碳量非常高5.控制系统及辅机技术落后控制系统采用手操系统，控制功能简单，基本无自动调整和保护功能，不利于锅炉的安全和稳定运行，需运行人员较多，工人劳动强度大辅机设备落后，经过长期运行故障频出，电机为淘汰的高耗能产品汽机系统现状：汽轮机为 C6—3.43/0.49 型抽汽式汽轮机，采用母管制运行方式1＃机操作盘与 2＃炉在同一集控室内，2＃机操作盘与 3＃炉操作盘在同一集控室内，3＃机单独一集控室，布置比较分散，同时，由于运行时间较长，操作盘后仪表管路腐蚀严重，电缆老化，端子排标示字迹模糊不清，大大增加了维护工作量综上所述，锅炉系统（包括热工系统）需全面改造，这正好可以同步实施锅炉 DCS 控制改造，同时为汽机热工系统改造创造了有利条件〈二〉 、设计规划根据我厂实际情况，我厂不可能全厂停产来实施改造工程，既要保证公司生产任务的完成，又要保证改造工程顺利完成，难度较大为尽量将改造工程对公司生产任务的影响将到最低，我们经过研究决定将整个工程分为几大部分分步实施：1、1＃锅炉 DCS：在 1＃锅炉岛改造工程中同步进行 1＃锅炉热工系统2、3＃锅炉 DCS：在 3＃锅炉岛改造工程中同步进行 3＃锅炉热工系统。
数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造8 3、汽机 DAS：在 3＃锅炉改造过程中，分公司经济运行方式为：两炉两机运行，一台汽机停运这样就为汽机 DAS 改造提供很好的时机，可以分步进行3、改造 2＃DCS：在 2＃锅炉岛改造工程中同步进行 2＃锅炉热工系统改造方案设计1. 集控室布置方案 根据现场条件，3 台锅炉集控室仍布置在原位置，3 台汽轮机集中在一个控制室内，所有集控室均重新装修布置，室内的控制台采用独立式结构，并排安装在一起，使控制室美观，大方 相应的运行人员将大幅度的减少，将极大的提高机组的控制水平和劳动生产率 1）1＃炉控制室：布置有 DCS 柜一面，外配柜一面，后备盘一面，操作台 3 个，电动门操作柜一面2）3＃控制室：布置有操作台 2 个3）汽机集控室：操作室布置有操作台 5 个，电子间布置有 DAS 柜和外配柜各一面，休息室一个4）2＃控制室：布置操作台 2 个，DCS 柜和外配柜各一面值得一提的是，在 1＃炉控制室内布置了一面后备盘，一般采用后备 数据采集与分散控制系统改造数据采集与分散控制系统改造9 手操的目的是为了在 DCS 死机的情况下继续维持机组的正常运行，但若达到此目的需要布置大量的后备手操，既不经济又不美观。
采用 DCS 后，联锁保护全部由 DCS 实现，只要在操作台上布置紧急停机和紧急停炉按钮，确保机组的安全运行且电子技术和计算机技术的飞速发展，使 DCS 的准确性、稳定性和可靠性有了很大的提高，它的稳定性和安全性是常规自动化装置所无法比拟的这样省略了后备手操柜，既经济又美观但考虑到我厂人员此前对先进的控制系统了解太少，部分人员即使是对电脑的使用也还很生疏综合以上考虑，我们拟定 1＃炉配备有后备盘，并通过 1＃炉改造工程加强对职工的培训，并且在实际运行中检验 DCS 系统的可靠性，这样，在其它锅炉和汽机改造时，就可以根据实际情况决定是否有必要设置后备盘后备显示盘上的仪表独立于 DCS，即由独立的一次仪表直接向后备仪表送信号屏上的热工及电气信号报警器，热工、电气报警信号统一 2. DCS 配置 （1）系统介绍根据小热电机组的规模，一般一台锅炉配置一套操作员站，一台汽机和发电机系统配置一套操作员站，全厂公用系统配置一套操作员站，全厂配置一套工程师站，但随着机组台数的增加，操作员站的数量可以适当减少，例如，三炉两机和公用系统，一般配置 5 套。