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1、电厂扩建及改造工程热工自动化技术方案1.1 热工自动化系统设计范围 本期供热工程热工自动化设计的范围包括上述1台循环流化床锅炉、1台汽轮发电机组及其相应的除氧给水热力系统等，还有配套的辅助生产车间如锅炉补给水处理系统、除灰渣系统、工业水系统设计。2 热工自动化水平和集中控制室布置2.1 热工自动化水平 本工程的热力控制方式和自动化水平设计将按如下考虑: 1)整个供热工程采用机、炉、电集中控制方式，规划建设容量的1台循环流化床锅炉、1台汽轮发电机组以及相关辅助系统的控制都将集中在一个控制室内控制，电气10KV网络接入控制也将同时纳入该集中控制室内进行控制。 2)本期工程将于集中控制室内设置一套冗
2、余配置的计算机分散控制系统 (DCS)，完成对1台锅炉、1台汽机，及其相关的除氧给水、减温减压站、循环水，以及厂用电、发电机、变压器(包括10KV网控)等系统的统一监视、控制、报警、联锁保护，和机组的效率、性能计算等，保证机组安全、可靠、经济地运行。其主要功能系统包括:数据采集系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、顺序控制系统(包括SCS (B/T)及SCS (G/A)、锅炉安全监控系统(FSSS)等。 3) 在集控室内机组的运行将以分散控制系统操作员站作为机组主要监控手段，共设置3个操作员站及一个值长站。机组运行人员可在少量就地操作和巡回人员和配合下，在集控室内实现机组的起动，正常运行工
3、况的监视操作、紧急情况事故处理及停机；常规仪表盘上装设汽包水位工业电视和少量必要的常规仪表，以及一些重要的信号报警光字牌，控制台上仅设停机、停炉、解列发电机及重要设备的紧急操作按钮，以保证机组在紧急情况下安全快速停机。 4) 对某些仅用于机组启停但不经常监视的参数，如锅炉和汽机的金属温度，发电机的线圈、铁芯和冷却水温度，辅机轴承温度和纯数据采集又较相对集中的模拟量信号，以及物理位置相对较远的水泵房系统，燃油泵房等将采用远程工I/O设备，并以通讯方式接入分散控制系统。远程I/O设备布置在工艺设备附近。 5) 微机分散控制系统（DCS）将分为过程控制级和I/O级。过程控制级主要完成数据采集、自动调
4、节及子功能组级的顺序控制。6)机组的自动调节系统（MCS）在机组最低不投油稳燃负荷到100最大负荷范围内投入。维持机组主要运行参和稳定。7)机组顺序控制系统（SCS）按子功能及驱动级二级设计，主要用于辅机的程序控制及联锁保护。子组的划分经各个主要辅机为单位，主要有风机、水泵、阀门等。8) 汽机安全监视仪表（TSI）及汽机数字电液控制系统（DEH）是汽轮机的安全监视和保护设备，故随主机配套供货。并与DCS之间设有可靠的控制接口。汽机紧急跳闸系统（ETS）采用双工PLC实现。 9)由锅炉厂配套供货的锅炉脉冲式吹灰器系统，因其数量较少，将考虑纳入DCS的顺序控制系统(SCS)中，控制信号接口在吹灰器
5、动力配电箱端子排处。 10) 锅炉灰、渣、尘辅助车间将设就地集控室，采用可编程控制器（PLC）上位机的监控方式，值班人员可在就地集控室内的上位机上通过CRT和鼠标对排渣、除尘、除灰、以及石灰石上灰系统进行就地集中监控。并与DCS之间设有可靠的通讯接口。 11) 化学水处理车间以及输煤辅助车间将设置就地集中控制室，采用可编程控制器、上位机及CRT实现监视与控制，并有接口与DCS通讯。 12) 暖通空调系统、化学汽水取样分析和自动加药系统等设置就地控制站，重要的过程参数和运行状态信号送至集中控制室DCS系统内进行集中监视。13)机组的DCS系统将预留与厂级管理信息系统(MIS)的通讯网络接口.14
6、)为加强锅炉烟气中的SO2、NOx、CO、粉尘等有害气体排放的检测和监督，指导改进操作，减少有害气体的排放，装设锅炉烟气连续排放监测系统(CEM)，烟气中的SO2、NOx、CO、粉尘及排烟浓度的监视信号，将送进DCS进行显示、报警、记录，实现烟气排放的实时监测. 2.2 集中控制室的布置 集中控制室布置于BC列8m运转层上，集中控制室内布置机组监控系统的人机接口设备。采用独立式DCS操作台和柜式仪表盘，盘台分列布置，以利于电厂运行人员操作和集中监视管理，达到以CRT和键盘为监控中心的控制水平。机组分散控制系统操作员台布置在前排，台上主要布置CRT及键盘、鼠标及少量必要的后备紧急操作开关等。后排
7、布置1台炉、1台汽轮发电机组、电气公用系统等常规仪表监控盘、打印机及电气消防火灾报警盘。最后，在控制室前部中央布置有值长站，其上布置调度通讯台，值长用的CRT终端等。集中控制室净空高度为3.6m。在控制室附近设置电子设备间，在电子设备间内设工程师站间，以方便运行管理。电子设备间布置本期工程的DCS机柜、继电器柜、汽机保护柜、热控电源柜、电气保护柜、电气变送器屏，不停电电源装置、及通讯交换机等。电子设备间8米运转层下的相应位置设电缆夹层，所有电缆经电缆夹层进入电子设备间。8锅炉热工仪表的防冻保护按电伴热蒸汽伴热方式。锅炉补给水处理、除灰渣、输煤系统等将在各自辅助车间内设置就地集中控制。2.3 控
8、制系统的总体结构 1) 本工程机组控制系统主要有以下几大部分组成: 分散控制系统(DCS ):汽轮机电液调节系统(DEH)(汽机厂成套供货)；汽轮机安全监视仪表(TSI)(汽机厂成套供货)；现场远程I/O设备；少量的常规仪表和操作设备；就地检测仪表和执行机构；2)DCS至少包括以下主要功能:数据采集与处理系统(DAS)；模拟量控制系统(MCS)；汽轮机紧急跳闸系统(ETS)；锅炉和汽机的辅机顺序控制系统SCS(B/T)；发电机，变压器组和厂用电系统的顺序控制系统SCS (G/A)；10KV网络控制；DCS控制器的配置，本工程可按工艺系统划分为几大监控区域：锅炉监控区，汽机监控区，除氧给水公用系
9、统监控区，发电机、变压器组和厂用电监控区。然后在每一监控区内，可根据自动化应用功能的重要性，进行再分组或单独分组。DCS作为主要监视和控制设备，辅以少量常规仪表，与主设备厂配套供货的辅助控制系统，就地仪表等几大部分的结合，构成了整个电厂机组的控制系统。2.4 控制系统的可靠性2.4.1分散控制系统性能指标:(1)系统可用率：99.90%；(2)系统精度：输入信号：0.1（高电平）；0.2（低电平）；输出信号：0.25（高电平）；(3)事件顺序记录SOE分辩率：lms；(4) 抗干扰能力：l 共模电压：250V；l 共模抑制比：90dB；l 差模电压：60V；l 差模抑制比：60dB；(5) 系
10、统实时性和响应速度:l 数据库刷新周期，对于模拟量不大于采样周期，一般开关量4-1秒;l CRT调出画面的响应时间:一般画面不大于1秒，复杂画面2秒;l CRT画面上数据的刷新周期1秒:l 控制器的工作周期，模拟量控制最大执行周期不大于0.25秒250msl 需快速处理的为0.125秒(125ms)，开关盘控制不大于0.1秒(l00ms)，快速处理的为0.05秒(50ms)。控制用I/O的采样周期应与上述周期。l 从键盘发出操作指令到通道板输出和返回信号从通道板输入至CRT上显示的总时间宜小于2.5秒（不包括执行机构动作时间）2.4.2分散控制系统可靠性措施 1)分散控制系统的冗余配置 所有用
11、于机组监视、联锁保护、调节控制等过程控制站的控制器将冗余配置。 重要的1/0信号的通道冗余配置，并分别配置在不同通道板上，必要时分别配置在不同控制器不同的通道板上。 连接各分散处理单元、I/0处理系统、人机接口及系统外设等的数据通讯总线冗余配置(包括冗余通讯接口模件)。数据通讯总线的负载率在最繁忙的情况下不超过30%-40%(对以太网应不超过15%-20%). 2)分散控制系统电源的冗余配置 对于分散控制系统(DCS )的220VAC电源，将提供满足DCS要求的高品质、高可靠性的电源，可为两路不停电源(UPS),也可是一路UPS,另一路来自低压厂用电母线。两路电源的自动切换，将在DCS系统内部
12、实现，由DCS供货厂商负责完成，其电源故障应属系统的可恢复性故障，一旦重新受电，系统应能自动恢复正常工作而无需运行人员任何千预。 3)在DCS中，监视、控制和保护系统的信息共享按下列原则进行: 监视和控制系统的公用的信息，I/O信息首先引入控制系统的I/O通道，通过通讯总线传送至监视系统。控制系统与保护系统都用的过程信息，通过各自的1/O通道分别引入。 4)分散控制系统的设计按照控制分级原则(功能组级、子功能组级及驱动级)进行，以便在系统局部故障时，操作员能选择较低的水平控制，而不致丧失对整个过程的控制。 5)分散控制系统备用容量l 通讯总线负荷率:3040%(对以太网应不超过15%20%);
13、l 控制器CPU的负荷率: 60%(最忙时);l 操作员站CPU的负荷率: 40%(最忙时);l 存储器占用容量:内存50%:外存40%;l 1/O点裕量:10%l 系统电源负荷裕量:40%l 操作员站允许最大标签量至少应为系统过程1/0点数的150%200%c 6)与其它控制、保护装置之间的信息交换采用1/O通道时，采取电隔离措施。 7)设置分散控制系统自诊断的模拟诊断画面或报警窗，以便在分散控制系统故障初期时，能够直观、方便地将故障诊断信息向运行维护人员显示，使其故障位置能尽快确定，提高系统的运行可靠性。 8)机组的重要保护和跳闸功能如汽机紧急停机、停炉系统，采用独立的装置，每个跳闸条件设
14、置多个测量通道，每个测量通道有独立的变送器和仪表回路,跳闸回路采取二取二或三取二逻辑。每个独立的通道有在线试验设施，试验时不会使保护功能失效。 9)对每个独立的控制对象，考虑有投入运行的许可条件，以避免不符合条件的投运，还考虑有“动作联锁”，以便在危险的运行条件下使设备跳闸。 10)在控制台上还设置极少量必要的常规仪表和后备硬手操，以便在分散控制系统发生全局性或重大故障时(例如，分散控制系统电源消失、通讯中断、全部操作员站失去功能，以及重要控制站失去控制和保护功能等)为确保机组紧急安全停机，设置下列独立于DCS的紧急事故操作手段:l 总燃料跳闸;l 汽机紧急跳闸:l 发电机紧急跳闸;l 汽包事
15、故放水门;l 直流润滑油泵;l 交流润滑油泵: 11)为保证控制系统的可靠运行，控制系统的接地及输入、输出线路的屏蔽与敷设应按照控制系统的要求设计。 12)对重要参数(如汽包水位、炉膛压力、凝汽器真空、主汽压力、润滑油压等)的变送器应多重设置(双重或三重设置)。3 热工自动化功能3.1 数据采集系统(DAS ) 数据采集系统(D AS)至少应完成以下功能:3.1.1过程变量的采集和处理:l 采集工艺系统各种参数、设备状态等信号;l 输入信号的正确性判断、数字滤波、非线性校正、参数补偿、故障检查及工程单位变换处理;l .参数计算，包括和、差、平均、最高、最低、累计、变化率等;3.1.2报警处理 分为定值报警和可变限值报警，并有非正常报警闭锁功能，防止在机组启停阶段一些参数的误报警。3.1.3CRT显示l 报警显示；l 图形显示(模拟图、棒图、趋势曲线、成组参数、软手操画面)；l 操作指导画面；l SCS步序
