發(fā)電廠DCS控制系統(tǒng)解決方案
1 300MW循環(huán)流化床機組
1.1 機組特點
循環(huán)流化床鍋爐是被國際公認的高效、低污染的清潔燃燒技術(shù),是國家重點鼓勵和發(fā)展的環(huán)保節(jié)能項目。該鍋爐具有燃燒效率高,負荷調(diào)節(jié)范圍大,無需加裝脫硫、脫硝裝置即可實現(xiàn)90%脫硫率,滿足環(huán)保要求,以經(jīng)濟的方式解決大氣污染問題,而且煤種適應(yīng)性廣,排出的灰渣活性好,容易實現(xiàn)綜合利用。目前國內(nèi)300MW等級循環(huán)流化床鍋爐消化引進阿爾斯通技術(shù),和常規(guī)煤粉鍋爐相比主要在燃燒系統(tǒng)方面存在差異其具有如下特點:
通常鍋爐四角分別布置4個返料器和4個外置流化床,外置床中布置了中溫過熱器,低溫過熱器和高溫再熱器等鍋爐受熱面。
鍋爐左右兩側(cè)配有風道燃燒器,每側(cè)風道燃燒器含有兩支油槍,床上左右兩側(cè)各配有4支床上油槍。
風煙系統(tǒng)中一次風作為主要流化風,二次風分上中下分級送風助燃,多路流化風對返料器、外置床等受熱室起到流化作用。
風煙系統(tǒng)中灰循環(huán)的合理建立是鍋爐穩(wěn)定燃燒的重要前提,也是控制床溫、再熱汽溫的基礎(chǔ)。
由于循環(huán)流化床鍋爐的復(fù)雜性,鍋爐爐膛安全監(jiān)測系統(tǒng)和常規(guī)煤粉爐有較大差別,包含鍋爐跳閘BT、送風跳閘AT和主燃料跳閘MFT三個主要跳閘信號。
由于循環(huán)流化床鍋爐的大滯后特性,自動控制難點在協(xié)調(diào)控制,床溫控制、床壓控制、過熱汽溫控制和再熱汽溫控制。
對于循環(huán)配套直接空冷系統(tǒng),直接空冷的控制關(guān)鍵在于風機轉(zhuǎn)速主指令控制,即如何設(shè)定好背壓是一個關(guān)鍵,既能夠考慮到汽輪機效率,又能考慮到風機電耗率,達到一個最佳經(jīng)濟性指標,同時兼顧到低溫防凍保護。
圖 1-1 循環(huán)流化床機組示意圖
1.2 配置方案
蒙西DCS項目由DAS、FSSS、SCS、MCS、DEH、ECS、ACC等部分組成,總點數(shù)約20000點,采用TPS系統(tǒng),總配置單元機組配置控制器18×2對,公用系統(tǒng)配置控制器2對,ACC配置控制器2×2對,操作員站6×2臺,工程師站2×2臺,OPC接口服務(wù)器1×2臺。單元機組系統(tǒng)配置如下圖所示。
圖 1-2 循環(huán)流化床機組配置方案圖
2 輔機一體化
2.1 工藝特點
火力發(fā)電站的傳統(tǒng)輔控系統(tǒng)具有以下特點:
按照工藝系統(tǒng)的劃分,形成了多個相互獨立信息孤島;
各個輔助控制系統(tǒng)物理位置上較為分散;
各個輔助控制系統(tǒng)不能實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控,運行人員配置多;
系統(tǒng)種類多,維護困難;
與電廠主機DCS系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)的信息共享困難;
因為傳統(tǒng)輔控系統(tǒng)表現(xiàn)出來的以上問題,在信息化技術(shù)和控制技術(shù)日益成熟今天,輔控系統(tǒng)的一體化設(shè)計已經(jīng)成為電站輔控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。輔機一體化系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比具有以下特點:
各分系統(tǒng)通過高速網(wǎng)絡(luò)相連,信息共享便捷,便于系統(tǒng)間協(xié)調(diào)配合;
集控運行統(tǒng)一布置,運行人員配置少,減員增效明顯;
各系統(tǒng)的一體化選型和設(shè)置大大減少了熱工人員的維護工作量;
可以通過單一接口與DCS、SIS等系統(tǒng)相連,接口配置大大簡化,減少了投資;
輔網(wǎng)一體化為將來的主機輔網(wǎng)一體化奠定了基礎(chǔ) 。
2.2 配置方案
以一套2X600MW機組的典型輔機一體化系統(tǒng)為例,其推薦配置方案如下圖。該系統(tǒng)初步包括了輸煤系統(tǒng)、水務(wù)系統(tǒng)和除灰除渣系統(tǒng)。根據(jù)不同電廠的要求,脫硫系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)等也可以并入系統(tǒng)。該輔機一體化系統(tǒng)配置了一臺全局工程師站、三臺分系統(tǒng)工程師站、四臺操作員站。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用容錯工業(yè)交換機實現(xiàn),為兩條冗余100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)。根據(jù)物理距離的遠近,通訊介質(zhì)可以靈活采用屏蔽雙絞線、光纖或者是光纖與雙絞線的混合配置。系統(tǒng)對外提供了統(tǒng)一的接口服務(wù)器,采用OPC規(guī)范。同時,在系統(tǒng)融合了閉路電視系統(tǒng),可以實現(xiàn)生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)和現(xiàn)場生產(chǎn)視頻情況的同步監(jiān)測。
圖 2-1 輔機一體化系統(tǒng)配置方案圖
3 輸煤控制
3.1 工藝特點
系統(tǒng)基本工藝流程是將煤場的煤經(jīng)輸煤皮帶和碎煤樓輸送至各原煤倉。
系統(tǒng)控制設(shè)備較多,控制分散,覆蓋距離遠。主要設(shè)備包括給料機,除鐵器,碎煤機,三通分料器,犁煤器和速度,跑偏,拉繩等就地保護設(shè)備,設(shè)備間具有一定的聯(lián)鎖保護關(guān)系。
輸煤流程具有順序性特點。系統(tǒng)啟動時,按照逆煤流方向逐臺進行;系統(tǒng)停止時,按照順煤流方向逐臺進行。
輸煤系統(tǒng)具有順序輸煤功能,自動配煤功能和余煤配煤功能。
考慮到電廠的輸煤程控控制對象較分散,在離控制室較遠的皮帶和煤倉附近設(shè)置遠程IO站。
3.2 配置方案
根據(jù)輸煤程控自身特點,以內(nèi)蒙古太西煤集團長山自備電廠輸煤工程應(yīng)用為例,采用SIEMENS S7-300系列控制系統(tǒng),采用雙機熱備配置,主備采用完全相同的配置,即雙機架、雙電源、雙CPU、雙通訊模塊,雙機做到無擾切換;控制層通訊采用PROFIBUS-DP通訊,監(jiān)控層采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊,控制器冗余采用西門子軟冗余方式,控制系統(tǒng)配置UPS電源的雙供電系統(tǒng),確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,上位機配置兩臺研華工控機,完成系統(tǒng)的操作任務(wù)。
控制柜包括一個PROFIBUS-DP主站和一個ET200M從站,兩個ET200M從站遠程柜布置在遠程就地設(shè)備附近;安裝了WINCC的上位機通過以太網(wǎng)與西門子通訊卡件CP343相連,實現(xiàn)監(jiān)控層的通訊。上位機還通過WINCC的OPC接口與電廠SIS系統(tǒng)互聯(lián)。

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