火電廠輔助車間系統(tǒng)集中控制方案探討

1、火電廠輔助車間系統(tǒng)集中控制方案探討一時間 : 2021-06-06 11:19 昕，周程放 42 次一、概述當今大型火電機組爐、機、電的運行和管理水平不斷提高，分散控制系 統(tǒng)DCS和可編程控制器PLC在火電廠自動化控制中已得到大量應用，其極高的 可 靠性、豐富的控制功能和對運行操作的簡化為減員增效提供了諸多的方便， 并取得了良好的效果， 這些都極提高了電廠的運行、 管理水平。 隨著電子與信息 技 術、控制技術的不斷開展，以與電力生產競爭機制逐步形成，火電廠輔助生 產系統(tǒng)的自動化設計正面臨著如何適應技術開展潮流， 改良現有管理方式， 進一 步降低運 行費用，提高經濟效益的問題。許多新建工程， 尤

2、其是 2000年以后新建的電廠， 提高全廠運行、 管理水 平、減員增效的思想貫穿著整個設計過程。 火力發(fā)電廠熱工自動化的設計重點已 經不僅局 限于主廠房，人們也越來越重視提高輔助車間 系統(tǒng)的自動化水平， 合理地按工藝系統(tǒng)或地理位置設計控制系統(tǒng)或控制點，實現全廠CRT監(jiān)控，提高系統(tǒng)運行的 平安性和經濟性，極增強電廠的市場競爭力，這些成為了電廠自動 化設計的開展方向。此外，提高輔助系統(tǒng)的自動化水平，在輔助車間采用 DCS 或PLC控制，也為實現全廠監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)網絡化提供了條件。、輔助車間系統(tǒng)控制的現狀和前景目前許多大型火電廠根據各自的情況，不同程度的考慮并采取了提高輔 助車間控制水平的措施，

3、如 : 除灰、補給水處理、凝結水精處理、廢水、輸煤等 較復雜或操作設備較多的輔助系統(tǒng)均采用PLC+CR站的監(jiān)控方式。循環(huán)水泵房 設備的控制由主機DCS完成；汽水分析采用計算機數據采集系統(tǒng)代替原來的常 規(guī)二次儀 表等等。但各控制系統(tǒng)的監(jiān)控大多相互獨立，無法充分發(fā)揮計算機控 制的優(yōu)勢，沒有充分考慮到資源的共享 ;控制系統(tǒng)設備型式多樣性，生產維護不 夠方便。同時， 輔助車間的控制方式采用車間集中控制方式，這也存在著許多 缺點: 各輔助車間都設有控制室，每個車間都需要固定的數名運行值班員，不僅 運行管理不能集中，而 且造成暖通等附屬設施設置繁多，也需要增加相應的建 筑設施，從而造成人力、物力資源的浪費

4、。興旺國家火力發(fā)電廠控制目前已根本到達全廠管控一體化的階段，如德 國尼德豪森電廠、 德國黑泵電廠、 日本磯子電廠等均采用機爐電與輔助系統(tǒng)集中 監(jiān)控方式， 兩 臺機組和輔助系統(tǒng)合用一個控制室。 進入 21 世紀以來， 隨著國電 力體制改革， 實行"廠網分開、 竟價上網 "已成為開展趨勢， 我國工業(yè)系統(tǒng)也正從 盲目的大而全 逐步間部挖潛，提高經濟效益的方同開展。趨勢說明，我國電力 企業(yè)主要會從兩個方面著手， 一是提高工藝設備本身的經濟性與可靠性， 二是實 現減員增效。當 前，電力系統(tǒng)開展了設備達標、創(chuàng)一流活動，設備的經濟性和 可靠性有明顯提高， 與國外電站主要的差距逐漸從設備水

5、平上轉向龐大的員工隊伍，因而減員增效成為 各電廠的奮斗目標近年來，國大型機組60OM 1000MW火電廠的對輔助車間的控制和管 理提出了新的要求。 假設仍按照以前的做法， 那么是較為分散的控制室， 這樣不易于 管理，控制室運行人員工作量偏少，總體人員數偏多 ; 各個控制系統(tǒng)大都采用不 同的硬件和軟件， 給備品備件管理、 人員培訓與維護等造成了一定的難度， 客觀 上對電廠管理工作造成了壓力。 針對大型火電廠輔助車間控制點多的特點， 要實 現減員增效， 只有采用集中控制方式， 并在控制策略上精心研究， 不斷采用新技 術， 使復雜工藝簡單化，這樣才能提高自動化程度，逐步減少運行人員，降低 投資與運行

6、本錢。鑒于 2000年示電廠模式設計的要求以與在新版火力發(fā)電廠設 計技術 規(guī)程中明確提出 :" 火電廠相鄰的輔助生產車間或性質相近的輔助工藝系 統(tǒng)宜合并控制系統(tǒng)與控制點， 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 "。因此，實現全廠輔助車間集中控制， 甚至全廠集 中控制也是順應時代的開展。從技術角度看，隨著計算機控制技術、計算機網絡技術、計算機軟件技 術和大屏幕技術的迅速開展， 特別是以工業(yè)以太網為代表的網絡技術已經在工業(yè) 控制的應用中 取得了良好的效果，為當前輔助系統(tǒng)采用集中控制方案創(chuàng)造了充 分條件。隨著自動化裝置和控制系統(tǒng)的開展大趨勢

7、， 近年來， 熱工自動化技術也 得到了迅速開展， 一 些老廠已經著手進行水、 灰、煤集中控制的改造 ; 新建電廠 從早期設計階段就已經開始考慮輔助車間集中控制方案并逐步予以實施。 為了適 應時代的開展，實現輔助 車間集中控制，已經成為火力發(fā)電廠輔助系統(tǒng)控制的 方向。三、各輔助車間系統(tǒng)分析3.1 大型火電廠輔助車間的控制系統(tǒng)主要包括循環(huán)水泵房控制 : 循環(huán)水泵房包括循環(huán)水泵、 旋轉濾網和沖洗水泵等， 有 少量工藝設備和過程測點。 其 I/0 點不多，控制要求高， 與機組運行管理有關系。脫硫單元機組控制 : 脫硫單元機組控制包括煙道系統(tǒng)、 煙氣吸收系統(tǒng)、 吸 收塔系統(tǒng)和漿液疏排系統(tǒng)等， 有較多的工

8、藝設備和過程測點。 其 I/0 點多，控制 要求高，與脫硫公用局部有聯(lián)系，與機組運行管理有一定關系。脫硫公用局部控制 : 脫硫公用局部包括石灰石的輸送和制漿系統(tǒng)， 有較多 的工藝設備和過程測點。 其 I/0 點多，控制要求高，與脫硫單元機組局部有聯(lián)系， 與機組運行管理有一定關系?？諌赫究刂?: 空壓站為主廠房設備提供可靠的儀用和檢修氣源， 包括空壓 機與其枯燥器、儲氣罐與閥門等。其工藝系統(tǒng)簡單， I/O 點較少，與機組運行管 理關系較為密切。燃油泵房控制 : 燃油泵房設備遠離廠房，是一個獨立的生產車間。其 I/0 點較少，與機組的控制關系較為密切，可靠性要求也較高。凝結水精處理系統(tǒng)控制 : 凝

9、結水精處理系統(tǒng)大多由高速混床、 再循環(huán)泵和 公用再生系統(tǒng)的陽、陰樹脂別離再生罐、樹脂存儲罐、混脂罐與酸堿設備、沖洗 水泵等組 成。系統(tǒng)中的設備大都是周期性工作的，需要定期對他們進行復原或 再生。其 I/0 點較多，控制水平要求較高，與機組運行管理無密切聯(lián)系。全廠性公用水系統(tǒng)控制 包括鍋爐補給水、 工業(yè)廢水、綜合水泵房、循環(huán) 水加氯間等 :鍋爐補給水系統(tǒng) 反滲透包括超濾預處理系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、二級 反滲透系統(tǒng)、電除鹽系統(tǒng)、除鹽水儲存系統(tǒng)等。其 I/0 點多，控制要求高，與機 組的控制有少量聯(lián)系。廢水系統(tǒng)一般包括廢水貯存池、輸送泵、加藥設備、計量設備、風機等。廢水系統(tǒng)工藝系統(tǒng)簡單， I/0 點

10、較少，與機組的控制無密切聯(lián)系。綜合水泵房包括工業(yè)水泵、消防水泵、生活水泵等。其 I/0 點不多，控 制要求不高，除工業(yè)水泵與機組運行有聯(lián)系外， 其余水泵與機組控制無密切聯(lián)系。循環(huán)水加氯系統(tǒng) I/0 點不多，控制要求不高， 與機組的控制無密切聯(lián)系制氫站控制 : 制氫站 I/0 點不多，控制要求不高， 一般控制系統(tǒng)隨主設備 一起成套配供，與機組的控制無密切聯(lián)系。除灰渣控制 : 除灰系統(tǒng)包括除灰空壓機系統(tǒng) ; 電除塵器下的灰斗，倉泵，輸 送風機，流化風機與加熱器，灰?guī)炫c其附屬設備，輸送管道，氣動閥門等。其工 藝系統(tǒng)復雜， I/0 點多，控制水平要求高，與機組運行管理關系較為密切，也有 相對獨立性。除

11、渣系統(tǒng)包括爐底渣設備，公用水設備 如濃縮機、沖洗水泵 等。其工 藝簡單， I/0 點不多，控制水平要求高，與機組運行管理關系較為密切，也有相 對獨立性。輸煤控制：該系統(tǒng)控制、檢測主要對象為：皮帶機、斗輪堆取料機、碎煤 機、除鐵器，滾軸篩、取樣裝置、犁煤器、電子皮帶稱以與皮帶機的保護等。輸 煤系統(tǒng)與其 它輔助系統(tǒng)相比，設備分散，分布面廣。其工藝復雜，I/O點多，控制水平要求高，與單元機組運行管理無密切聯(lián)系。3.2輔助車間系統(tǒng)集中控制典型方案介紹通過上述對大型人電廠輔助車間和附屬生產系統(tǒng)的分析，遵循輔助車間 控制的開展方向，同時根據不同的輔助系統(tǒng)的工藝特點、 相互關系、地理位置以 與電廠的管理等情

12、況進行分析，我們提出三個典型的輔助車間集中控制方案。輔助車間系統(tǒng)集中控制方案一本方案的網絡概貌圖如下:t r 1 *= *Wii HatChina 中國電理電力疔業(yè)f IF網鮎TIi iCfl該方案具有以下特點：全廠輔助車間的控制系統(tǒng)包括脫硫控制系統(tǒng)組 成一個完整的輔助系統(tǒng)集中控制網絡，使全廠自動化控制系統(tǒng)的結構清晰、功能 明確。根據 輔助系統(tǒng)的地理位置不同，在灰、渣、輸煤、脫硫區(qū)域設置一對冗 余分支交換機，在燃油、水系統(tǒng)區(qū)域設置一對冗余分支交換機， 各輔助車間系統(tǒng) 就近接入輔助系統(tǒng) 集中控制網絡，使輔網的網絡連接更為簡潔，既能減小網絡 的敷設施工量也可以使光纜的長度減少。運行人員可在集中控制

13、室的輔助系統(tǒng)集中控制網絡操作員站上對各系統(tǒng) 進行集中監(jiān)控。 由于輔助車間設備分散， 分布面廣， 為了系統(tǒng)調試和啟動初期方 便，在就地預留了各輔助系統(tǒng)的工程師站接口。 在網絡故障和初期調試時， 可使 用便攜式工程師站在就地調試、操作。整個輔助控制系統(tǒng)具休設置如下 輔助系統(tǒng)集中控制網絡采用冗余以太網，設置兩臺互為冗余的實時數據庫效勞器，設一臺輔網工程師站，在集中控制室中設置 5 臺操作員站。循環(huán)水泵房控制 : 循環(huán)水泵房現場無人值班，其監(jiān)控功能由單元機組的 DCS控制系統(tǒng)實現監(jiān)測、聯(lián)鎖和遙控啟停功能。脫硫系統(tǒng)控制：脫硫系統(tǒng)控制采用冗余PLC控制，納入輔助系統(tǒng)集中控制 網絡。控制機柜設置在脫硫綜合樓

14、，就地不設控制室?？諌赫究刂?： 空壓站現場無人值班， 空壓機與無熱再生枯燥裝置均自帶程 控，壓縮空氣系統(tǒng)在此根底上，分別由兩臺機組的公用 DCS空制系統(tǒng)實現監(jiān)測、 聯(lián)鎖和遙控啟停功能。燃油泵房控制：納入輔助系統(tǒng)集中控制網絡，采用冗余PLC系統(tǒng)實現對油 泵房系統(tǒng)的控制。控制機柜設置在燃油泵房，就地不設控制室，無人值守。雖然 以往大多工程采用遠程I/O將其納入#1、2機組DCS公用網絡并且僅在機組操 作員站上監(jiān)控，但在 #1、 2機組全部停修時將無法監(jiān)控，將對以后擴建的機組運 行產生影響，因而采用獨立的PLC系統(tǒng)并設在全廠性的輔助網絡上更合理。凝結水精處理系統(tǒng)控制：納入輔助系統(tǒng)集中控制網絡，采用

15、冗余PLC系統(tǒng) 實現對凝結水精處理系統(tǒng)的控制。 控制機柜設置在主廠房公用電子設備間， 就地 不設控制室，無人值守。取樣加藥系統(tǒng)作為凝結水精處理控制系統(tǒng)的遠程 I/O 。全廠性公用水系統(tǒng)控制 ： 鍋爐補給水系統(tǒng)、 工業(yè)廢水處理系統(tǒng)、 綜合水泵 房均納入輔助系統(tǒng)集中控制網絡， 采用PLC控制。控制機柜設置在各自車間，就 地不設控制室， 無人值守 ; 在全廠性公用水系統(tǒng)的子系統(tǒng)還可適當采用遠程 I/O ， 共用 PLC。制氫站控制：納入輔助系統(tǒng)集中控制網絡，采用PLC控制。就地不設控制室, 無人值守。除灰渣系統(tǒng)控制：納入輔助系統(tǒng)集中控制網絡，采用冗余PLC系統(tǒng)實現對 氣力除灰系統(tǒng)、 除渣系統(tǒng)等的控制

16、。 控制機柜設置在除灰設備間， 就地不設控制 室。輸煤系統(tǒng)控制：納入輔助系統(tǒng)集中控制網絡，采用冗余PLC系統(tǒng)實現對輸 煤系統(tǒng)的控制?？刂茩C柜設置在輸煤配電間，就地不設控制室。3.2.2 輔助車間系統(tǒng)集中控制方案二本方案的網絡概貌如下該方案具有以下特點 ： 全廠公用性輔助車間的控制系統(tǒng)組成一個完整的 輔助系統(tǒng)集中控制網絡 ; 使全廠自動化控制系統(tǒng)的結構清晰、功能明確。根據輔 助系統(tǒng)的地理 位置不同，在灰、渣、輸煤、脫硫區(qū)域和燃油、水系統(tǒng)區(qū)域分別 設置一對冗余分支交換機， 各輔助車間系統(tǒng)就近接入輔助系統(tǒng)集中控制網絡， 使 輔網的網絡連接更為 簡潔，既能減小網絡的敷設施工量也可以使光纜的長度減 少。

17、運行人員可在集中控制室的輔助系統(tǒng)集中控制網絡操作員站上對各系統(tǒng)進行 集中監(jiān)控。由于輔助車間設備分散，分布面廣，為了系統(tǒng)調試和啟動初期方便， 在就地預留了各輔助系統(tǒng)的工程師站接口。 在網絡故障和初期調試時， 可使用便 攜式工程師站在就地調試、操作。整個輔助控制系統(tǒng)具體設置如下 輔助系統(tǒng)集中控制網絡采用冗余以太網，設置兩臺互為冗余的實時數據庫效勞器，設一臺輔網工程師站，在集中控制室中設置 4 臺操作員站。循環(huán)水泵房控制 : 同方案一。脫硫系統(tǒng)控制 : 這里需要特別說明的是，脫硫系統(tǒng)作為一個新型環(huán)保技 術，近幾年來才在火電廠的建設量應用。 在常規(guī)的電廠設計中， 脫硫系統(tǒng)的設計 時間上相 比照較滯后，

18、并且總是作為一個獨立的系統(tǒng)與全廠其它系統(tǒng)相隔離， 工藝系統(tǒng)和控制采用捆綁式整島招標，整個脫硫系統(tǒng)控制在脫硫島采用單獨的 DCS空制，設有獨立的控制點，并且大多與除灰渣、電除塵等合并控制室。隨 著我國對環(huán)境保護的要求越來越高， 脫硫系統(tǒng)已經作為火電廠必備的設備， 在新 建電廠中其設計和建 設與全廠同步。同時由于近幾年脫硫系統(tǒng)的使用，火電廠 對脫硫系統(tǒng)的熟悉和掌握也已經越來越深入， 再將脫硫系統(tǒng)作為一套獨立系統(tǒng)考 慮就顯得不盡合理。 我院 2001 年設計的西部電廠在設計期間就規(guī)劃將后期投入 的脫硫系統(tǒng)納入機組DCS系統(tǒng)，脫硫控制成為DCS系統(tǒng)的遠程控制站，由單元機 組的操作人員監(jiān) 控，現已順利投

19、運。該電廠采用的是海水脫硫系統(tǒng)，將其控制 納入機組DCS是完全合理的。而陸大局部火電廠均采用濕法脫硫系統(tǒng)， 工藝系統(tǒng) 比較復雜。但經調 研，實際投運的濕法脫硫系統(tǒng)，其運行值班人員的工作量也 主要集中在海水脫硫系統(tǒng)所沒有的脫硫公用局部。 從運行管理角度講脫硫系統(tǒng)公 用局部與除灰渣系統(tǒng)性質 相似 即物料輸送和處理功能 ，因此脫硫公用局部與 除灰渣系統(tǒng)一起納入輔助系統(tǒng)集中控制網絡有利于系統(tǒng)運行管理 ; 而脫硫單元系 統(tǒng)納入機組DCS空制，根本不增加機組運行人員的勞動強度，也有利于當前實 現機組全能值班員管理模式。 所以在本方案中， 將脫硫系統(tǒng)分解為單元機組局部 和公用局部，其單元機組局部煙氣系統(tǒng)、S

20、02吸收系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)作為 與機組運行密切相關的系統(tǒng)由機組 DCS空制，其公用局部石灰石漿液制備系統(tǒng)； 漿液排放與回收系統(tǒng)、石膏脫水 與輸送系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)等由輔網PLC控制?？刂茩C柜設置在脫硫綜合樓，就地不設控制室 空壓站控制 : 同方案一。燃油泵房控制 : 同方案一。凝結水精處理系統(tǒng)控制 : 同方案一。全廠性公用水系統(tǒng)控制 : 同方案一。制氫站控制 : 同方案一。除灰渣系統(tǒng)控制 : 同方案一。輸煤系統(tǒng)控制：同方案一。323輔助車間系統(tǒng)集中控制萬案三本方案的網絡概貌如下：i1 I» II lI-竺化1_怛1 匸理忖 L.mi ：n-IaH I *China中國電力電力行業(yè)門尸網

21、站)F該方案具有以下特點：依照現在較普遍采用的脫硫系統(tǒng)建設管理方式， 脫 硫系統(tǒng)采用獨立的DCS系統(tǒng)；由于輸煤系統(tǒng)控制不管地理位置還是功能要求，均 相對獨立 于其它系統(tǒng)，因此可單獨組網，同時兼顧到輸煤系統(tǒng)由于分布面廣， 正常運行需要現場干預較多，故將輸煤系統(tǒng)的兩臺操作員站設置在獨立的輸煤控 制室，輸煤控制系統(tǒng)可通過專設的分支交換機接入輔助系統(tǒng)集中控制網絡，操 作人員也可在控制室通過輔助系統(tǒng)集中控制網絡對其進行監(jiān)控。除輸煤系統(tǒng)外其它輔助車間控制系統(tǒng)組成一個輔助系統(tǒng)集中控制網絡。根據輔助系統(tǒng)的地理位 置不同，在灰、渣區(qū)域和燃油、水系統(tǒng)區(qū)域分別設置一對冗余分支交換機，各輔 助車間系統(tǒng)就近接入輔助系

22、統(tǒng)控制網絡，使輔網的網絡連接更為簡潔，既能減 小網絡的敷設施工量也可以使的光纜的長度減少。運行人員可在集中控制室的各輔助系統(tǒng)網絡操作員站上對各系統(tǒng)進行集中監(jiān) 控。由于輔助車間設備分散，分布面廣，為了系統(tǒng)調試和啟動初期方便，也在就 地預留了各輔助系統(tǒng)的工程師站接口。除煤系統(tǒng)外其它鋪助系統(tǒng)控制網絡的操 作員站均設置在集中控帶室，運行人員可在操作員站上對所屬系統(tǒng)進行集中監(jiān) 控。同時在就地預留了各輔助系統(tǒng)的工程師站接口。輸煤系統(tǒng)操作人員通過設 在就地輸煤控制室的操作員站完成輸煤系統(tǒng)的監(jiān)控。該輔助控制系統(tǒng)具體設置如下輔助系統(tǒng)控制網絡采用冗余以太網，設置兩臺互為冗余的實時數據庫服 務器，設一臺輔網工程師站

23、。 在集中控制室中設置 3臺操作員站， 輸煤控制室設 置兩臺輸煤系統(tǒng)操作員站。脫硫系統(tǒng)控制 : 煙氣脫硫系統(tǒng)與其公共系統(tǒng)采用一套單獨的分散控制系統(tǒng)(DCS)控制。兩臺機組的脫硫系統(tǒng)FGD DCS勺硬件與電源配置相互獨立，當- 臺機組檢修停運時，不會對整個FGD DCS和另外一臺機組脫硫裝置與公用系統(tǒng) 的正常運行造成影響。 脫硫控制系統(tǒng)的操作員站設在集中控制室。 控制機柜設置 在脫硫綜合樓，就地不設控制室。相關信息通訊至 SIS 系統(tǒng)。循環(huán)水泵房控制 : 同方案一?？諌赫究刂?: 同方案一。燃油泵房控制 : 同方案一。凝結水精處理系統(tǒng)控制 : 同方案一。全廠性公用水系統(tǒng)控制 : 同方案一。制氫站

24、控制 : 同方案一。除灰渣系統(tǒng)控制 : 同方案一。輸煤系統(tǒng)控制：采用獨立的冗余PLC控制系統(tǒng)，通過設置在輸煤控制室的 輸煤操作員站實現對輸煤系統(tǒng)的控制?？刂茩C柜設置在輸煤配電間。3.3 集中控制方案可行性分析3.3.1 外部條件本文所提出的三個輔助車間系統(tǒng)集中控制方案，都涉與到控制點合并， 在集中控制室完成單元機組與輔助系統(tǒng)的監(jiān)控。 控制點能不能合并， 與工藝系統(tǒng) 的運行方式 與工藝系統(tǒng)中所選用的被控設備是否能滿足控制要求有著密切的關 系，工藝系統(tǒng)提供必要的條件 例如工藝系統(tǒng)盡可能的簡化和選用可控性好的優(yōu) 質設備等 是提高 自動化水平、合并控制點的前提。從近幾年設計并已投產的工程情況來看，輔助

25、系統(tǒng)被控設備能夠具備較 好的可控性和可靠的反應信號， 已可以滿足遠方控制或程控要求。 在當前的大型 火電廠工程的 設計中，各工藝專業(yè)對工藝系統(tǒng)不斷進行優(yōu)化，而在被控設備的 選型上也給予了高度的重視。 從另一方面看， 工藝系統(tǒng)即便發(fā)生單一設備或局部 系統(tǒng)故障，基于運行 人員能與時發(fā)現故障，使得檢修人員有足夠的時間與時排 除故障。再者，一些工藝系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)或全過程是允許中斷或不需要連續(xù)運行 的，這也使得這些工藝系統(tǒng)的集中監(jiān)控成為現實， 同時也使得相應工藝專業(yè)不需 要一味選取價格昂貴的被控設備去滿足全廠集中監(jiān)控的自動化水平要求， 而可以 根據系統(tǒng)運行特點做到有的放矢，以期到達目的。而在廠區(qū)總平面的

26、布置上，當前的設計根本上遵循減少占地面積、降低 工程造價的原那么， 整體布置非常緊湊， 同時可根據控制點集中的需要盡可能將各 輔助系統(tǒng)相關 工藝設備相對集中布置， 為集中巡視創(chuàng)造了條件。 氣力除灰系統(tǒng)、 電除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)相對集中布置 ; 輸煤系統(tǒng)的控制設備間也緊鄰脫硫綜合樓 水系統(tǒng)從主體上 看分為兩局部 : 主廠房零米集中布置了凝結水精處理、汽水分 析、化學加藥設備， 主廠房外以補給水處理車間為中心相對集中布置了綜合水泵 房、工業(yè)廢水 處理系統(tǒng)等， 集中了水務區(qū)的主要工藝系統(tǒng)， 制氫站也布置在附 近，巡視比較方便。由此可見，控制點合并的外部條件在實際工程應用中根本可以得到滿足。控制設備要實

27、現控制點的合并進而實現全廠輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)控，還需要選用適 當的控制設備，組成合理的控制系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)的控制設備可采用PLC或DCS從單一輔助系統(tǒng)的工藝特點來看， 成組的、有時序的開關量控制占絕大多數， 且不需要像單元機組那樣大量的數據 計算，選擇PLC進行控制更適宜。從當前系統(tǒng)價格情況看，目前采用PLC比采用DCS構成同樣規(guī)模的控制系統(tǒng)仍可節(jié)約投資。二十世紀八十年代末期，PLC+CR形式的監(jiān)控系統(tǒng)已開始在電廠輔助系 統(tǒng)的控制中采用，逐漸地多數電廠主要輔助系統(tǒng)的程序控制均由PLC實現，并積累了豐富的工程經驗。隨著PLC硬件和軟件的迅速開展，不斷更新?lián)Q代，具備 了較強的網絡支持能力， 完全可以滿

28、足組建輔助系統(tǒng)控制網絡的要求。 在電廠應 用較多的PLC品牌有SIEMENS MODI-CO、A-B、GE等，這些產品質量可靠，在 電廠輸煤、氣力除灰、鍋爐補給水、凝結水精處理等大型控制系統(tǒng)中已 有過許 多成功運行經驗。 隨著網絡應用的開展， 各硬件生產商都推出了支持開放標準網 絡的產品， 可提供成熟、 可靠的網絡接口， 能支持多種網絡協(xié)議， 可以方便地 組 成網絡控制系統(tǒng)。 與此同時， 一些電廠為了節(jié)儉運行人員， 已經成功地完成了輔 助系統(tǒng)的分區(qū)集中監(jiān)控改造，如分別組成水、煤、灰網絡，并在此根底上規(guī)劃或 已 實現通過核心交換機組成全廠輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控網絡。這使得實現輔助系統(tǒng) 的集中監(jiān)控已經不

29、再是理論方面的紙上談兵。3.3.3 控制點設置在采用基于DCS或 PLC的網絡控制系統(tǒng)進行輔助系統(tǒng)監(jiān)控后，需要根據 各系統(tǒng)工藝的復雜程度、 測點的多少、 工藝設備的布置情況， 綜合考慮控制系統(tǒng) 的可靠性 要求與網絡的數據傳輸能力，選用合理的控制系統(tǒng)配置方案。其中包 括如何合理設置控制點， 以與應采用何種控制系統(tǒng)結構的問題。 輔助系統(tǒng)控制點 的設置可集中于一點或直接采用機組的DCS進行控制，也可將全廠輔助系統(tǒng)按 煤、灰、水分區(qū)設置。全廠輸煤系統(tǒng)可作為一個整體進行統(tǒng)一規(guī)劃設計 ; 灰、渣 系統(tǒng)無論工藝特點還 是物理位置均比較接近，作為一個分區(qū)控制點有利于統(tǒng)一 協(xié)調，而且其地理位置靠近主廠房， 控制

30、點設在集控室不會影響該系統(tǒng)的監(jiān)控運 行；水系統(tǒng)那么需劃分為二個 局部：一是由機組DCS系統(tǒng)控制的循環(huán)水泵房，二是 廠區(qū)由PLC網絡控制的補給水處理、凝結水精處理與樹脂再生系統(tǒng)、廠凈水站、 工業(yè)廢水處理、汽水分 析、化學加藥設備等。對水系統(tǒng)來說，在補給水處理車 間設置水系統(tǒng)分區(qū)控制點與在集中控制室設置輔助系統(tǒng)集中控制點沒有什么區(qū) 別。另外，還有脫硫系統(tǒng)，隨著 環(huán)保對電廠排放的要求日益提高，以前脫硫單 獨成系統(tǒng)， 并可在機組運行時旁路的運行方式已經無法滿足環(huán)保的實際需求， 這 使得脫硫系統(tǒng)與機組的運行有了更密切 的聯(lián)系，將其與機組DCS和輔助系統(tǒng)控 制合并已將是必然趨勢。按照 2000 年示電廠模

31、式，水、煤、灰、脫硫系統(tǒng)分別設置控制室。假設按 每個控制室2030m2面積、每值設置2-3個操作人員5班3值計算，輔助系統(tǒng) 共 需要80-120m2的控制室面積，需要運行人員更多達 40-60人。采用輔助系統(tǒng)集 中控制后，由于輔助系統(tǒng)控制點與機組控制點合并，位于集中控制室，就節(jié)省了原輔助系統(tǒng)的80-120m2的控制室面積以與相應的配套設備如暖通、消防、照 明等費用，同時輔助系統(tǒng)運行人員也由原來的多達近 60人減少到 10-15 人。如果每位運行人員年工資獎金依據 7 萬元/人算，每年至少可節(jié)省 200 萬元以上。就總休規(guī)劃而言，設置全廠統(tǒng)一的輔助系統(tǒng)集中控制點比設置分區(qū)控制 點更為合理。3.3

32、.4 控制系統(tǒng)結構輔助系統(tǒng)的DCS或 PLC控制方案，根據DCS或 PLC是否分散與是否采用 遠程 I/O ，可以有如下四種構成形式 :集中DCS或 PLC+本地I/O分散DCS或 PLC+本地I/O集中DCS或 PLC+遠程I/O分區(qū)集中DCS或 PLC+遠程 I/O集中DCS或 PLC+本地I/O的形式在以往的工程中應用最多，比較可靠， 但控制電纜與其安裝費用較高。分散DCS或 PLC+本地I/O的方案可以有效地減 少控制電纜與其安裝費用， 且從理論上講分散了故障發(fā)生的可能性， 但由于分散 到各輔助系統(tǒng)的DCS或 PLC規(guī)模較小且各自的控制容與其重要性差異較大，不便于采取必要的冗余措施，同

33、時使 DCS或 PLC的功能配置受到限制。采用遠程 I/O的方案集中DCS或 PLC遠程I/O、分區(qū)集中DCS或 PLC+遠程I/O可以較 好地克服這兩種方案的缺點。集中DCS或 PLC+遠程I/O的形式是指全廠設一套 DCS或 PLC，用于所有 輔助系統(tǒng)的控制，但將 I/O 設備分散在各個車間， 以減少電纜的耗量和節(jié)省安 裝 費用。這樣的結構，DCS或 PLC設備的規(guī)模較大，但設備數量少，便于統(tǒng)一設置 電源與空調系統(tǒng)便于集中管理與維護， 且減少了設備布置所需面積。 目前很多 品 牌的PLC能夠處理多達3000點現場I/O,I/O 掃描周期在lOms之，遠程I/O鏈可 長達3OOOm;DCS系

34、統(tǒng)較PLC系統(tǒng)功能更為強大。這些數據說明，直接以集中DCS 或PLC遠程I/O方式構成全廠輔助控制系統(tǒng)是有可能的。但采用完全集中的DCS 或PLC不可防止的缺點是：系統(tǒng)龐大，功能劃分不清，系統(tǒng)組態(tài)和調試難度大;控制設備過于集中，不利于分散故障發(fā)生的可能性；需要徹底打破工藝系統(tǒng)設備配供控制系統(tǒng)的模式，在控制系統(tǒng)與工 藝設備接口方面存在很多問題。因此對全廠輔助系統(tǒng)的集中控制采用這種結構形式也是不適宜的。分區(qū)集中DCS或 PLC+遠程I/O的形式是對上面一種結構形式的改良。它 是先針對各分區(qū)按集中DCS或 PLC+遠程I/O方式設置控制系統(tǒng)，再通過以太網 或其它型式的網絡將各分區(qū)控制系統(tǒng)聯(lián)接起來，

35、在集中控制點統(tǒng)一設置上位機系 統(tǒng)。和上一種形式一樣， 它也可以有效地減少控制電纜與其安裝費用， 同時它又 克 服或防止了前一種形式所帶來的缺點。只需在設計與訂貨時統(tǒng)一輔助系統(tǒng) DCS或 PLC的品牌系列、網絡接口型式與上位機系統(tǒng)軟件平臺，就能夠很好地實 現全廠 輔助系統(tǒng)集中控制。主要控制設備分區(qū)布置，雖在集中管理方面略顯不 便，但按工藝系統(tǒng)相近原那么配置的控制系統(tǒng)在系統(tǒng)組態(tài)、 調試、維護等方面都具 有優(yōu)勢。更重 要的是，此方式不需要從根本上改變目前的設計與采購模式，具 有其它模式所無法比較的可操作性。 因此，輔助系統(tǒng)集中網絡采用這種結構形式 非常合理。采用此種結構時，DCS或 PLC分為7-1

36、2套煤1、灰1-2、水3-5套、油4套、 脫硫1-3套，每套DCS或 PLC相對規(guī)模較小，分別布置在各分 區(qū)相應的控制設 備間，其優(yōu)點主要有：便于系統(tǒng)組態(tài)和調試；遠程I/O鏈較短，有利于采用較 高的通訊速率以實現較快的控制 ; 便于分別招標采購。至于DCS和PLC之間的選擇，由于火電廠輔助系統(tǒng)圍廣，系統(tǒng)較為龐大而從實際應用業(yè)績來看，雖然 DCS系統(tǒng)的調節(jié)功能更為強大，統(tǒng)一了全 廠硬件和軟件平臺，但由于輔助系統(tǒng)控制量為開關量信號測點，PLC系統(tǒng)處理開關量 信號速度比DCS更快，同時PLC系統(tǒng)在國外火電廠的應用證明其可靠性不 容置疑，其網絡功能以與組態(tài)編程已經非常接近 DCS勺水平，而且采用DCS

37、實現 輔助系統(tǒng)的控制實現上述PLC的功能費用有所上升。綜上所述，我們建議采用分 區(qū)集中PLC+遠程I/O的結構形式，在集中控制室對全廠輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控。3.3.5 輔助車間集中控制方案的經濟性從科技進步意義上講，用先進、成熟、可靠的技術來實現更新?lián)Q代是 時代開展的必然趨勢。 對電廠輔助系統(tǒng)采用集中監(jiān)控， 將使輔助系統(tǒng)的監(jiān)控水平 逐步趕上主系統(tǒng) 的監(jiān)控水平，與廠級監(jiān)控系統(tǒng)連接變得簡單，為實現全廠控制 系統(tǒng)網絡化提供了條件， 擺脫了以往電廠輔助系統(tǒng)控制技術落后于主機控制系統(tǒng) 的現象。從使用和維護的角度看，所有的輔助系統(tǒng)采用統(tǒng)一的技術、統(tǒng)一的控制手段，可極方便電廠運行和檢修人員，減少備品備件的品種和數量。從經濟角度來算，輔助系統(tǒng)采用集中控制方式，在控制室實現對各輔助 系統(tǒng)的監(jiān)控， 可節(jié)省大量運行人員， 極提高電廠的勞動生產率， 實現減人增效的 目標。按 7 萬元人人 x30 年計，可見其經濟效益十清楚顯 ; 另外，還可以減少備 品備件所占用的資金，減少調試費用，減少運行維護人員培訓的費用 ; 如果是新 建電廠，單 從土建方面看，可省去假設