GE Fanuc 自动化产品在火电厂辅助系统应用

一. 火电厂的辅助系统范围 • 输煤系统 • 循环水加药 • 净水站 • 综合水泵房 • 空压机房 • 除灰除渣系统 • 化学水处理系统 • 凝结水处理系统 • 废水处理系统 • 循环水处理系统 • 锅炉吹灰系统 • 燃油泵房 二 火电厂辅助系统特点 • 地点分散、相互距离远，除锅炉吹灰系统外其它系统遍布全厂 • 辅助车间控制系统I/O 点数庞大，可达2000～6000 点，大部分为非连续控制 • 除循环水系统外，其余系统几乎都是间歇式运行，即在一定的要求后才进行 　操作，满足一定的条件后，系统停止运行，等待下一次运行 • 主控室要求随时对辅助系统的状态进行掌握，以保证整个电厂的正常运行 • 各系统应处于健康状态，出现问题应及时处理，否则将影响全厂的安全经济 　运行 • 一个子系统设一个监控点，同时设立公辅网，集中监控 • 各辅助系统的重要信息接入 SIS 网

三. 火电辅助系统对控制器的要求 针对火电辅助系统的特点， 对控制系统提出了很高的要求： • 可靠性要求       系统能够长时间稳定运行，具有一定的冗余特性，避免关键部分的单点失效，主要系统通常采用双机热备控制器，并通常采用冗余和容错的网络拓扑结构。 • 维护性要求 一旦出现故障，系统能够提供充分的故障信息，快速进行故障定位，并进行故障处理。 • 性能要求       辅控系统中的水、煤、灰渣系统I/O 点数较多，控制对象复杂，要求控制器具有强大的性能，保控制程序实时有效的运行。 • 抗干扰要求 电厂的工艺决定了某些现场具有很强的电子干扰，要求控制器以及控制网络就有强大的抗干扰能了，在强干扰环境中稳定工作。 • 开放性要求 电厂设备种类繁多，制造商来源各异，为了保证设备得到有效监控，各控制器必须具有开放的网络连接能力，保证各种设备都能方便地互连组网，有效得到监控。 输煤系统        煤是火力发电厂的一次能源。输煤程控系统能完成电厂正常运行时的上煤、配煤控制及设备、运行状况的监测及安全联锁、保护等功能，同时对输煤 PC 段进线开关、分段开关状态、母线电压及输煤MCC馈线以通信方式进行监测。主要完成卸煤、贮存、分配、筛选、破碎等工作。同时进行燃料计量，计算出正品和煤耗，取样分析和去除杂物等。主要控制：斗轮堆取料机、条皮带机、除铁器、除 铁器、除尘器、三通挡板、除木器、给煤机、概率筛、卸料器、梨煤器、刮水器、碎煤机、电子皮带秤、取样装置等等。        输煤系统控制设备多，工艺流程复杂，现场环境恶劣（粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰严重），系统设备分散，且分布面宽、距离远。电厂一般在煤控室设模拟屏或CRT，同时采用工业电视监视现场运行情况，而且要求与公辅网进行通讯，以实现辅网（水、煤、灰）的集中监控以及电厂管理信息系统（SIS）连结。        输煤系统的主要工艺包括：分炉、分时计量，煤场入场、出场计量；工业电视跟踪、报警；煤源给煤、上煤、配煤程控；煤位、设备电流等模拟量动态显示；历史数据采集、事故记录、趋势图显示；运行报表自动生成，实时、定时打印；故障诊断。 四、化学水处理系统        电厂水处理系统一般包括凝结水精处理系统、循环水中水处理系统、工业废水集中处理系统、锅炉补给水处理系统、生活污水处理系统、汽水取样和化学加药系统。凝结水系统一般包括凝结水精处理系统和体外再生系统，通常由高速混床、阳树脂再生罐、阴树脂再生罐、再循环泵、树脂存储罐、混脂罐、酸碱设备、冲洗水泵、风机等设备组成。         工业废水处理系统控制包括经常性废水处理和非经常性废水处理。根据废水水源的不同决定是否投入絮凝反应，以满足环保排放要求。控制设备主要包括排废水泵、PH调节槽、反应槽、絮凝槽、计量泵、排泥泵、反应槽、浓缩池、凝聚剂溶液箱、助凝剂溶液箱等。       锅炉补给水处理系统完成自然水源的净化过程，最终提供符合锅炉使用的除盐。主要工艺包括混凝沉淀，过滤，离子交换，除盐等步骤。设备一般包括滤池、澄清池、加药设备、过滤器、阳床、阴床、混床、水箱、泵、风机、酸碱储存和计量设备等。        在水系统监控网络操作员站可对以上各车间进行监测、远方操作、运行管理和车间控制系统编程组态，而且要求具备与公辅网进行通讯的条件，以实现辅网（水、煤、灰）的集中监控以及电厂管理信息系统（SIS）连结。

除灰/ 除渣/ 电除尘系统         燃煤电厂产生的大量灰、渣、除少量灰分排入大气外，余者都以灰、渣形式由除灰系统送至灰场。除灰系统分机械除灰（适于小电厂的链条炉）气力除灰和水力除灰三种，又可分为灰、渣混除和灰、渣分除两种。        除灰系统主要控制设备包括空压机、粗灰库、细灰库、除尘器、搅拌机、散装机、风机及管道、泵、阀门等。       除渣系统主要控制设备包括捞渣机、碎渣机、输送机、贮渣仓以及立式排污泵、水泵、浓缩机、缓冲池、蓄水池等。 五、吹灰/ 定排系统       锅炉吹灰器主要用来定期吹扫锅炉各部分受热面上的积灰，当其不工作时退出炉外。大型锅炉一般配备多台吹灰器，采用 PLC 可实现依据锅炉具体运行经验、燃烧煤种和锅炉状况编制和调整各个吹灰器的操作时间和顺序。        大型锅炉的定期排污系统阀门多，手动操作费力费事，采用程序控制后可以大大减轻劳动强度，提高效率，目前已被广泛采用。

 六、解决方案        GE Fanuc 的自动化硬件平台和Proficy 家族软件产品可以完全满足现代化大型电站场自动化系统的要求。GE Fanuc 的自动化产品丰富，具有无与伦比的产品性能和产品质量，且其具有良好的开放性，易于与其它系统在任何一级上实现全面的集成，最大限度地保护用户的已有投资，在国内外众多电厂得到广泛应用。        GE Fanuc 控制系统以 PAC（Programming Automation Controller）系统为核心，结合系列 90-30、VersaMax 等产品为电厂辅助控制系统提供了完善的解决的方案。         PAC 控制系统是GE Fanuc 最新推出的新一代控制产品。完全基于开放架构的PAC 控制器具有领先一步的产品性能、值得信赖的稳定性，以及多种冗余热备方案更加适合电厂控制需求。        针对水、煤、灰渣的各主要控制对象，主控制器可采用RX7i 双机热备冗余系统，控制器和监控站之间采用100M 以太网或者冗余以太网相连，根据需要也可组成单环行以太网或者双环形以太网，以进一步确保网络安全。标准的TCP/ IP 网络协议支持所有第三方厂家的标准以太网设备，可以将辅控网络轻松连接到SIS 级系统，而无需重复组网。        RX7i 采用 Intel P3 或 PM 处理器，10M 或 64M 用户内存，在满足各种艰巨控制任务的同时，更提供独特的应用组态完全上传功能，更方便用户使用、维护。VME64 高速并行总线技术确保信息流的顺畅，无任何信息瓶颈。基于GE Fanuc 专利技术的镜像内存技术，同步模块的通讯速率达到了惊人的 2.1GBPS，是大型应用实现无扰动切换的基础。        I/O 系统根据需要，可以在 PAC、VersaMax 或者 Genius 产品系列中选取，并且可以根据现场情况混和使用。例如在粉尘较多的煤、灰区域，Genius 系列I/O 提供更好的密封性能，而 VersaMax 产品的热插拔能力会给维护带来更多的方便。控制器和 I/O 系统连接总线既可以选择 Genius 总线也可以选择以太网方案，无论那种总线，为了提高系统的容错能力，都可以选择使用冗余双总线结构。两种总线方式都采用电缆连接，也均可以采用光纤通讯介质以提高通讯距离和抗干扰能力。即使采用电缆方式，Genius 总线的通讯距离也高达 2.3公里，独特的调频通讯机制配合 3 选 2 容错通讯校验，使得 Genius 总线具有极强抗干扰能力，在交直流驱动设备众多的煤系统中更是优势显著。         GE Fanuc 火电辅控方案可以轻松实现从监控站，控制器CPU、主机背板、电源、通讯网络、同步总线直到现场总线，所有关键系统组件的完全冗余，彻底避免系统的单点失效，使装置能长时间稳定连续运行，保证生产的正常进行。        此冗余结构具有灵活的缩放性，依据投资规模和现场情况，各个组件也可以选择采用单模件非冗余结构的更经济的投资方式。         Proficy Machine Edition 软件为 GE Fanuc 的控制产品提供了一个同一