工控网首页
>

应用设计

>

火电厂辅助系统采用计算机监控探讨

火电厂辅助系统采用计算机监控探讨

2010/8/12 10:00:00

      本文提出了电厂辅助系统实现计算机监控的经济及管理上的合理性,技术上的可能性,并结合电厂目前辅助控制系统的现状,提出技术方案。

  1、引言

  随着电力系统改革的进一步深入,保证设备优质高效的运行,提高劳动生产率,进一步提高经济效益成了电厂发展的目标。火电厂辅助系统的自动化控制是全厂热工控制的重要组成,其自动化水平直接影响全厂的自动化水平。因此,发电厂在对主设备技改及机组控制系统的DCS改造的同时,也加强了对辅助系统控制系统采用PLC技术的改造,新建机组辅助系统的自动化水平也相应大大提高。但总体来看,各辅助车间控制系统互不联系,与DCS间也鲜有通讯,形成多个自动化孤岛,造成运行管理不便,人员浪费严重,生产效率不高,影响全厂自动化水平的进一步提高。随着计算机控制技术的发展,通讯及网络技术的成熟,将火电厂各辅助车间联成一体,实现辅助系统的集中监控也成为可以实现的现实。

  电力规划院在2002年召开的“电厂自动化若干问题研讨会”上的主要意见也指出:“随着辅助系统自动化水平的不断提高,目前绝大多数新建电厂都考虑了辅助系统PLC集中控制网络,为确保辅助系统PLC集中控制网络的正常投运,在初步设计阶段应对水、灰、煤PLC集中控制网络及全厂辅助系统PLC集中控制网络进行统一布线规划,并提出相应的辅助系统PLC集中控制网络布线规划图。”

  根据国家电力公司《火电厂热工自动化技术改进研究》课题组调查显示,火电厂辅助车间监控系统实现网络化和集中控制任重道远。被统计的装备 125MW及以上容量的168个火电厂中只有21个电厂不同程度实现了网络化,大批电厂的不少辅助车间集中控制还没实现,辅助车间运行人员过多,严重影响这些电厂减人增益的实现。预计,随着单元机组DCS改造的逐步完成,辅助车间自动化改造将很快全面开展。

  2、火电厂辅助系统的特点

  火电厂辅助系统包括输煤系统、燃油泵房、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、循环水系统、锅炉吹灰系统等,它们的正常运行是机组甚至整个电厂安全经济运行的重要保障。其主要有以下几个特点:

  地点分散;除锅炉吹灰系统外,输煤系统、燃油泵房、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、循环水系统等遍布于全厂,且几乎均有相应的控制室及配备有相应的运行人员。

  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。

  3、控制现状及存在问题

  辅助控制系统的现状可以大致归纳如下:

  主要辅助控制系统的核心大部采用以PLC加上位计算机组成的控制系统,一些略为次要的辅助控制系统也逐步采用小型PLC进行控制,未采用PLC的则采用就地手操、远操和组合仪表等常规控制装置。

  辅助控制系统的集成较为分散,往往由不同的厂家供应,造成各个控制系统的PLC种类不一样。

  开关量控制占据着辅助系统控制的核心,大量的阀门、电磁阀、电动机等要受联锁条件的逻辑控制,主要以设备的状态、阀门的开关、电机的启停、压力流量和料液位的限值等条件进行控制。

  主要辅助系统如输煤系统、燃油泵房、除灰除渣系统、化学水处理系统、循环水系统等需提供专门的控制室并配备一定数量的运行人员进行值班操作。

  各个控制系统相互独立,系统信息与主控室及相互之间的交换几乎没有,更不用说与MIS之间的信息交换了。

  因此辅助系统的控制现状带来以下一些问题:

  分散的控制室不仅增加了投资及运行维护费用,如装潢、空调等,而且还不易管理。 (2)PLC的控制造成值班人员工作量少,但总体人员偏多。如某厂机组主控人员每台机组5人,但外围设备值班人员达15人左右。

  各个辅助系统与主控室的信息自动交换极少,主控室对辅助系统的控制要求往往通过电话方式联系,辅助控制不便而且不及时。

  各个辅助控制系统采用不同的硬件和软件,给备品备件管理、人员培训及维护造成一定的难度。

  各辅助系统的重要信息不能接入MIS网。

  4、技术方案探讨

  随着电力改革的深入,上述问题对全厂经济性的影响会变得越来越明显,因此国外及国内电厂也越来越重视解决这些问题。同时,计算机控制技术、计算机网络技术和计算机软件技术的发展也为解决这些问题创造了充分的条件。

  4.1 总体构成

  实现辅助系统计算机集中监控可以选择多种方案,可采用集中控制即将辅助系统的信号接入主控室的DCS系统集中监控,也可以采用相对集中即建立几个相对集中的控制点,先将物理位置相对较近或联系较为紧密的辅助系统集中在几个集中控制点进行集中监控,然后再将这几个子网络接入DCS和MIS网络中去。根据目前我国火电厂辅助系统控制特点,可将整个辅助控制系统划分为煤、灰、水三个控制网络,煤网络可以包括输煤程控及其相关的辅助系统、燃油泵房;灰网络可以包括除灰除渣系统、干灰输送系统、电除尘控制系统;水网络可以包括化学水处理、凝结水精处理、汽水取样及分析、加药系统、净水站、化学及生活废水处理、灰水处理、循环水加药等系统。其相应系统的控制机柜布置在辅助系统电子间或设备附近,上位机操作员站布置在三个控制点的就地集中控制室,实现操作监控功能,控制系统通过网络服务器与DCS及MIS相连实现通讯,实现在主控室的监控终端对辅助系统监控。辅助系统计算机集中监控的硬件设备可跟据不同的情况选用DCS、PLC加上位机或现场总线技术。

  在此基础上形成电厂辅助车间的综合监控系统。这种辅助车间控制系统方案可分为四层:现场层(物理层)、控制层、监控层和管理层。

  现场层包括现场I/O站和其它控制接口设备,对现场信号进行处理及输出控制信号。

  控制层具体实施各辅助系统的控制程序,并提供辅助操作功能。

  监控层实施按水、煤、灰工艺系统分开的辅助车间监控,包括过程监视、控制操作、系统维护等,包括操作员站和工程师站。

  管理层实现生产车间的信息综合(包括DCS和各辅助车间),并提供与全厂网络的连接,协调各辅助车间与主控室DCS之间的运行,并管理日常事务处理,如工作票管理等。

  各层之间通过通讯网络实现连接,成为一个完整的控制系统。在四个层之间通过通讯网络连接在一起,有三种通讯联络:现场I/O站与控制层CPU站之间的通讯联络、控制层与监控层间的通讯联络和监控层与管理层间的通讯联络。

  4.2 采用DCS的方案

  采用DCS控制技术,利用DCS的远程I/O设备,将信号引入主机DCS,配合合理的设计,进行集中监控。该方式的优点是全厂主设备和辅助车间可以采用同种DCS,运行维护及备品管理方便。对于新建电厂,如果性能价格比是可以接受的话,可以采用此种方式,但由于新建电厂往往采取分岛招标,控制仪表分别由不同工艺设备的供货商提供,因此业主和设计单位应及早协调各有关供货商解决DCS的选型及控制方案的设计。对于老机组,由于各辅助系统的控制可能已经采用了PLC或其它方案,实行这一方案要推翻原有的控制系统,因此有一定的难度并要考虑成本,不过也有老厂采用此方案,如某电厂1993和1994年建造的2台200MW机组即采用新华公司的XDPS——400型分散控制系统构成全厂辅机DCS系统,并按设备所属地域分为输煤、化水、灰渣三个子系统,先实施输煤和化水两个子系统的DCS改造,两大子系统及辅机控制室之间采用光缆连接,实现了系统间资源数据共享的监控一体化;灰渣子系统仍利用原有的(PLC+上位机)控制系统进行增容和完善,最终通过网关实现与XDPS—400系统的集成,达到数据的共享和监控。在保持控制设备分散的原则下,最终实现在#2机组主控室中辅机DCS控制台采用三台操作员站集中监控上述三个子系统的目的。

投诉建议

提交

查看更多评论
其他资讯

查看更多

助力企业恢复“战斗状态”:MyMRO我的万物集·固安捷升级开工场景方案

车规MOSFET技术确保功率开关管的可靠性和强电流处理能力

未来十年, 化工企业应如何提高资源效率及减少运营中的碳足迹?

2023年制造业“开门红”,抢滩大湾区市场锁定DMP工博会

2023钢铁展洽会4月全新起航 将在日照触发更多商机