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一 引言
DCS系統(tǒng)經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，在火電廠的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，可以監(jiān)控大型火電機(jī)組的工藝全過(guò)程，并已經(jīng)滲透到火電廠控制系統(tǒng)的水、煤、灰等各個(gè)領(lǐng)域。2005年8月17日，北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司在湖南創(chuàng)元2X300MW火電機(jī)組DCS招標(biāo)中中標(biāo)1，2#機(jī)組及公用系統(tǒng)控制項(xiàng)目。2006年11月11日，北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司在湖南創(chuàng)元2X300MW火電機(jī)組DCS招標(biāo)中中標(biāo)輔網(wǎng)控制系統(tǒng)(水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng))項(xiàng)目。#1機(jī)組計(jì)劃將于2007年底前投運(yùn)，這將是國(guó)產(chǎn)化DCS控制系統(tǒng)在大型火電發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)全廠一體化控制重要事件。
二 項(xiàng)目概述
1．主機(jī)組
鍋爐：鍋爐為上海鍋爐廠有限公司的SG1025/17.44－M859型亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)汽包爐，單爐膛、一次中間再熱、半露天布置、全鋼構(gòu)架、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣燃煤鍋爐。
汽輪機(jī)：汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司的N300-16.7/537/537型，亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽凝汽式機(jī)組。汽溫調(diào)節(jié)方式：過(guò)熱汽采用二級(jí)噴水減溫加備用噴水減溫的方式，再熱汽采用尾部煙氣擋板調(diào)溫并輔以事故噴水。
發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)為上海電機(jī)廠有限公司的QFSN-300-2型自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng),水-氫-氫冷卻方式
主要熱力系統(tǒng)特點(diǎn)：熱力系統(tǒng)采用單元制，給水系統(tǒng)采用2臺(tái)50％容量的汽動(dòng)給水泵，1臺(tái)50%容量的電動(dòng)給水泵。正常投運(yùn)2臺(tái)汽動(dòng)給水泵，電動(dòng)給水泵作為啟動(dòng)及汽泵事故備用。汽機(jī)回?zé)岢槠到y(tǒng)設(shè)置8級(jí)，作為三臺(tái)高加，一臺(tái)除氧器，四臺(tái)低加的汽源。制粉系統(tǒng)采用鋼球磨中儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配磨煤機(jī)4臺(tái)，給煤機(jī)4臺(tái)。煙風(fēng)系統(tǒng)采用平衡通風(fēng)方式，空予器采用三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，設(shè)2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)，2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式吸風(fēng)機(jī)，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)。鍋爐為四角切圓燃燒，點(diǎn)火方式為高能點(diǎn)火，每個(gè)油燃燒器配有一個(gè)點(diǎn)火器。設(shè)置簡(jiǎn)易高低壓旁路系統(tǒng)，系統(tǒng)容量約為鍋爐最大連續(xù)出力的15％左右，采用遠(yuǎn)方手動(dòng)操作方式。
熱控系統(tǒng)采用和利時(shí)公司的第四代DCS產(chǎn)品HOLLiAS-MACS系統(tǒng)
2． 輔網(wǎng)： 輔助車(chē)間全部采用DCS分散控制方式，實(shí)現(xiàn)全顯示器/鍵盤(pán)監(jiān)控，不設(shè)后備常規(guī)監(jiān)控設(shè)備；輔助車(chē)間根據(jù)各車(chē)間地理位置和系統(tǒng)的相關(guān)性構(gòu)成水、煤、灰三個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)以太網(wǎng)連接成集中控制網(wǎng)，在集中控制室可對(duì)輔助車(chē)間實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
水網(wǎng)：化學(xué)補(bǔ)充水車(chē)間，取樣加藥車(chē)間，凈化站車(chē)間，化學(xué)廢水車(chē)間
煤網(wǎng)：輸煤綜合樓，煤倉(cāng)間，含煤廢水車(chē)間
灰網(wǎng)：除灰綜合樓，燃油泵房，灰?guī)煸O(shè)備間，除灰水泵房
脫硫：預(yù)留…
三 工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）項(xiàng)目規(guī)模: 2X300MW機(jī)組機(jī)、爐、電及公用系統(tǒng)+輔網(wǎng)（水、煤、灰）
（1）主機(jī)組 ：主要設(shè)計(jì)控制分站：爐側(cè)10個(gè)控制站共計(jì)3200點(diǎn)左右，機(jī)側(cè)8個(gè)站共計(jì)2500點(diǎn)左右，單元機(jī)組電氣2個(gè)站，共計(jì)770點(diǎn)。公用系統(tǒng)電氣、空調(diào)、壓縮空氣等共計(jì)1270點(diǎn)。主要完成的功能：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、旁路控制系統(tǒng)（BPC）及電氣控制系統(tǒng)（ECS），協(xié)調(diào)控制（CCS）等。
（2） 輔網(wǎng)控制系統(tǒng)：兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，用來(lái)監(jiān)控監(jiān)控水網(wǎng)，煤網(wǎng)，灰網(wǎng)，脫硫等。
（3） 水網(wǎng)控制系統(tǒng)：水網(wǎng)項(xiàng)目共5個(gè)站，分布在不同的就地設(shè)備間，與控制站之間使用光纖連接。包括化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)，化學(xué)廢水系統(tǒng)，取樣加藥控制系統(tǒng)，凈化站控制系統(tǒng)，脫硫廢水系統(tǒng)5個(gè)小子系統(tǒng)
（4）煤網(wǎng)控制系統(tǒng)：煤網(wǎng)項(xiàng)目共3個(gè)站，分布在不同的就地設(shè)備間，與控制站之間使用光纖連接。包括疏煤綜合樓，煤倉(cāng)間，含煤廢水
（5）灰網(wǎng)控制系統(tǒng)：煤網(wǎng)項(xiàng)目共4個(gè)站，分布在不同的就地設(shè)備間，與控制站之間使用光纖連接。包括除灰綜合樓，燃油泵房，灰?guī)煸O(shè)備間，除灰水泵房4個(gè)子系統(tǒng)。
（6）脫硫控制系統(tǒng)：規(guī)劃中…
3）硬件結(jié)構(gòu) 操作員站 + 服務(wù)器（冗余）+ 主控FM803（冗余）+ 新型SM系列采控模件
2． 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）主機(jī)組系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖
3）煤網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖
5）水網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖
6）脫硫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖
規(guī)劃中…
3． 工程數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
工程分類(lèi)設(shè)計(jì)：
主機(jī)組
公用系統(tǒng) CYGY 1號(hào)組 0號(hào)域
1#機(jī)組 CY1 1號(hào)組 1號(hào)域
2號(hào)機(jī)組 CY2 1號(hào)組 2號(hào)域
輔網(wǎng)系統(tǒng) 在以下每個(gè)工程里增加2個(gè)計(jì)算機(jī)操作站
補(bǔ)水泵房 CYBS 2號(hào)組 0號(hào)域
水網(wǎng) CYSW 2號(hào)組 1號(hào)域
煤網(wǎng) CYMWXT 2號(hào)組 2號(hào)域
灰網(wǎng) CYHWXT 2號(hào)組 3號(hào)域
脫硫 CYTLXT 3號(hào)組 4號(hào)域
4． 系統(tǒng)對(duì)時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
DCS系統(tǒng)的對(duì)時(shí)結(jié)構(gòu)直接決定了系統(tǒng)SOE信號(hào)的精度，該設(shè)計(jì)方案能夠解決由于SOE信號(hào)從屬于不同的控制器而帶來(lái)精度誤差偏大的問(wèn)題。精確的對(duì)時(shí)系統(tǒng)配置框圖和原理框圖如下：
系統(tǒng)校時(shí)流程：
1、 GPS天線收到時(shí)間信號(hào)。
2、 從串口上發(fā)到FM197校時(shí)集線器中。
3、 FM197校時(shí)集線器發(fā)到系統(tǒng)時(shí)間服務(wù)器中。
4、 時(shí)間服務(wù)器定時(shí)或在本機(jī)時(shí)間改變時(shí)在網(wǎng)內(nèi)廣播校時(shí)包。
5、 設(shè)置同時(shí)間服務(wù)器同步的客戶機(jī)收到校時(shí)包后改變本機(jī)系統(tǒng)時(shí)間。
6、 客戶機(jī)開(kāi)始運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)向時(shí)間服務(wù)器請(qǐng)求校時(shí)。
系統(tǒng)校時(shí)特點(diǎn)：
1、 控制系統(tǒng)校時(shí)收發(fā)以網(wǎng)絡(luò)傳遞為主
2、 SOE關(guān)鍵快速時(shí)鐘校對(duì)以硬接線發(fā)妙脈沖為主，保證站間SOE時(shí)鐘誤差≤1ms
3、 采用校時(shí)集線器接受GPS時(shí)鐘信號(hào)，給DCS時(shí)鐘服務(wù)器、SIS系統(tǒng)及其他設(shè)備同時(shí)進(jìn)行校時(shí)
4、 網(wǎng)絡(luò)校時(shí)時(shí)鐘服務(wù)器唯一設(shè)置
5． 系統(tǒng)的配電及接地
單元機(jī)組和公用系統(tǒng)各自分別含有一套配電柜，為每個(gè)機(jī)柜和其它用電設(shè)備供電。配電柜接受兩路來(lái)UPS1電源和UPS2電源，包含為每路用電設(shè)備提供獨(dú)立保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)，配有專(zhuān)用的交流冗余切換裝置，采用雙路電源切換。
電源切換裝置核心設(shè)備為施耐德快速動(dòng)作接觸器。采用雙電源切換裝置，第一路UPS1為主，第二路以UPS2為主，保證系統(tǒng)內(nèi)無(wú)論那一路出現(xiàn)欠壓、故障或者接觸器故障時(shí)，可以保證DCS工作電源穩(wěn)定及切換正常。其接觸器切換時(shí)間不大于20ms，可以保證負(fù)載正常工作。切換后的電源DCS相關(guān)設(shè)備供電。切換裝置原理及經(jīng)過(guò)切換裝置供電的圖如下面所示：
接地方案是：凡事有光纖隔開(kāi)的設(shè)備組單獨(dú)接地，如公用系統(tǒng)、遠(yuǎn)程站等，系統(tǒng)接地要求是整體懸空，一點(diǎn)接地，接地點(diǎn)設(shè)在DCS機(jī)柜側(cè)，接地電阻不大于4歐姆，不需要單獨(dú)得接地樁，可以接在電廠得接地網(wǎng)上，但接地點(diǎn)半徑5米內(nèi)不應(yīng)有其它大電氣設(shè)備的接地點(diǎn)。
接地線為銅質(zhì)多芯線，支線線徑不小于12mm2，主干線徑不小于36mm2。
遠(yuǎn)程I/O的供電與接地
由現(xiàn)場(chǎng)附近的熱工電源盤(pán)供給，或由布置于控制室里的DCS電源柜供給。為保證遠(yuǎn)程I/O柜內(nèi)各采集模塊的電源穩(wěn)定，電源經(jīng)過(guò)UPS電源穩(wěn)壓后供給，該路電源失去時(shí)UPS仍可保證遠(yuǎn)程I/O能正常工作一段時(shí)間。
遠(yuǎn)程I/O柜布置于現(xiàn)場(chǎng)，離控制室里的DCS系統(tǒng)接地柜的匯流總排較遠(yuǎn)，因此遠(yuǎn)程I/O柜的地就近接入現(xiàn)場(chǎng)的地網(wǎng)。遠(yuǎn)程I/O的安全地、屏蔽地和邏輯地在柜內(nèi)一點(diǎn)匯流后作為接地點(diǎn)，該接地點(diǎn)由專(zhuān)用的接地電纜接入現(xiàn)場(chǎng)地網(wǎng)，接地電阻要求不大于4歐姆。
創(chuàng)元電廠2*300MW工程是一個(gè)含主機(jī)組及輔助控制系統(tǒng)的大型一體化控制的火電機(jī)組，輔助控制系統(tǒng)是全廠熱工自動(dòng)化的重要組成部分，隨著DCS分散控制系統(tǒng)日漸成熟，并已在國(guó)內(nèi)許多大中小型火電廠中得以廣泛應(yīng)用。無(wú)論是硬件系統(tǒng)，軟件設(shè)計(jì)組態(tài)，還是在運(yùn)行管理上都積累了很多成熟可信的經(jīng)驗(yàn)，利用依靠先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)合理有效地提高輔助系統(tǒng)的控制水平是提高全廠綜合自動(dòng)化水平，提高電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。輔助控制系統(tǒng)與主機(jī)組DCS實(shí)現(xiàn)一體化控制，能夠優(yōu)化電廠資源配置、降低備品備件數(shù)量、減少維護(hù)費(fèi)用、達(dá)到降低產(chǎn)品成本，減人增效，為實(shí)現(xiàn)“廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”，增強(qiáng)電廠的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供了重要保證。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)