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一 引言
DCS系統(tǒng)經(jīng)過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)組的工藝全過程，并已經(jīng)滲透到火電廠控制系統(tǒng)的水、煤、灰等各個領(lǐng)域。2005年8月17日，北京和利時系統(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：過熱汽采用二級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型自并勵勵磁系統(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50％容量的汽動給水泵，1臺50%容量的電動給水泵。正常投運(yùn)2臺汽動給水泵，電動給水泵作為啟動及汽泵事故備用。汽機(jī)回?zé)岢槠到y(tǒng)設(shè)置8級，作為三臺高加，一臺除氧器，四臺低加的汽源。制粉系統(tǒng)采用鋼球磨中儲式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，每臺鍋爐配磨煤機(jī)4臺，給煤機(jī)4臺。煙風(fēng)系統(tǒng)采用平衡通風(fēng)方式，空予器采用三分倉回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，設(shè)2臺動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)，2臺動葉可調(diào)軸流式吸風(fēng)機(jī)，2臺一次風(fēng)機(jī)。鍋爐為四角切圓燃燒，點(diǎn)火方式為高能點(diǎn)火，每個油燃燒器配有一個點(diǎn)火器。設(shè)置簡易高低壓旁路系統(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)方手動操作方式。
熱控系統(tǒng)采用和利時公司的第四代DCS產(chǎn)品HOLLiAS-MACS系統(tǒng)
2． 輔網(wǎng)： 輔助車間全部采用DCS分散控制方式，實(shí)現(xiàn)全顯示器/鍵盤監(jiān)控，不設(shè)后備常規(guī)監(jiān)控設(shè)備；輔助車間根據(jù)各車間地理位置和系統(tǒng)的相關(guān)性構(gòu)成水、煤、灰三個控制網(wǎng)絡(luò)，并通過以太網(wǎng)連接成集中控制網(wǎng)，在集中控制室可對輔助車間實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
水網(wǎng)：化學(xué)補(bǔ)充水車間，取樣加藥車間，凈化站車間，化學(xué)廢水車間
煤網(wǎng)：輸煤綜合樓，煤倉間，含煤廢水車間
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個控制站共計(jì)3200點(diǎn)左右，機(jī)側(cè)8個站共計(jì)2500點(diǎn)左右，單元機(jī)組電氣2個站，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)：兩臺計(jì)算機(jī)，用來監(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個小子系統(tǒng)
（4）煤網(wǎng)控制系統(tǒng)：煤網(wǎng)項(xiàng)目共3個站，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，煤倉間，含煤廢水
（5）灰網(wǎng)控制系統(tǒng)：煤網(wǎng)項(xiàng)目共4個站，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)庫設(shè)計(jì)
工程分類設(shè)計(jì)：
主機(jī)組
公用系統(tǒng) CYGY 1號組 0號域
1#機(jī)組 CY1 1號組 1號域
2號機(jī)組 CY2 1號組 2號域
輔網(wǎng)系統(tǒng) 在以下每個工程里增加2個計(jì)算機(jī)操作站
補(bǔ)水泵房 CYBS 2號組 0號域
水網(wǎng) CYSW 2號組 1號域
煤網(wǎng) CYMWXT 2號組 2號域
灰網(wǎng) CYHWXT 2號組 3號域
脫硫 CYTLXT 3號組 4號域
4． 系統(tǒng)對時結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
DCS系統(tǒng)的對時結(jié)構(gòu)直接決定了系統(tǒng)SOE信號的精度，該設(shè)計(jì)方案能夠解決由于SOE信號從屬于不同的控制器而帶來精度誤差偏大的問題。精確的對時系統(tǒng)配置框圖和原理框圖如下：
系統(tǒng)校時流程：
1、 GPS天線收到時間信號。
2、 從串口上發(fā)到FM197校時集線器中。
3、 FM197校時集線器發(fā)到系統(tǒng)時間服務(wù)器中。
4、 時間服務(wù)器定時或在本機(jī)時間改變時在網(wǎng)內(nèi)廣播校時包。
5、 設(shè)置同時間服務(wù)器同步的客戶機(jī)收到校時包后改變本機(jī)系統(tǒng)時間。
6、 客戶機(jī)開始運(yùn)行系統(tǒng)時向時間服務(wù)器請求校時。
系統(tǒng)校時特點(diǎn)：
1、 控制系統(tǒng)校時收發(fā)以網(wǎng)絡(luò)傳遞為主
2、 SOE關(guān)鍵快速時鐘校對以硬接線發(fā)妙脈沖為主，保證站間SOE時鐘誤差≤1ms
3、 采用校時集線器接受GPS時鐘信號，給DCS時鐘服務(wù)器、SIS系統(tǒng)及其他設(shè)備同時進(jìn)行校時
4、 網(wǎng)絡(luò)校時時鐘服務(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，為每個機(jī)柜和其它用電設(shè)備供電。配電柜接受兩路來UPS1電源和UPS2電源，包含為每路用電設(shè)備提供獨(dú)立保險開關(guān)，配有專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)無論那一路出現(xiàn)欠壓、故障或者接觸器故障時，可以保證DCS工作電源穩(wěn)定及切換正常。其接觸器切換時間不大于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)場附近的熱工電源盤供給，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UPS電源穩(wěn)壓后供給，該路電源失去時UPS仍可保證遠(yuǎn)程I/O能正常工作一段時間。
遠(yuǎn)程I/O柜布置于現(xiàn)場，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)由專用的接地電纜接入現(xiàn)場地網(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，并已在國內(nèi)許多大中小型火電廠中得以廣泛應(yīng)用。無論是硬件系統(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，競價上網(wǎng)”，增強(qiáng)電廠的市場競爭力提供了重要保證。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號