火電廠DCS主輔一體化及輔控集中控制模式的應(yīng)用效益

楊延超，張勇軍（華潤(rùn)電力焦作有限公司，河南 焦作 454450）

焦作龍?jiān)措姀S2×660MW超超臨界機(jī)組工程于2013年4月開(kāi)工建設(shè)，計(jì)劃2014年底機(jī)組投入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。本工程的主機(jī)DCS控制系統(tǒng)和輔助車(chē)間控制系統(tǒng)采用的都是北京ABB貝利工程有限公司的Symphony Plus系統(tǒng)，Symphony Plus系統(tǒng)是ABB目前推出的最新的控制系統(tǒng)，在原系統(tǒng)上增加了現(xiàn)場(chǎng)總線功能模塊，以下是主機(jī)DCS系統(tǒng)和輔助車(chē)間DCS系統(tǒng)集中統(tǒng)一控制模式的介紹。

1 主機(jī)DCS系統(tǒng)

本工程主控DCS系統(tǒng)分為三個(gè)單元系統(tǒng)，#1機(jī)組單元系統(tǒng)，#2機(jī)組單元系統(tǒng)和公用系統(tǒng)，單元機(jī)組采用爐、機(jī)、電集中控制方式，實(shí)現(xiàn)爐、機(jī)、電全能值班運(yùn)行模式，兩臺(tái)機(jī)組設(shè)一個(gè)集中控制室。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為兩層：Onet網(wǎng)絡(luò)層和Cnet網(wǎng)絡(luò)層，Onet網(wǎng)絡(luò)層是上層監(jiān)控操作網(wǎng)絡(luò)層，Cnet網(wǎng)絡(luò)層是下層控制器網(wǎng)絡(luò)層。

兩臺(tái)單元機(jī)組的控制分別由DCS實(shí)現(xiàn)，兩臺(tái)機(jī)組公用系統(tǒng)設(shè)置一套DCS公用系統(tǒng)，控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)通訊接口與每臺(tái)單元機(jī)組的控制系統(tǒng)相聯(lián)，接受一臺(tái)機(jī)組的DCS實(shí)現(xiàn)對(duì)公用系統(tǒng)設(shè)備的控制，另一臺(tái)機(jī)組控制功能被閉鎖掉，只能監(jiān)視。

單元機(jī)組DCS控制范圍包括：鍋爐及其輔助系統(tǒng)、汽機(jī)及其輔助系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及其輔助系統(tǒng)、脫硝SCR裝置、除渣系統(tǒng)、循環(huán)水泵房系統(tǒng)、廠用電及發(fā)變組(單元機(jī)組部分)等。DCS公用網(wǎng)絡(luò)控制范圍包括：廠用電公用系統(tǒng)、燃油泵房系統(tǒng)、熱網(wǎng)首站系統(tǒng)等。電氣控制系統(tǒng)設(shè)有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（ECMS），DCS和電氣系統(tǒng)的重要參數(shù)和關(guān)鍵控制指令采用硬接線連接，其余參數(shù)均通過(guò)ECMS的監(jiān)視管理站對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視。

本工程汽機(jī)數(shù)字電液控制（DEH）、汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）、給水泵小汽機(jī)數(shù)字電液控制（MEH）、給水泵小汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（METS）由東方汽輪機(jī)廠成套供貨；引風(fēng)機(jī)小汽機(jī)數(shù)字電液控制（F-MEH）、引風(fēng)機(jī)小汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（F-METS）由北京電力設(shè)備總廠成套供貨，上述系統(tǒng)與主機(jī)DCS系統(tǒng)采用相同的軟硬件設(shè)備。將DEH/ETS、MEH/METS、F-MEH/F-METS控制裝置總成在一套DCS中，將其控制裝置作為DCS的功能站掛在DCS通訊網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)其人機(jī)界面在DCS操作員站完成，能通過(guò)DCS的操作員站對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視和控制。

以上是主機(jī)DCS系統(tǒng)的總體介紹，輔助車(chē)間控制系統(tǒng)通過(guò)傳統(tǒng)模式與我公司的模式進(jìn)行對(duì)比介紹。

2 傳統(tǒng)的輔助車(chē)間控制系統(tǒng)

2.1 傳統(tǒng)的輔助車(chē)間控制方式特點(diǎn)

傳統(tǒng)的輔助車(chē)間控制系統(tǒng)一般采用分開(kāi)獨(dú)立控制方式，按水系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)，各個(gè)輔助控制系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，分別布置在不同的地方，例如水系統(tǒng)控制系統(tǒng)布置在化水車(chē)間集控室電子間，輸煤控制系統(tǒng)布置在輸煤集控電子間，除灰系統(tǒng)和脫硫控制系統(tǒng)一般都布置在脫硫集控電子間等。

2.2 存在的問(wèn)題

（1）各個(gè)輔助車(chē)間控制系統(tǒng)的不同一性，往往電廠的輔助控制系統(tǒng)采用的不是一個(gè)品牌的控制系統(tǒng)，是多個(gè)品牌的控制系統(tǒng)，這樣每個(gè)控制系統(tǒng)熱控維護(hù)人員都要培訓(xùn)、熟悉、掌握，需要投入更多的人力物力來(lái)維護(hù)，設(shè)備的備品備件每個(gè)品牌的都需要備齊，這就占用了更多的流動(dòng)資金和倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存。

（2）傳統(tǒng)的輔助車(chē)間多采用PLC控制方式，PLC控制相對(duì)于DCS控制，在復(fù)雜邏輯組態(tài)、掃描方式、I/O冗余、易用性等方面沒(méi)有DCS更方便、更靈活，隨著DCS的發(fā)展PLC在價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)也不再明顯。

（3）各個(gè)輔助控制系統(tǒng)布置的不集中性，由于各個(gè)控制系統(tǒng)布置的不集中，維護(hù)巡檢人員每天需要到每個(gè)輔控車(chē)間去巡檢，降低了工作效率。同時(shí)每個(gè)輔助控制系統(tǒng)都需要專門(mén)的運(yùn)行人員，相互之間也不能互為全能備用。

圖1 輔控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 我公司輔助車(chē)間系統(tǒng)控制方式的介紹

鑒于傳統(tǒng)輔助車(chē)間控制方式存在諸多效率低、經(jīng)濟(jì)性不高、維護(hù)成本高等問(wèn)題，我公司對(duì)輔助車(chē)間控制方式進(jìn)行了改善，采用輔助車(chē)間統(tǒng)一集中控制方式。

我司將各個(gè)輔助車(chē)間的工程師站和操作員站布置在一個(gè)輔控車(chē)間集中控制，輔助車(chē)間按水系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)分區(qū)設(shè)各自的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，分別采用分散控制系統(tǒng)(DCS)控制，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建輔控網(wǎng)。各子系統(tǒng)具有獨(dú)立運(yùn)行功能，輔控網(wǎng)出現(xiàn)故障，不影響子系統(tǒng)正常監(jiān)控。DCS系統(tǒng)采用C/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，服務(wù)器配置滿足各子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。

輔控網(wǎng)是全廠輔助車(chē)間和輔助系統(tǒng)的控制中心，輔控網(wǎng)的值班點(diǎn)設(shè)在輔控樓的輔控網(wǎng)控制室。通過(guò)輔控DCS 操作員站完成對(duì)輔助車(chē)間(包括水處理、凝結(jié)水精處理、輸煤、除灰、電除塵、脫硫；其中輸煤系統(tǒng)僅做監(jiān)視，不做控制)等輔助生產(chǎn)設(shè)備的全面監(jiān)視和控制。各輔助車(chē)間就地不設(shè)值班點(diǎn)，水、凝結(jié)水精處理、除灰、脫硫各車(chē)間僅保留一臺(tái)巡檢站，用于設(shè)備調(diào)試及網(wǎng)絡(luò)故障等特殊情況下使用。考慮到輸煤工藝系統(tǒng)和設(shè)備的特殊性，輸煤系統(tǒng)保留就地控制室和值班點(diǎn)，不在輔控網(wǎng)控制室做主要控制，但輸煤控制系統(tǒng)所有信息均上傳至輔控網(wǎng)顯示。圖1為本項(xiàng)目的輔控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

4 輔助車(chē)間采用統(tǒng)一集中控制方式的主要特點(diǎn)和

4.1 獨(dú)立靈活性

可以方便的在輔助車(chē)間一體化系統(tǒng)中加入和退出每個(gè)子系統(tǒng)或?qū)⒆酉到y(tǒng)重新劃分，而不影響整個(gè)系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的正常運(yùn)行，方便了輔助系統(tǒng)的分布投運(yùn)以及投運(yùn)后電廠的檢修和維護(hù)工作。

4.2 控制器處理能力強(qiáng)

和傳統(tǒng)的輔助車(chē)間PLC控制器相比，DCS系統(tǒng)除了具有對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)處理的功能外，還有強(qiáng)大的模擬量控制組態(tài)功能，可以解決電廠復(fù)雜的控制方案，易用性更強(qiáng)。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益明顯

（1） 輔控系統(tǒng)采用統(tǒng)一集中控制方式，運(yùn)行在人員配置上可以做一些調(diào)整，實(shí)現(xiàn)一專多能的運(yùn)行人員，起到減員增效的作用。

（2）輔控系統(tǒng)采用統(tǒng)一集中控制方式，不同系統(tǒng)之間的操作員畫(huà)面可以相互調(diào)用，都可以配置成為操作員權(quán)限，可以減少輔控操作員站的配置數(shù)量，減少了費(fèi)用。同時(shí)當(dāng)一臺(tái)操作站出現(xiàn)故障時(shí)，可以用其他操作站臨時(shí)替換使用。

（3）輔控系統(tǒng)采用統(tǒng)一集中控制方式，減少了備品備件的數(shù)量，降低了維護(hù)成本、維護(hù)費(fèi)用，

（4）輔控系統(tǒng)采用統(tǒng)一集中控制方式，對(duì)于熱控人員來(lái)說(shuō)，不用對(duì)多個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)、熟悉、學(xué)習(xí)，這樣一方面減少了培訓(xùn)費(fèi)用，另一方面可以把更多的時(shí)間和精力花在用來(lái)掌握、精通一套控制系統(tǒng)上，提高熱控人員對(duì)同一控制系統(tǒng)的維護(hù)能力。

（5）輔控系統(tǒng)的統(tǒng)一集中布置，有利于巡檢人員的日常巡檢，提高巡檢效率。從土建方面來(lái)說(shuō)減少了多個(gè)集控室的布置成本。

5 結(jié)語(yǔ)

目前本工程DCS主輔一體化控制及輔助車(chē)間的一體化集中控制方式，已經(jīng)在我公司穩(wěn)定投入使用。投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)經(jīng)濟(jì)效益明顯，提高了巡檢效率，減少了備品備件。不管從人員管理上，還是設(shè)備的巡檢、維護(hù)上都有明顯的改善，是電廠輔助車(chē)間控制方式的發(fā)展趨勢(shì)。

[1]北京ABB貝利工程有限公司. Symphony Plus系統(tǒng)使用手冊(cè)[Z].