運用集成架構技術提高火電廠輔助系統控制水平探討

劉治新

華陽電業有限公司廈門分公司（361000）

運用集成架構技術提高火電廠輔助系統控制水平探討

劉治新

華陽電業有限公司廈門分公司（361000）

有效提高火電廠輔助系統控制水平的主要方法是利用現場總線和集成架構理念，解決輔助系統控制在電廠主機分散控制系統（DCS）中控制水平無有效提高的問題。這里通過對集成架構技術提高火電廠輔助系統控制水平進行探討，以期我國火電廠控制網路結構得到更好的發展。

集成架構技術；火電廠輔助系統；控制水平

隨著社會不斷的發展，人們對電的需求也越來越大，這為火電廠發展帶來機遇和挑戰：機遇在于火電廠在不斷建設中將為相關企業帶來可觀的經濟效益；挑戰在于逐漸提高的用電量對電廠控制水平的要求也隨之提高。因此，提高、優化火電廠輔助系統控制水平，成為了當今火電廠相關企業主要探討的問題。由此可見，為了使火電廠輔助系統控制水平得到有效提高，對集成構架技術應用的探討則顯得尤為重要。

1 電廠輔助系統主流控制方案

為了使電廠輔助系統主流控制方案得到有效發展，相關部門在制定火力發電廠設計技術規范的有關規定中指出，對于擁有相同性質的輔助工藝生產系統、相鄰的輔助生產車間應將控制點、控制系統進行合并，使得輔助車間的控制點可以控制在三個以內，即化水、除灰以及輸煤控制點，而對其他車間可依據“無人值守”進行規劃設計。根據火電廠建設實際需求以及國家有關規定,通常選用PLC+CRT形式的可編程控制器作為火電廠輔助系統控制方案設計首選，利用計算機技術、控制技術以及網絡通信技術對火電廠輔助系統內各控制系統進行連接，達到通過輔機集中高效控制火電廠輔助系統的目的。

雖然，火電廠輔助系統主流控制通過輔控網進行管理，但是輸入輸出設備（I/O站）以及控制設備（PLC）一般均安裝在各輔助車間，布局分散。為了解決控制設備以及輸入輸出設備分散、管控繁瑣、費時費力的問題，針對電廠輔助系統（區域）在集控室中設立輔控系統上位機進行集中監控，使得電廠輔助系統主流控制在達到集中監控目的的基礎上，又有效保證了控制設備的分散。另外，為了提高電廠輔機系統控制能力，在系統中加入網路通信能力強、靈活性高以及可靠穩定的PLC，成為了火電廠廣泛認可的方法。因此，現今火電廠輔助系統控制運用PLC+CRT方式,達到提高系統控制能力目的相關做法已較為成熟、通用，成為當今火電廠輔控系統控制的主要形式。

2 電廠輔助系統控制發展中的誤區

2.1 電廠控制系統劃分及相應的控制特點

在工藝系統中控制系統作為以服務為主的系統形式，應確保所屬系統工藝需求與工藝系統特點相符，在滿足最高性價比基礎上選取最優方案。主廠房控制系統是在具備開關量以及離散控制前提下，以連續調節性控制為主導熱力生產相關系統（區域）為依托，而過程控制通常在主廠房系統控制中占據主導地位。基于此，許多火電廠均使用DCS為主要控制系統,并采用單個對象開關量控制、順序控制為工廠自動化的輔助系統（區域）中的主要構成部分。然而，為了使控制系統更加科學高效，在開關量處理中加入具有較強能力的PL系統,可促使電廠控制系統優勢得到提升。

電廠輔助系統相較于電廠主設備控制系統區別有四:第一，二者存在過程點差別。在輔助系統（區域）中過程點數量通常在1 000點左右，而大型火電廠設備控制系統的過程點一般在8 000左右；第二，在輔助系統控制中主要依據單個對象開關量控制以及順序控制為主；第三，輔助系統相較于電廠主設備控制系統物理位置較分散、位置相距較遠,一般在整個火電廠任何位置都有輔助控制系統的身影；第四，在輔助系統中存在較多由輔機廠家提供輔助系統的情況，而電廠主設備控制則是根據火電廠發展規劃與發展需求設置的系統形式。

2.2 采用DCS完成輔助系統控制方案探討

采用DCS控制系統的火電廠輔助系統控制方案主要有三:一是通過遠程I/O功能達到通過DCS控制系統對火電廠輔助系統高效控制目的。這種火電廠輔助系統控制方法是通過在集控室電子設備室中布置控制機柜(DPU)，并在各個集控樓所布置的DPU與輔助車間遠程I/O站經由冗余通信線（光纖）進行連接布置，促使信號可以實現有效傳輸，并根據過程點數量在輔助系統中的客觀情況，確定DCS在系統中應用情況。當今600 MW以上燃煤機組的大型火電廠中，酸堿槽、機組排水槽、再生系統、混床系統、化學取樣等凝結水精處理區域系統內大約有1 300個過程點，而化學補給水區域存在2 300點系統總點數、800點綜合泵房區域總點數、1 800點輸煤系統總點數、900點除灰渣系統總點數。同整個火電廠輔助系統相比，化學補給水區域、綜合泵房區域以及輸煤系統（新建機組）的總點數相對較少，使得I/O點數在系統中并不需要針對每一系統點數分別設置一套DCS來實現控制，而對于使用DCS的DPU驅動遠程I/O系統又存在總點數較多現象。總點數同DPU遠程I/O帶載能力之間的矛盾，將為系統發展帶來瓶頸，而經由遠程I/O進行控制的大量I/O點也存在較大安全隱患，加之DCS相關I/O卡件價格較貴，使得遠程I/O系統運營成本也隨之加大。在輔助系統過程點運行中存在開關量I/O點較為繁雜的現象，而開關量I/O點價格均高于PLC，使得DCS成本也隨之提升，并高于PLC系統。此外，系統在處理速度上也不高。由此可見，采用DCS完成火電廠輔助系統控制方案對系統處理速度以及可靠性均存在消極影響，而相關I/O卡件費用較高，客觀上提升了系統工程費，因此，DCS系統在投資較高的情況下，導致產生該系統性價比較低的消極結果。

二是在輔助系統控制中只應用單獨一套DCS。若將控制機柜集中在指定的輔助車間，則需要較長電纜來實現集控樓電子設備之間以及輔助車間之間的聯系，這就造成系統控制因電纜、電纜架橋以及相關安裝材料費用、人工費用等成本投入較多的結果，同時在火電廠大跨度穿越建設過程總，因為DCS的I/O卡件成本相較于PLC卡件要高得多，所以造成火電廠采用單獨一套DCS施行系統控制的資金投入居高不下的消極結果。

三是采用一套DCS軟、硬件控制系統在功能區域內進行輔助系統控制。這個控制系統形式、I/O處理速度以及電聯用量均可滿足需求，但存在主干網貫穿整個這個廠區，若節點出現故障將影響整個系統控制水準的系統運行風險。

2.3 電廠輔助系統控制其他需考慮的問題

當今電廠輔助系統控制極大部分來自于集成商和輔機廠家配套提供的系統，存在系統升級、運行維護等難點。此外，傳統DCS產品在可靠性、經濟性、實用性上仍存在較大爭議，導致傳統DCS并無法作為提升火電廠輔助控制發展水平的主要系統形式[1]。

3 電廠輔助系統控制發展構想

為了提高電廠輔助系統控制發展實力，應根據火電廠實際情況選擇與產品向匹配的系統控制形式，并將集成架構思想同輔助系統控制充分結合，加之通信網絡較強的數據傳輸能力，最終達到火電廠輔助系統內控制系統、運動傳動系統、人機界面的數據、信息的無縫連接與共享目的，使得系統構建可發揮最大積極作用。

4 結語

在當今火電廠輔助系統控制中，為了提高控制水平，應根據電廠實際情況與發展需求，對輔助控制系統進行科學選擇，其中集成架構技術作為信息化、自動化以及較為經濟的系統構架方案，可作為提高電廠控制系統能力的主要方法。

[1]劉云峰,王倩宜,楊旭,等.一種支持大數據集成架構的多維分析系統[C].中國高等教育學會教育信息化分會第十二次學術年會論文集,2014:502-508.