熱控自動化系統設計與監控點設置

　　摘要：火電廠熱控自動化水平是通過控制方式、控制室布置、熱控自動化系統的配置與功能、運行組織及主輔機設備可控性等多方面綜合體現。熱控自動化系統設計水平的高低，對運行人員的合理優化配置及減輕勞動強度都有較大的影響。熱控自動化系統的設計應根據電廠的實際情況，合理配置控制系統與監控點，使人員合理分配，設備處于受控狀態。
　　
　　一、1期工程監控點設置
　　
　　江蘇華能淮陰電廠1期工程為2臺220MW燃煤機組，于1993年建成投產。經對控制系統多次改造，自動化系統的配置為:采用電廠計算機集成制造系統（CMIS）實現對實時數據的采集、管理。2臺機組分別設置單元控制室，單元機組采用分散控制系統（DCS）實現爐、機、電集中控制。輔助車間設煤、灰、水3個監控點，除灰系統采用獨立的可編程邏輯控制器（PLC）網絡控制，輸煤和化水采用DCS構成輔助控制系統，實現網絡和硬件的統一，并在2號單元控制室設有上位機站，但實際輸煤和化水仍分別在輸煤與化水控制室獨立控制。
　　
　　二、2期工程監控點設置
　　
　　2.1初步設計
　　
　　2期工程為2臺330MW燃煤機組，于2005年一季度投產。采用廠級監控信息系統（SIS）、單元機組DCS、輔助車間控制系統組成自動化系統及計算機網絡，實行控制功能分散、信息集中管理的設計原則[1]。2臺機組合設1個單元集中控制室，單元機組利用DCS實現爐、機、電集中控制。
　　
　　在除灰控制室、綜合泵房控制室內分別通過灰、水系統2個控制網絡的CRT操作員站對灰、水系統各輔助車間進行監控。水系統控制網絡中在鍋爐補給水處理車間控制室內設置本地上位機站。在凝結水精處理車間、制氫站等主要輔助車間的電子設備室內布置車間CRT操作員站。灰系統控制網絡中，電除塵控制系統設置上位機站對電除塵系統實現監控，電除塵控制系統上位機站與灰系統控制網絡CRT操作員站布置在一起，灰系統控制網絡CRT操作員站對電除塵系統實現監控僅有監視功能。輸煤控制系統在1期工程的基礎上擴容，與1期合用，不再另設。
　　
　　脫硫系統在脫硫區域采用單獨的脫硫分散控制系統（FGD-DCS），運行人員在脫硫控制室內通過CRT操作員站實現脫硫系統的啟/停、運行工況監視和調整以及事故處理等。
　　
　　2.2監控點調整
　　
　　根據熱控自動化系統初步設計，在實際招標及施工中，為更好的滿足實際運行需要，對初步設計方案所設置的監控點有所調整。
　　
　　（1）不單獨設置SIS，而是根據華能淮陰電廠工期已成功開發應用CMIS的實際情況，在原CMIS的基礎上，在硬件上搭建實時系統，以實用、夠用、好用為目的，節約投資，避免浪費。在軟件上對原系統進行二次開發，以達到系統整合及升級。
　　
　　（2）對灰、水系統2個控制網絡進行合并，設立輔助車間控制網絡，形成輔助車間控制系統。由于灰、水系統的監控都在輔助控制系統實現，因此根據實際的運行需要，輔助控制系統監控點的實際調整為:①取消除灰控制室，僅設置可就地控制的上位機站;②綜合泵房控制室升級為輔助控制室，后根據運行實際要求僅有化學運行人員操作化學設備;③鍋爐補給水的就地上位機站設于原1期化學集控室內，便于化學運行人員兼顧1、2期鍋爐補給水系統的操作;④除灰控制系統網絡引至脫硫控制室，在脫硫控制室增加2臺網絡上位機實現除灰及電除塵的監控;⑤在單元控制室內預留輔助控制系統的網絡接口，如運行只需要增加1臺上位機即可在單元控制室內實現所有輔助控制系統的監控;⑥由于輔助控制系統中的煤水以及雨水泵房控制系統由燃料運行人員負責監控，利用原1期輔助控制網絡輸煤至化水的光纖將2期輔助控制網絡引至輸煤控制室，增加1臺上位機監控煤水以及雨水泵房控制系統。
　　
　　三、3期工程監控點的設置
　　
　　目前3期工程已進入項目實施階段，規劃為2臺330MW燃煤機組，未來全廠將共有6臺機組，總容量達1760MW。2期監控點的設置也考慮了3期因素，對3期工程后全廠監控點的設置有如下的設想。
　　
　　（1）3期工程后全廠監控點的設置將以2期監控點為基礎，原運行人員的單元及水煤灰的原有的人員劃分格局將不會改變。因為雖然硬件上輔助控制網絡的設計為運行人員集中監盤成為可能，集中監盤的目的是為了zui大限度的合理配置運行人員，實現減人增效的目的，但由于設備的增加，巡查范圍的擴大（如輸煤系統就包括1、2、3期范圍），無法實現運行人員的減少，而且采用集中監盤將苛求運行人員熟悉煤、灰、水的所有系統，這將大大增加運行人員的工作壓力，易發生不安全現象，所以煤、灰、水必須分別設置監控點。
　　
　　（2）3期工程完工后，由于輔助控制網絡是在2期基礎上擴容，化水系統使用1、2期的2個監控點就可實現對全廠化水系統的監控，不需增加新的監控點。由于2個監控點相距近1000m，監控點合并將使巡查路線延長，到達現場時間增加，勞動強度加大，并不能實現運行方式的優化，所以沒有合并的意義。由于整個化學水系統的運行仍基本由1期人員來承擔，所以運行人員的工作量已飽和，也沒有能力再承擔其他的運行任務。輸煤系統將通過對原輸煤DCS的擴容，在原輸煤控制室實現1、2、3期整個輸煤系統的監控，也不增加監控點。輸煤的運行人員和化學運行一樣僅監控輸煤系統。
　　
　　3期除灰和脫硫也不增加監控點，將在2期脫硫控制室實現對2、3期除灰和脫硫的監控。除灰系統的監控將通過2種方式實現:①在2期輔助控制網絡的基礎上擴容，這樣2、3期除灰系統其實是一套系統，在脫硫控制室增加2臺除灰上位機就可實現對3期除灰的監控;②采用DCS，與3期脫硫DCS合并，實現3期脫硫和除灰一體化監控。3期FGD-DCS，將采用和2期相同的硬件，既可獨立成網，也可將2、3期FGD-DCS合并成l套DCS。3期脫硫上層網絡將延伸到脫硫控制室，將通過增加2到3臺LCD來實現監控功能。由于不設3期脫硫控制室，可取消3期脫硫綜合樓的設置，將電氣配電室和FGD-DCS電子間在3期除灰樓中統一考慮，這將節約工程造價。
　　
　　由于除灰和脫硫系統的控制與操作相對簡單，將來可通過改造在1個控制室實現對1、2、3期脫硫和除灰的監控。脫硫控制的另一個思路是把脫硫系統作為主機控制的一部分，由每一個單元機組的運行人員來實現對相應脫硫部分的控制。該控制方式的實現只要把FGD-DCS上層網絡拉到單元控制室，每臺機組增加1臺用于脫硫控制的微機即可實現。雖然招標時已考慮到主機與脫硫DCS合并的可能性，但考慮其可靠性不對2個較大的網絡系統再行合并，只要把物理位置簡單合并即可。由于華能淮陰電廠脫硫和除灰運行人員己經合并，配置了的脫硫和除灰控制室，所以將不采用脫硫納入單元機組監控的方式。
　　
　　3期工程完工后，煤灰水和脫硫系統將在運行人員不增加的基礎上完成監控任務，因此對運行人員提出了較高要求。但由于運行人員仍負責原來系統，主要是范圍有所擴大，工作量的增加可接受。如人員工作強度較大，可增加少量運行人員。
　　
　　（3）3期輔助控制系統中的凝結水精處理系統，由于設備均在主機范圍內，可采用2種方式來實現監控功能:①可由主機運行人員監控，則可將凝結水精處理系統的控制納入主機DCS，在主機DCS中控制:②仍由化學人員監控，則將采用和2期相同的PLC系統，進入輔網控制。這2種方案都屬于設計院的典型設計。
　　
　　（4）將1期2臺220MW機組的一機一控改為兩機一控，減少1個監控點。當正常運行時，運行人員仍控制各自的機組，完成機組的正常運行。當一臺機組發生故障需要處理時，另一臺機組的人員可迅速幫助進行事故處理。
　　
　　四、結束語
　　
　　從監控點的設置上看，主控系統采用單元制控制，單元機組設獨立的DCS，采用一機一控或兩機一控。輔助控制系統由于采用了一體化的輔助控制網絡，雖由于輔助系統地域廣闊及人員素質原因不能實現輔助控制系統集中監控，但可很方便的實現監控點的設置和調整，以適應不斷變化的運行要求。由于熱控人員的配置基本沒有增加，自動化系統的設計以易用、為原則，自動化系統硬件配置應盡量統一，以減輕維護量。盡量減少獨立的小系統，在獨立系統老化時進行改造，使之并入主輔控系統，zui終實現全廠僅設置主控DCS、輔助控制系統、輸煤DCS和脫硫DCS。zui終理想的華能淮陰電廠的監控點配置為:1、2號機組單元控制室，3、4號機組單元控制室，5、6號機組單元控制室，2個化水控制室，1個輸煤控制室，1個脫硫和除灰合用的控制室。