張 博

（山西省電力勘測設計院，山西 太原 030001）

山西國金電力有限公司煤矸石綜合利用發(fā)電工程全廠自動化控制系統淺析

張 博

（山西省電力勘測設計院，山西 太原 030001）

文章主要介紹了國金電力工程充分貫徹基于網絡化的控制方式和管理模式的設計理念，以達到減少控制點、減員增效的目的，也為類似工程提供了參考和借鑒。

DCS；DEH；集中控制系統

1 概述

本工程遵照“經濟實用、系統簡單、備用減少、安全可靠、高效環(huán)保、以人為本”的原則，從高效的控制方式和管理模式、先進可靠的控制系統、高度的自動化水平、盡量減少投資以及電廠全生命周期等方面考慮，將本工程建設成為既符合自身實際情況，又具有高效益、高度自動化水平的現代化電廠。

文章主要對全廠自動化控制系統進行論述。

2 控制方式及控制水平

本工程將充分貫徹基于網絡化的控制方式和管理模式的設計理念，采用爐、機、電及輔網集中控制的兩機一控方式，合設一個集中控制室，在主控室設置輔助系統集中控制包括輸煤（廠外）、石灰石制備、脫硫系統等在內的區(qū)域，達到減少控制點、減員增效的目的。

2.1 廠級監(jiān)控信息系統

本工程擬設置廠級監(jiān)控信息系統（SIS），其監(jiān)控信息涵蓋了單元機組分散控制系統（DCS）、鍋爐爐管泄漏監(jiān)測系統、汽機振動監(jiān)測和故障診斷系統、廠用電管理系統、輔助系統（車間）監(jiān)控網絡等全部電力生產過程。通過統一的實時數據庫平臺，使全廠實現生產信息共享，確保全廠生產過程的統一管理，促使全廠安全、經濟運行。同時，SIS為MIS提供所需生產過程的信息，為企業(yè)的經營管理提供全面的基礎數據和素材。

2.2 控制方式

2.2.1 單元機組的控制方式

采用爐、機、電、網及輔助車間集中控制方式，單元機組和輔助系統（車間）合設一個集中控制室，利用DCS完成鍋爐、汽機、發(fā)電機、發(fā)變組及廠用電、空冷設備、輔機冷卻水系統、空壓站、燃油泵房等的監(jiān)控。運行人員在集中控制室以各操作員站的LCD及大尺寸液晶顯示器為監(jiān)控中心，在少量就地巡檢人員的檢查和配合下，實現對爐、機、電等的啟動、停止、正常運行監(jiān)視以及事故的處理。

2.2.2 輔助系統（車間）的控制方式

（1）輔助系統（車間）采用集中控制方式，與單元機組合設集中控制室。各輔助系統（車間）采用分散控制系統（DCS）實現控制功能，所有輔助系統聯網組成輔助系統（車間）監(jiān)控網絡。運行人員在控制室通過輔網操作員站的LCD，實現各輔助系統（車間）工藝過程的監(jiān)控。

（2）兩臺機組脫硫設備設置一套DCS系統，分別對兩臺機組脫硫系統和脫硫公用系統的工藝過程進行監(jiān)控。脫硫DCS控制系統與機組DCS系統通過硬接線進行聯鎖，以保證機組的正常運行。在脫硫區(qū)域設置脫硫電子設備間，同時設置兩臺車間上位機，以便調試使用。

2.2.3 輔助監(jiān)控手段的設置

全廠設置一套閉路電視監(jiān)視系統，對于主廠房區(qū)域及無人值班的輔助車間的運行狀況、一些重要輔機的運行狀態(tài)以及一些危險區(qū)域的情況，通過就地攝像頭、傳輸電纜把現場的圖像傳到集中控制室終端上實時顯示，以便對全廠的各個生產場所進行直觀的監(jiān)視，同時也可將視頻信號傳輸至MIS供管理層人員查看。

2.3 自動化水平

2.3.1 單元機組自動化水平

（1）設置機組自啟停系統，除了設置必要的斷點需人工干預以外，可以實現機組的自動啟動控制和停機控制。

（2）在寬負荷范圍內運行時，能夠保持正常的汽溫和汽壓。

（3）在DCS操作臺上配置鍋爐、汽機、發(fā)電機的硬接線緊急停止按鈕以及重要輔機的硬接線操作按鈕，以保證機組在緊急情況下的安全停機。

（4）保護聯鎖邏輯能使主輔機在各種運行情況和狀態(tài)下自動完成各種事故處理，盡可能地避免誤操作。

（5）除燃燒調節(jié)在最低穩(wěn)燃負荷以上投入自動外，其它自動調節(jié)系統按全程調節(jié)或程序自動投入調節(jié)系統設計。

（6）兩臺機組設置DCS公用系統，不設單獨的操作員站，在單元機組操作員站上進行監(jiān)控，兩臺單元機組指令相互閉鎖。

2.3.2 輔助系統（車間）自動化水平

各車間設就地上位機，便于啟動調試期間進行就地監(jiān)控調試使用；在集中控制室設置輔助系統（車間）監(jiān)控網絡操作員站。作為輔助系統（車間）的最終監(jiān)控手段，輔助系統（車間）監(jiān)控網絡以通訊方式連入SIS系統，向SIS系統傳輸實時的運行數據。

3 單元機組分散控制系統（DCS）

3.1 DCS的功能

3.1.1 數據采集系統（DAS）

對機、爐、電主輔機設備及工藝系統的監(jiān)控數據進行實時處理，并對處理后的數據進行顯示、報警、制表、記錄、性能計算、歷史數據的存儲和檢索及事故追憶等。

3.1.2 模擬量控制系統（MCS）

MCS能夠滿足機組啟停、定壓、滑壓運行的所有要求，在不投油穩(wěn)燃負荷至100%最大運行負荷變動范圍內，控制參數不超過允許值。

MCS分為協調控制系統和各自動調節(jié)子系統。協調控制系統運行方式包括協調控制方式、鍋爐跟蹤方式、汽機跟蹤方式和基本方式。在負荷要求變化時，同時給汽機、鍋爐控制子系統發(fā)出指令，以迅速滿足負荷變化的需要。

3.1.3 順序控制系統（SCS）

根據鍋爐、汽機、發(fā)電機及附屬設備和工藝系統的運行要求，對需控制操作的設備實現順序控制，并提供運行操作指導。

3.1.4 爐膛安全監(jiān)控系統（FSSS）

FSSS功能包括爐膛吹掃、燃油泄漏試驗、點火器及油燃燒器管理、爐膛滅火保護、火檢冷卻風機、密封風機控制、主燃料跳閘MFT等。

3.1.5 汽輪機數字電液控制系統（DEH）

DEH的基本控制功能包括轉速控制，負荷控制，閥門試驗，汽機起停和運行中的監(jiān)視、報警功能和制表記錄、操作指導功能，超速保護控制，超速跳閘保護，熱應力計算功能，汽機自啟動及負荷自動控制，主汽壓力控制等。

DEH軟件功能的編制更需要DCS與汽輪機廠的緊密配合。DEH與DCS硬件系統一體化的進程向前邁進了一大步，DCS制造廠商已具有了實現DEH與DCS一體化的能力，最終將DEH納入DCS，使之達到一體化的目標。

3.1.6 汽輪機緊急跳閘控制系統（ETS）

ETS的主要任務是監(jiān)督對汽輪機安全有重大影響的某些參數。當這些參數超過安全限值或電廠整體運行中出現異常情況時，ETS會發(fā)出控制指令，關閉汽輪機的全部進汽閥門，保證安全停機。ETS的專業(yè)性、責任性強，一般由汽輪機廠成套配套。

3.1.7 給水泵汽輪機控制系統（MEH）

MEH系統以操作人員預先設定的升速率自動將給水泵汽輪機轉速自最低轉速一直提升到預先設定的目標轉速。超過此轉速，MEH系統可接受DCS指令，實現給水泵汽輪機轉速的遠方自動控制。MEH系統還具有滑壓運行、連鎖保護、跳閘試驗、閥門試驗、自診斷以及系統故障切手操等功能。

3.2 輔助系統（車間）監(jiān)控網絡的建設

3.2.1 輔助系統（車間）集中監(jiān)控方式

輔助系統（車間）集中監(jiān)控就是將各輔助系統（車間）的控制系統通過計算機網絡聯接，形成監(jiān)控層、控制層、現場層。對某些比較分散的輔助系統（車間），可考慮采用遠程I/O機柜，機柜布置在現場信號源密集區(qū)。輔助系統（車間）監(jiān)控網絡可方便與其它計算機網絡聯網，以實現全廠一體化網絡結構。

本工程各輔助系統（車間）采用DCS實現控制功能，所有DCS聯網組成輔助系統（車間）監(jiān)控網絡。運行人員在單元機組集控室主環(huán)通過輔網操作員站的LCD，實現各輔助系統（車間）工藝過程的監(jiān)控。

3.2.2 輔助系統（車間）集中監(jiān)控的優(yōu)點

（1）盡量減少輔助系統（車間）的運行人員和就地控制室的設置，從而降低發(fā)電成本，提高全廠的經濟效益，就地不再設值班人員。

（2）利用計算機網絡功能達到信息資源共享、減少傳遞環(huán)節(jié)的目的，使管理者能及時、準確地了解現場情況，盡快分析、解決問題，提高生產效率。

（3）易于和其它控制系統聯網。

（4）控制點在物理位置上盡量集中，便于人員管理。

（5）由于設備類型（硬件和軟件）統一，在減少備品備件品種和數量的同時，還簡化了系統維護，同時方便了培訓。

4 結束語

采用爐、機、電、網及輔助系統（車間）集中監(jiān)控方案后，電廠定員比常規(guī)同等容量機組大為縮減，大大提高了整體技術水平及勞動生產率，降低了生產運行成本，適應了市場經濟的要求。此方案既是可行的，也是必要的，充分體現了新型燃煤示范電站的設計思想。

The W hole Plant’s Automation Control System Analysis of Coal Gangue Comprehensive Utilization Power Engineering in Shanxi Guojin Electric Power Co.Ltd.

Zhang Bo

This paper mainly describes Guojin electric power engineering fully implementing the design concept of Internet-based control method and management mode in order to achieve the purpose of reducing the control point and downsizing for efficiency.It can provide a reference for similar projects.

DCS；DEH；centralized control system

TD849+.5

A

1000-8136(2011)08-0028-02

張博，男，1981年出生，河北石家莊人，助理工程師，主要從事電力設計研究。