劉 明,宋振華

(1.華電鐵嶺發(fā)電有限責(zé)任公司,遼寧 鐵嶺 112000;2.華能呼倫貝爾能源開發(fā)有限公司,內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008)

華電鐵嶺電廠4臺300 MW機(jī)組為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界汽包爐燃煤火力發(fā)電機(jī)組,于20世紀(jì)90年代初正式投入商業(yè)運行。華電鐵嶺電廠循環(huán)水控制系統(tǒng)原設(shè)計采用模擬盤的常規(guī)控制方式,經(jīng)過10多年的運行,其系統(tǒng)可靠性逐年降低,備件昂貴,水資源的使用與調(diào)配控制粗放,控制機(jī)柜分散,需要人工抄表,需要人工定時巡視處理,已經(jīng)越來越不適應(yīng)當(dāng)前對控制系統(tǒng)高性能、高可靠性、資源節(jié)約、排放控制等要求。因此,對華電鐵嶺電廠一期4臺機(jī)組的循環(huán)水控制系統(tǒng)進(jìn)行一體化的全面改造是非常必要的。改造后的控制系統(tǒng)采用美國MEDICON公司提供的QUANTUM控制系統(tǒng),并運用當(dāng)前最新PLC控制技術(shù)與以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,替代原模擬盤控制設(shè)備,實現(xiàn)了對循環(huán)水系統(tǒng)集中管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控、在線實時抄表以及對循環(huán)水資源進(jìn)行合理調(diào)配,大大提高了循環(huán)水系統(tǒng)的可靠性和工作效率。

1 循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備概述

鐵嶺電廠一期循環(huán)水系統(tǒng)為采用冷卻塔—再循環(huán)供水系統(tǒng)擴(kuò)大單元制,循環(huán)水系統(tǒng)主要設(shè)備包括循環(huán)水泵、循環(huán)出口液控蝶閥、平板濾網(wǎng)、平面鋼閘板,循環(huán)水管道伸縮節(jié)等。循環(huán)水系統(tǒng)主要向凝汽器和開式循環(huán)水系統(tǒng)提供冷卻水。每臺機(jī)組設(shè)置2臺循環(huán)水泵、2根來自廠房外的循環(huán)水管道先后經(jīng)低壓凝汽器和高壓凝汽器排入廠房外的循環(huán)水管。在低壓凝汽器水側(cè)進(jìn)口和高壓凝汽器水側(cè)出口的循環(huán)水管道上設(shè)有電動蝶閥,以便隔離凝汽器。在凝汽器循環(huán)冷卻水進(jìn)出口管道上均設(shè)有電動蝶閥。8個管道伸縮節(jié)安裝在2臺機(jī)組凝汽器進(jìn)出口循環(huán)水管道上。設(shè)置伸縮節(jié)的目的是滿足凝汽器水室的膨脹,補(bǔ)償由此而引起的位移和可能出現(xiàn)的不均勻沉降,同時吸收或消除管道可能出現(xiàn)的振動。

2 循環(huán)水系統(tǒng)集中監(jiān)控與優(yōu)化改造

2.1 控制系統(tǒng)總體改造方案

a. 對電廠4臺循環(huán)水控制系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造。每座涼水塔采用兩套MODICON QUANTUM系列雙機(jī)熱備冗余PLC,將取水系統(tǒng)、水預(yù)處理、前水池液位及循環(huán)泵系統(tǒng)部件清理等控制整合在一起。PLC分別安裝在各自就地的控制室,主監(jiān)視站設(shè)在主控制室,可完成對全部循環(huán)水設(shè)備的操作、系統(tǒng)組態(tài)、報警顯示以及數(shù)據(jù)備份。系統(tǒng)改造后,完全取消原來的手操水位調(diào)節(jié)器、就地水位控制裝置、硬手操盤、模擬屏和常規(guī)顯示控制儀表。

b. 利用MODBUS485協(xié)議及TCP/IP協(xié)議,將4臺機(jī)組循環(huán)水控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控,信息共享,水資源得以合理利用,運行實現(xiàn)統(tǒng)一管理和監(jiān)控。循環(huán)水泵入口閥、出口閥及隔離閥的開關(guān)均由電動機(jī)控制,并可以實現(xiàn)旁路調(diào)節(jié)閥的快開、快關(guān)功能。高、低壓旁路控制系統(tǒng)的控制、保護(hù)和聯(lián)鎖功能在主機(jī)的 DCS分散式控制系統(tǒng)中實現(xiàn)一體化控制。

2.2 控制策略實現(xiàn)

a. 取消取水系統(tǒng)儀表盤、硬手操等設(shè)備后,其功能均納入到PLC集中控制和管理。被控設(shè)備包括3臺取水泵及相應(yīng)電動碟閥和止回閥、安裝伸縮節(jié)、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、攔污柵、平面剛閘板。3臺取水泵及相應(yīng)電動碟閥和止回閥及旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)清洗等全部實現(xiàn)自動程控操作。

b. 取消每臺涼水塔原配套的前池水位手動調(diào)節(jié)控制站,循環(huán)水泵、泵出口門、入口門,中間聯(lián)絡(luò)門等設(shè)備的控制臺,在PLC中重新設(shè)計控制程序,以達(dá)到全面根據(jù)機(jī)組運行所需要消耗的工業(yè)水量、脫硫水量,調(diào)節(jié)前池進(jìn)水量、前池出水量,杜絕前池自然溢流造成的水資源浪費。

c. 重新設(shè)計通信、監(jiān)控程序,增加監(jiān)控總站對循環(huán)水各個子站及所有設(shè)備遠(yuǎn)程控制與監(jiān)視功能,增加對循環(huán)水實時流量、壓力等重要參數(shù)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測,并根據(jù)流量調(diào)整循環(huán)水子站的運行方式。

2.3 集中管控功能實現(xiàn)

優(yōu)化改造網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示,實現(xiàn)了對4臺機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)所有原設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)視和操作,內(nèi)容包括循環(huán)水工藝流程顯示、設(shè)備狀態(tài)及過程參數(shù)監(jiān)視、操作過程顯示、報警顯示、模擬量實時曲線和歷史曲線顯示等。

在遠(yuǎn)程工程師站上用iFix3.5組態(tài)軟件實現(xiàn)對系統(tǒng)監(jiān)控畫面的組態(tài),并通過網(wǎng)絡(luò)下載傳輸?shù)礁鞑僮鲉T站;在遠(yuǎn)程工程師站上實現(xiàn)對PLC控制單元的在線或離線編程,并通過網(wǎng)絡(luò)下載到各控制單元的CPU中。

圖1 循環(huán)水管控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

控制系統(tǒng)改造后,在管控計算機(jī)上可以實現(xiàn)按工藝流程對各子系統(tǒng)的所有變量進(jìn)行分組顯示,有利于運行人員按功能分別監(jiān)視循環(huán)水各子系統(tǒng)內(nèi)的所有參數(shù)和狀態(tài)。所有重要報警信號具備聲音報警功能,當(dāng)這些報警信號出現(xiàn)時通過音箱發(fā)出連續(xù)聲音提示,當(dāng)提示音消失后仍通過計算機(jī)蜂鳴器繼續(xù)提醒操作員直至該報警被確認(rèn)。

3 應(yīng)用情況及效果

華電鐵嶺電廠循環(huán)水控制系統(tǒng)改造工作已全面完成,改造至今,控制系統(tǒng)可用率100%,儀表投入率100%,設(shè)備自動投入率100%。由于本次改造均采用易于采購的高穩(wěn)定性的硬件,直接降低了備品配件的費用,特殊進(jìn)口備品備件的消耗與儲備較改造前相比大幅度降低,系統(tǒng)在整體可靠性、經(jīng)濟(jì)性上均得到了極大提高。

通過對全廠4臺循環(huán)水控制系統(tǒng)的全面改造,實現(xiàn)了全廠循環(huán)水設(shè)備 “零”缺陷啟動,“零”缺陷運行,將改造前由于循環(huán)水控制系統(tǒng)故障引起循環(huán)水系統(tǒng)停運次數(shù)由2次/年降為0次/年,極大地提高了電廠機(jī)組的整體安全穩(wěn)定性,提升了電廠在市場競爭中的競爭力。

華電鐵嶺電廠實施循環(huán)水控制系統(tǒng)改造后,在全部實現(xiàn)原硬回路控制功能的基礎(chǔ)上,利用先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)將電廠4臺涼水塔控制進(jìn)行全面優(yōu)化,并實現(xiàn)統(tǒng)一管控。4臺循環(huán)水子系統(tǒng)的全部聯(lián)網(wǎng),消除了自動化孤島現(xiàn)象,合理使用、調(diào)配循環(huán)水資源,有效地減少了自然溢流造成的水資源浪費,保護(hù)了環(huán)境,為建設(shè)資源節(jié)約型企業(yè)作出了貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語

華電鐵嶺電廠循環(huán)水控制系統(tǒng)的改造成功,提高了循環(huán)水系統(tǒng)的可靠性,降低了循環(huán)水系統(tǒng)故障次數(shù),保證了機(jī)組凝汽器真空等重要參數(shù)在安全范圍內(nèi)運行,為4臺機(jī)組的安全穩(wěn)定運行提供了強(qiáng)有力的保障。本次改造的成功經(jīng)驗也為同類全套引進(jìn)的循環(huán)水控制系統(tǒng)改造、聯(lián)網(wǎng)一體化控制等提供了經(jīng)驗。