張海富，何鵬晟，唐昊，李承浩（神華國華惠州熱電分公司，廣東 惠州 516082）

萬太浩（神華陜西國華錦界電廠，陜西 神木 719319）

1 引言

惠電公司#1、#2機(jī)組脫硫系統(tǒng)共用一套DCS控制系統(tǒng)，除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)為#1、#2機(jī)組分別共用一套PLC控制系統(tǒng)。作為電廠安全運(yùn)行的控制中樞神經(jīng)，如控制系統(tǒng)發(fā)生故障，易造成兩臺機(jī)組同時(shí)跳閘,中斷系統(tǒng)供熱，存在較大的安全隱患。同時(shí)國家發(fā)展改革委和環(huán)境保護(hù)部《燃煤發(fā)電機(jī)組環(huán)保電價(jià)及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行監(jiān)管辦法》第十三條中要求“脫硫脫硝除塵DCS主要參數(shù)應(yīng)逐步設(shè)置于同一集控室內(nèi)?！币虼诵枰M(jìn)行脫硫及灰渣控制系統(tǒng)進(jìn)行單元制改造，實(shí)現(xiàn)與主機(jī)DCS系統(tǒng)一體化控制。本文重點(diǎn)介紹了在雙機(jī)不同時(shí)停運(yùn)的情況脫硫及灰渣控制系統(tǒng)進(jìn)行單元制改造，從方案的策劃、風(fēng)險(xiǎn)的分析及最后的具體實(shí)施都進(jìn)行了周密的安排，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)一體化進(jìn)行了深入的研究。

2 目前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及存在的主要問題

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

主機(jī)控制系統(tǒng)是由3個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，包括#1機(jī)組、#2機(jī)組及公用DCS控制系統(tǒng)；脫硫控制系統(tǒng)是由1個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成，包含#1機(jī)組脫硫、#2機(jī)組脫硫和公用脫硫系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 主機(jī)及脫硫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

除灰系統(tǒng)為#1、#2機(jī)組共用一套PLC控制系統(tǒng)，主要采用可編程控制器與工控機(jī)(PLC+PC)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如圖2所示，PLC為Modicon Quantum系列雙機(jī)熱備方式，系統(tǒng)的可靠性方面主要為每個(gè)控制站的電源模塊及通訊模塊為一個(gè)，故障時(shí)沒有備用造成整個(gè)控制站癱瘓。除渣系統(tǒng)為#1、#2機(jī)組分共用一套PLC控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與除灰系統(tǒng)相同。

圖2 除灰系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 存在的主要問題

國華惠電公司脫硫煙道旁路已經(jīng)取消，因此要求除灰系統(tǒng)隨機(jī)組全程投入，這樣可以避免鍋爐粉塵造成吸收塔漿液中毒，脫硫效率下降，環(huán)保主要參數(shù)超標(biāo)。兩臺機(jī)組的脫硫及灰渣控制系統(tǒng)分別共用一套控制系統(tǒng)，一旦控制系統(tǒng)失靈兩臺機(jī)組將被迫打閘停運(yùn)。同時(shí)灰硫與主機(jī)控制室分別由兩個(gè)主值操作，在機(jī)組異常情況下，灰硫運(yùn)行人員不能及時(shí)控制環(huán)保參數(shù)不超標(biāo)。

（1）控制系統(tǒng)發(fā)生通訊堵塞系統(tǒng)癱瘓，會造成兩臺機(jī)組及公用系統(tǒng)操作員站所有數(shù)據(jù)中斷，運(yùn)行人員不能有效監(jiān)控機(jī)組主要參數(shù)，同時(shí)不能通過操作員站下發(fā)控制指令，輕則機(jī)組被迫停運(yùn)，重則設(shè)備損壞，存在較大的安全隱患。

（2）脫硫、除灰、除渣控制系統(tǒng)不能根據(jù)機(jī)組的定修開展定期維護(hù)、試驗(yàn)、邏輯修改等工作，系統(tǒng)長期運(yùn)行其可靠性必然下降。

（3）國家對環(huán)保要求的提高，脫硫及除灰、除渣系統(tǒng)在機(jī)組運(yùn)行中嚴(yán)禁退出，一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障將會影響到兩臺機(jī)組環(huán)保設(shè)施的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，造成環(huán)保設(shè)備效率降低，污染物排放不達(dá)標(biāo)，發(fā)生環(huán)境保護(hù)事件，給惠電及集團(tuán)公司帶來不良社會影響。

（4）除灰、除渣、脫硫控制系統(tǒng)與主機(jī)控制系統(tǒng)的監(jiān)控相互獨(dú)立，沒有充分考慮資源的共享，使得運(yùn)行管理不能集中，從而造成各種資源的浪費(fèi)。硫灰渣與主機(jī)集中控制每臺機(jī)組至少可以節(jié)省運(yùn)行人員2人以上，可以充分節(jié)省人力資源成本。

（5）各公司運(yùn)行人員技術(shù)水平參差不起，一般情況都是硫灰渣控制的運(yùn)行人員的技術(shù)水平差于主機(jī)運(yùn)行人員，機(jī)組正常運(yùn)行情況下其對于環(huán)保參數(shù)的控制與主機(jī)控制的主值有一定的偏差，值長、主值的日常操作及協(xié)調(diào)工作非常難，當(dāng)出現(xiàn)機(jī)組升降負(fù)荷或網(wǎng)上故障等應(yīng)急情況，值長、主值更無法對機(jī)組的安全運(yùn)行及環(huán)保指標(biāo)的控制進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，經(jīng)常造成環(huán)保指標(biāo)超限問題的發(fā)生。

（6）隨著DCS系統(tǒng)維護(hù)成本的降低，且由于PLC控制系統(tǒng)本身局限性（在線修改邏輯風(fēng)險(xiǎn)較大，無歷史查詢功能），目前新投產(chǎn)機(jī)組設(shè)計(jì)全部取消PLC控制，采用DCS一體化控制的主題思路，將除灰、除渣、脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控納入到主機(jī)監(jiān)控范圍，實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)軟件及硬件一致，便于專業(yè)人員的培訓(xùn)及系統(tǒng)的維護(hù)工作，每年也可以節(jié)省日常維護(hù)的備品備件及技術(shù)培訓(xùn)等資源。

3 改造方案

3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)改造方案

首先將脫硫DCS系統(tǒng)進(jìn)行單元制改造，#1脫硫、#2脫硫及脫硫公用分別組成獨(dú)立的DCS系統(tǒng)，進(jìn)行單元制控制；將#1機(jī)組灰渣系統(tǒng)改造成DCS系統(tǒng)納入到#1機(jī)組脫硫控制系統(tǒng)，同時(shí)納入到#1機(jī)組DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)一體化進(jìn)行集中控制；將#2機(jī)組灰渣系統(tǒng)改造成DCS系統(tǒng)納入到#2機(jī)組脫硫控制系統(tǒng)，同時(shí)納入到#2機(jī)組DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)一體化進(jìn)行集中控制。改造過程中保證DCS系統(tǒng)軟件及硬件一致，便于專業(yè)人員的培訓(xùn)及系統(tǒng)的維護(hù)工作。具體實(shí)施方案如下：

（1）#1脫硫的煙氣、吸收塔控制部分由光纜連接直接進(jìn)入#1主機(jī)DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

（2）#2脫硫的煙氣、吸收塔控制部分由光纜連接直接進(jìn)入#2主機(jī)DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

（3）脫硫公用部分，如真空皮帶機(jī)等設(shè)備的控制，單獨(dú)組建一套DCS網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)中增加四臺網(wǎng)橋機(jī)(HMI站)，通過運(yùn)行ASDPU（網(wǎng)橋通訊軟件）專用軟件，將本網(wǎng)絡(luò)測點(diǎn)信息分別發(fā)送至#1、#2機(jī)主機(jī)DCS系統(tǒng)，同時(shí)接收#1、#2機(jī)主機(jī)DCS系統(tǒng)發(fā)來的操作指令。

（4）#2機(jī)組灰渣系統(tǒng)從原灰渣控制系統(tǒng)中分離出來，改造成DCS控制系統(tǒng)，并入#2機(jī)組脫硫及主機(jī)DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)脫硫、灰渣及主機(jī)DCS系統(tǒng)一體化控制。

（5）#1機(jī)組灰渣系統(tǒng)從原灰渣控制系統(tǒng)中分離出來，改造成DCS控制系統(tǒng)，并入#1機(jī)組脫硫及主機(jī)DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)脫硫、灰渣及主機(jī)DCS系統(tǒng)一體化控制。

（6）除灰公用系統(tǒng)并入脫硫公用系統(tǒng)，通過網(wǎng)橋機(jī)進(jìn)入主機(jī)DCS公用系統(tǒng)。

（7）增加一臺網(wǎng)絡(luò)電源柜，正面為#1機(jī)組反面為#2機(jī)組，根據(jù)控制站及上位機(jī)數(shù)量配置交換機(jī)、空氣開關(guān)、總電源接口等，原網(wǎng)絡(luò)電源柜做為灰硫公用系統(tǒng)使用。

（8）脫硫系統(tǒng)增加一臺數(shù)據(jù)歷史站和工程師站作為#2機(jī)組使用，便于維護(hù)人員在脫硫電子間進(jìn)行邏輯傳動、測點(diǎn)檢查等工作；增加四臺網(wǎng)橋機(jī)作為兩臺機(jī)組與公用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換使用；每臺機(jī)組增加一臺操作員站一用一備，作為一體化改造過度過程使用。如圖3-4所示。

圖3 一體化控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖4 脫硫、除灰公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2 改造的主要風(fēng)險(xiǎn)及實(shí)施方案

由于原脫硫、除灰、除渣系統(tǒng)為兩臺機(jī)組共用一套控制系統(tǒng)，同時(shí)還包括兩臺機(jī)組的公用系統(tǒng)?；蓦姽矩?fù)責(zé)大亞灣石化區(qū)的供熱任務(wù)，不可能兩臺機(jī)組同時(shí)停運(yùn)進(jìn)行控制系統(tǒng)的單元制改造工作，所以施工難度較大風(fēng)險(xiǎn)較高。前期需要梳理控制系統(tǒng)的每一根網(wǎng)線、每一個(gè)電源及兩臺機(jī)組之間的網(wǎng)間變量，任何一步考慮不全面都可能造成系統(tǒng)癱瘓及機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)。在充分評估風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上分為灰渣及脫硫兩部分進(jìn)行單元制改造工作，又由于灰渣控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用#1、#2及公用串級結(jié)構(gòu)，因此改造工作要從#2機(jī)組檢修時(shí)開始。

3.3 灰渣系統(tǒng)單元制改造實(shí)施方案

（1）將除灰公用系統(tǒng)灰?guī)烨袚Q至就地運(yùn)行模式，除灰空壓機(jī)切至就地運(yùn)行方式，這樣所有實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)均無法在上位機(jī)顯示，所有操作均需在就地操作；

（2）通過PLC系統(tǒng)上位機(jī)檢查確認(rèn)內(nèi)部程序運(yùn)行正常，硬件配置正確，系統(tǒng)運(yùn)行無問題。

（3）在一號爐除灰程控柜網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)分支器處斷開2號爐除灰程控柜、空壓機(jī)控制柜、灰?guī)爝h(yuǎn)程控制柜通訊網(wǎng)絡(luò)，安裝終端電阻，無問題后斷開B網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)安裝終端電阻。過程中熱控人員將原空壓機(jī)控制柜兩個(gè)壓力信號電纜重新敷設(shè)到#1機(jī)組除灰控制柜，以保證一號機(jī)組的除灰系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（4）在#1機(jī)組除灰控制柜上增加一塊AI（模擬量輸入）卡件，使用上位機(jī)對PLC系統(tǒng)進(jìn)行硬件組態(tài)，同時(shí)將原空壓機(jī)控制站的兩個(gè)測點(diǎn)重新定義進(jìn)行軟件組態(tài)及報(bào)警設(shè)置，檢查無問題后對PLC進(jìn)行重新下裝。

（5）觀察控制系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行正常，運(yùn)行人員將#1機(jī)組輸灰系統(tǒng)切至遠(yuǎn)方方式進(jìn)行正常輸灰。

（6）進(jìn)行#2除灰及公用系統(tǒng)的DCS系統(tǒng)控制柜改造工作，將#2控制站通過網(wǎng)線直接接入#2脫硫交換機(jī)，將公用的兩個(gè)控制站通過網(wǎng)線直接接入脫硫公用系統(tǒng)交換機(jī)。

（7）除渣系統(tǒng)單元制改造步驟與除灰系統(tǒng)基本一致，

（8）#1、#2機(jī)組除渣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已分開，在機(jī)組#1機(jī)組檢修時(shí)可以直接DCS系統(tǒng)改造工作。

3.4 脫硫系統(tǒng)的單元制改造實(shí)施方案

（1）梳理#1、#2及公用系統(tǒng)之間的網(wǎng)間變量，避免單元制改造過程中系統(tǒng)設(shè)備誤動，危機(jī)機(jī)組的安全運(yùn)行。將所有網(wǎng)間變量敷設(shè)電纜使用硬接線的方式保證控制站之間引用點(diǎn)聯(lián)鎖保護(hù)正常。

（2）將#2脫硫網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)設(shè)置，脫開原脫硫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。增加脫硫網(wǎng)橋機(jī)、工程師站、歷史站、操作員站，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)試。

（3）#2機(jī)組檢修時(shí)將其脫硫網(wǎng)絡(luò)電源柜投入運(yùn)行，將#2脫硫控制站重新接入電源及網(wǎng)絡(luò)，由于是雙路電源和網(wǎng)絡(luò)，因此接入過程中要避免失電及斷網(wǎng)。

（4）#1機(jī)組檢修時(shí)將#1脫硫網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)設(shè)置，脫開原脫硫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。#1脫硫網(wǎng)絡(luò)電源柜投入運(yùn)行，將#1脫硫控制站重新接入電源及網(wǎng)絡(luò)，由于是雙路電源和網(wǎng)絡(luò)，因此接入過程中要避免失電及斷網(wǎng)。

（5）將脫硫公用系統(tǒng)網(wǎng)線進(jìn)行整理，包括除灰公用系統(tǒng)，連接網(wǎng)橋機(jī)與#1、#2機(jī)組通訊正常。

（6）拆除網(wǎng)間變量的硬接線，為提高可靠性重要聯(lián)鎖保護(hù)可以保留硬接線方式。

3.5 脫硫及灰渣與主機(jī)控制系統(tǒng)一體化調(diào)試方案

（1）在#2機(jī)組檢修時(shí)將#2脫硫網(wǎng)絡(luò)接入#2單元機(jī)組網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，合并#2脫硫系統(tǒng)點(diǎn)目錄至#2單元機(jī)組，合并#2脫硫畫面至#2單元機(jī)組，更改#2脫硫畫面中手操器的動態(tài)鏈接。

（2）在#1機(jī)組檢修時(shí)將#1脫硫網(wǎng)絡(luò)接入#1單元機(jī)組網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，合并#1脫硫系統(tǒng)點(diǎn)目錄至#1單元機(jī)組，合并#1脫硫畫面至#1單元機(jī)組，更改#1脫硫畫面中手操器的動態(tài)鏈接。

（3）在#1機(jī)組檢修時(shí)，將公用系統(tǒng)控制設(shè)備切至就地運(yùn)行，重新配置公用脫硫系統(tǒng)控制器網(wǎng)段；（從222.222.221網(wǎng)段更改至222.222.226網(wǎng)段，從222.222.222網(wǎng)段更改至222.222.227網(wǎng)段），重新配置#1/2脫硫網(wǎng)橋機(jī)設(shè)置。合并共用脫硫畫面至#1、2單元機(jī)組，更改共用脫硫畫面中手操器的動態(tài)鏈接。

4 結(jié)語

實(shí)現(xiàn)脫硫及灰渣控制系統(tǒng)單元制及與主機(jī)DCS系統(tǒng)一體化控制，使主機(jī)、脫硫、灰渣控制系統(tǒng)軟、硬件統(tǒng)一，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，減少了備品備件種類和控制系統(tǒng)維護(hù)工作量，節(jié)約了維護(hù)成本，同時(shí)徹底解決脫硫、除灰、除渣控制系統(tǒng)故障造成兩臺機(jī)組的同時(shí)停運(yùn)的重大隱患，提高了將灰渣控制系統(tǒng)自動化控制水平。硫灰渣控制室與主機(jī)集控室進(jìn)行集中控制，機(jī)組正常運(yùn)行情況時(shí)，值長、主值對于環(huán)保參數(shù)的控制起到一定的指導(dǎo)和監(jiān)督作用。當(dāng)發(fā)生機(jī)組升降負(fù)荷或網(wǎng)上故障等應(yīng)急情況，值長可以對機(jī)組的安全運(yùn)行及環(huán)保指標(biāo)的控制進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，控制環(huán)保指標(biāo)不發(fā)生超限現(xiàn)象，避免環(huán)保事件的發(fā)生，同時(shí)通過減少運(yùn)行值班員也節(jié)省了公司的人力資源成本。

[1] DL/T 659-2006, 火電廠分散控制系統(tǒng)驗(yàn)收測試規(guī)程[S].

[2] DL/T 658-2006, 火電廠開關(guān)量控制系統(tǒng)驗(yàn)收測試規(guī)程[S].

[3] DL/T 744-2004, 火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程[S].

[4] 趙燕平. 火電廠分散控制系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)手冊[M]. 北京 : 中國電力出版社, 2002.

[5] 吳華斌. 火電工程調(diào)試技術(shù)手冊熱工卷[M]. 北京 : 中國電力出版社, 2003.