发表时间:2002-2-4 | |
作者：陈文喜 | 上证综指|
摘要：本文详细介绍了湄洲湾电厂一期工程 (2×362MW)的控制系统设计，并概括了该工程的一些技术特点以及设计上的一些新思路。 | 丰年虫|
1 工程概况 湄洲湾电厂一期工程(2×362MW)是一个纯外资的BOT项目，该项目由国际电力、力宝集团及亚洲开发银行等多方投资兴建，工程采用工程总承包(EPC)模式，并由美国工程公司柏克德(Beehtel)公司负责整个项目的工程设计、设备采购、施工安装及启动调试。项目于1998年3月正式动工，#1机组于2000年9月提前1个月并网，2001年3月通过168试转正式进入商业运行，#2机组也于2001年6月进入了商业运行。 电厂的绝大部分设备都在国外采购，福斯特惠勒(Foster Wheeler)负责提供锅炉岛设备，法国阿尔斯通(Alsthom)负责提供汽轮机岛及发电机岛设备。全厂的分散控制系统由美国ABB Bailey公司提供，BMS由锅炉厂商配供，其硬件由西班牙Bailey公司提供，DEH 由汽机厂商配供。 本工程的汽轮机设计HP几P二级蒸汽旁路系统，具有40％MCR旁路功能。 不设计炉膛火焰监视器和锅炉汽包水位监视器。 2 中央控制室(CCR) 两台机组共设一个中央控制室。控制室位于汽机房的固定端汽机平台(标高21.2m)，布置有2套DCS的操作员站、打印机、辅助控制盘／台、消防控制中心、输煤系统的闭路申，视以及保安监控台。 DCS工程师室紧靠中央控制室的一侧布置，通过隔墙的窗户可监视中央控制室内的运行人员。 在中央控制室的另一侧设置了运行办公室、运行厨房、运行人员的更衣储藏间及洗手间等配套设施。 中央控制室内使用面积约为18m× 8m，近144平方米。 中央控制室布置见附图1。 3 电子设备间 分形 每台机组分别在汽机平台(标高21．2m) 上设一个电子设备间，装有空调，布置有部分 DCS机柜、给水泵及送引风机的振动柜、锅炉厂商提供的BMS机柜、ALSTOM提供的汽轮机Microrec控制机柜、ALSTOM提供的发电机控制柜以及相关的继电器柜。 电子设备间内的电缆采用室内架空桥架敷设，不设电缆夹层，绝大部分的电缆由机柜顶部进线。 4 陶然经典分散控制系统(DCS) 4．1 分散控制系统(DCS)的配置 采用美国ABB Bailey公司的Infi—90 OPEN分散控制系统作为全厂控制的中心，整个厂的DCS系统由3个冗余的INFI—NET 数据环路组成，#U#2机纽各占用一个环路，公用环路用于公用系统的连接。每台机组设置2套冗余的双CRT的操作员坫及]个工程师站。DCS系统所有的打印及屏幕拷贝设备(激打除外)均通过以太网与操作员站、工程师站及WEB服务器互连，最后通过路由器与电厂网络相连。WEB服务器主要用于提供DCS的过程实时数据，供用户在以太网土通过WEB浏览器查阅。全厂的DCS系统配置见附图2。 4．2 分散控制系统(DCS)的控制范围 分散控制系统的控制范围覆盖了主厂房机炉电及全厂的辅助车间，原则上把所有系统和设备纳入其监控范围，实现了全厂DCS 监控的一体化。全厂DCS系统的大部分信号采用外部硬接线方式，但对于随主设备设备配套来的功能相对独立完整的控制系统，如：DEH系统、除灰系统、水处理系统、输煤系统等，DCS则采用专用的接口卡与这些系统进行数字通讯，少量重要的联系信号采用硬接线方式。全)DCS系统与其它独立系统的接口一览见附表1。 4．3 分散控制系统(DCS)的U0柜的物理分布 DCSI／O柜采用物理分散的原则，并靠近物理监控点相对集中的地点布置。本工程共采用了两种I／O柜，即现场I／O柜和远程I／O柜，现场I／O柜用圩厂区环网，用冗余的同轴电缆连接，远程I／O柜用于远离主厂房的场合，采用冗余的光纤通讯经光电藕合器接口上DCS厂区环网具体物理布置见附表2。 4．4 机组辅助控制盘／台与分散控制系统(DCS)的关系 中央控制控制室设2个辅助控制盘和1 个辅助控制台，其中辅助控制台为两台机组共用。辅助控制盘／台主要布置了主设备供货商配套的监控设备。辅助控制盘布置有：锅炉吹灰程控PLC(带人机接口)和发电机内部监控装置。辅助控制台布置有：汽包电接点水位计、BMS后备控制面板、烟温探针控制、汽机后备控制面板、发电机同期装置、主＼辅变压器的多电量智能显示仪等。 全厂的监控中心为DCS系统的CRT／ KB，辅助控制盘／台仅作为辅助和紧急情况下的一些后备监控。 5 锅炉燃烧器管理系统(BMS) BMS的整套设备由锅炉供货商F．W．提供，采用西班牙Bailey公司的Infi--90系统，可直接与全厂的DCS环网相连，BMS的人机接口功能由DCS操作员站实现oBMS按NF— PA 8502&8503标准设计。BMS主要包括了逻辑柜、火检放大柜、就地控制柜以及BMS 后备操作板(安装于辅助控制台)等，并能实现锅炉吹扫、燃烧器点火、燃烧器切除、燃烧器维护、燃烧器安全监督以及这些功能的整体管理。 6 汽轮机数字电液调节系统 (DEH) 湄洲湾电厂一期工程的DEH系统采用了汽轮机供货商Alsthom提供的Microrec汽轮机数字电液调节系统。该装置由汽轮机调节系统(GRE)和汽轮机保护系统(GSE)组成，配置了主机柜(含GRE柜、GSE柜以及1个用于组态及维护的触摸屏)、24vDC电源柜以及汽机后备操作板(安装于辅助控制台)。 Microrec与DCS间的信息交换采用数字通讯线或硬接线，同时Microrec的人机接口功能由DCS操作员站实现。 GRE可分成两级结构：上位级和下位级。下位级提供汽轮机运行时必不可少的功能，当下位级故障时，汽机跳闸；上位级提供下位级的补充功能，以使运行更加容易，在内部检测到故障时，上位级将断开，这时，下位级作为最小化系统提供控制功能，并保证汽机的安全运行工况不受影响。 GSE由保护和监测两部分组成，并采用双通道保护原理，可靠性好，可以实现在线试验而不影响机组运行。 7 全厂辅助车间(Balance of Plant)的控制 7．1 循环水泵房及原水泵房 循环水泵房及原水泵房系统全部纳入 DCS监控，都分别配置了DCS远程工I／O柜，并按无人值班方式设计，其人机界面均由全厂的DCS操作员站实现，并且都采用了冗余的远程光纤数据高速公路通讯方式，其中，循环水泵房按机组分别设置远程工I／O柜，通过光纤分别接到相对应的#1／#2机组环路，原水泵房的远程I／0柜则通过光纤接到公用环路。 7．2 水处理车间 水处理车间不设控制室，但设计了可放置DCSI／O柜、除盐水及凝结水精处PLC控制柜的设备间。除盐水及凝结水精处理PLC 控制系统由Glegg水处理公司提供，硬件设备采用AB公司的PLC—5控制系统，人机接口采用工控机，工控机控制台布置在水处理工艺车间且靠近化学实验室的地方，以方便值班员巡检。 重力过滤预处理系统由Graver水处理公司提供，硬件设备采用AB公司的PLC远程I／O柜，并通过双绞线与Glegg水处理系统通讯，该系统的人机接口则通过Graver水处理系统的工控机实现。除盐水、凝结水精处理及重力过滤预处理系统的PLC控制系统与DCS之间采用光纤通讯，重要的信号交换采用硬接线。 除了Graver及Glegg水处理公司所提供的PLC控制系统外，其它的水处理车间附近的系统，如燃油系统、废水处理、生活水及消防水系统等，都进DCS I／O柜，并纳入全厂DCS的控制。 7．3 输煤车间 输煤系统主要由卸船机、堆取料机、输送系统以及一些附属系统构成，各部分的控制系统由不同的主设备供货商提供。 卸船机控制系统采用朋的PLC一5系统，人机接口设在卸船机驾驶室内，与输送系统的PLC控制系统间不采用数字通讯，但采用硬接线方式，把——些重要的交换信号送到输送系统的远程PLC I／O柜(位于#1输煤转运站)。 堆取料机的控制系统也采用朋的PLC—5系统，由ITAM提供，其人机接口设在堆取料机的驾驶室内，与输送系统的PLC控制系统之间采用光纤通讯，重要的信号交换采用硬接线。 输送系统采用朋的PLC—5远程I／0的控制系统，由FMC提供。控制系统的控制对象为输送系统及其附属系统。人机接口布置在输煤电气楼的主控室内。整个控制系统与 DCS之间采用光纤通讯，重要的信号交换采用硬接线。 7．4 除灰除渣车间 除灰除渣车间设一个除灰除渣控制室，控制室位于灰库卸灰层的上方。除灰除渣共用1个由美国UCC公司提供的控制系统，硬件设备采用了美国AB公司的PLC—5远程 I／O控制系统。整个控制系统共配置了1个主控盘(人机接口盘)，2个除渣系统远程L／O 柜(#I／#2机组各1个)、2个除灰系统远程 I／O柜(#1／#2机组各]个)以及1个灰库远程I／0柜。除了主控盘和灰库远程I／O柜布置在控制室，其它远程I／O柜都依设备就近布置，各柜之间均采用双绞线连接，整个系统与DCS之间采用光纤通讯，重要的信号交换采用硬接线。主控盘设置了两台的朋公司的人机接口，1台用于除渣系统，另外l台用于除灰系统，可互相冗余使用。 8 其它辅助系统的控制 空压机系统、静电除尘KSP系统、化学加药系统、启动锅炉、柴油发电机等则由各自的主设备供货商提供就地控制盘进行监控，其与DCS之间都保留硬接线信号接口来交换必要的信号，静电除尘ESP系统还与DCS 通过专用接口进行通讯，以满足全厂DCS的远方监控的需要。 汽水取样装置为供货商预装好的成套取样架，可对锅炉、主蒸汽、给7K、凝结水系统收集的汽、水样品连续和定时取样分析。其分析仪的输出信号采用硬接线方式接到就近的 DCSI／O柜。CEMS可连续监视每台机组烟气排放物SO2、NOx 、O2和不透明体的浓度。 CEMS为集装箱式结构，靠烟囱旁安装，其数据监视终端安装于厂行政办公楼，与DCS之间采用硬接线方式，能把CEMS现场采集来的信号接到就近的DCSI／0柜，这样CEMS可由DCS进行集中监视和报警。 9 系统设计特点 9．1 全厂DCS监控一体化 全厂以DCS的CRT／KB为监控中心，既实现了机炉电的集中监控，同时还把辅助车间的公用系统纳入了DCS的监控范围，并设置了水、煤、灰等监控点，部：分车间已实现了无人值班(如循环水泵房等)，达到了减员增效的目的。 9．2 物理分散的I／O柜 DCS以及PLC系统采用I／0柜按物理分散的原则，把I／O柜布置于靠近信号和被控对象集中的地点，遇到不具备空调的场合，I／O模件柜自身都配置了空调装置，并安装了热偶对柜内的温度进行检测和报警。 I／O柜的物理分散布置减少了电缆及敷设，特别是电缆夹层的取消，降低了工程造价，并减少了电缆的火灾隐患。 赖兹9．3 分散控制系统(DCS)的物理划分 DCS系统不再严格按控制功能(女DAS、 SCS、MCS等)来划分，由于DCS系统的I／O柜按物理分散布置，所以在多数情况下按工艺系统的物理区域来划分I／O柜和分配110通道。 9．4 控制系统硬件的统一 重视全厂的控制系统硬件和基础级控制的统一，如在主设备的技术规范书中一律要求配供的可编程控制器的型号为AB的 PLC--5，避免了DCS系统与多种硬件设备接口的麻烦，减少了备品备件的种类。 9．5 中央控制室小型化 与国内相同规模的电厂相比，本工程的中央控制室所占用的面积较小。其实，Bechtel公司在其它的一些相类似的工程所设计的中央控制室，其所占用的面积一般都很小且远小于我们国内的设计。 10 结束语 湄洲湾电厂一期工程采用了美国同类电厂的自动化水平和控制系统设计，机组启动、停运、正常运行和危急下操作都具有高度自动化。整个工程以降低工程造价和减少运行成本为设计主导思想，机组自动化水平较高，系统设计比较简洁流畅，并采用了一些在国外已很普遍的设计：如物理分散的32／0柜设计、中央控制室小型化设计、电气量纳入DCS 监控以及采用辅助车间纳入DCS监控设计等，而这些都与我国现阶段流行的新的设计模式是一致的，很适合我国目前的国情，值得我们借鉴学习。 参考文献 丞相长史 [1] GeC Alstlmm．Mircrorec GOVerning System Description Manual [2] BeChtel．Scope BOOk FOR Meizhou Wan Power Facility [3] Foster Wheeler．BUrner Management COntrol DeSCriptlon [4] Bechtel．System Description For Distributed Controvl System [5] BeChtel．Control Systems Design Criteria | |
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