F4831C-K-12鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用專題20121129.doc

F4831C-K-12國電海南西南部電廠工程初步設(shè)計(jì)鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用專題報(bào)告中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院2012.11 武 漢總工程師：郭 建項(xiàng)目經(jīng)理：張枝洲審 核：劉香階校 核：靳玉芳編 寫：李展燕目 錄1現(xiàn)場總線技術(shù)簡介及標(biāo)準(zhǔn)12對(duì)現(xiàn)場總線技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)23現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用中需注意的問題44鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)施方案設(shè)想及案例分析45現(xiàn)場總線實(shí)際應(yīng)用中需注意的事項(xiàng)106總結(jié)11【內(nèi)容摘要】 上世紀(jì)九十年代走向?qū)嵱没默F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，正以迅猛的勢頭快速發(fā)展，是目前世界上最新型的控制系統(tǒng)。隨著電廠自動(dòng)化水平的不斷提高，現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)在電廠眾多工藝流程控制系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用，其安全、便捷、高效、穩(wěn)定的工作特性，正受到越來越多用戶的關(guān)注和認(rèn)可。國電海南西南部電廠工程作為國電集團(tuán)在海南的第一個(gè)火電項(xiàng)目，按照集團(tuán)公司關(guān)于建設(shè)“技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、造價(jià)合理、資源節(jié)約、綠色和諧、循環(huán)經(jīng)濟(jì)”綠色火電廠的要求，為將本工程建設(shè)成“技術(shù)一流、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一流、去工業(yè)化、綠色環(huán)?！笔痉峨娬?，全面提升電廠自動(dòng)化水平，降低設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)和擴(kuò)展等方面的綜合費(fèi)用，建議在輸煤及鍋爐補(bǔ)給水等工藝控制要求和重要程度相對(duì)較低的輔助車間使用現(xiàn)場總線技術(shù)，為今后現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠機(jī)組控制上的應(yīng)用積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。本文將主要對(duì)鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用做詳細(xì)分析。1 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介及標(biāo)準(zhǔn)1.1 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介現(xiàn)場總線是應(yīng)用于過程控制現(xiàn)場的一種數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，它不僅包含有過程控制信息交換，而且還包含設(shè)備管理信息的交流。是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域中的現(xiàn)場設(shè)備/儀表與自動(dòng)控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)、雙向通信的數(shù)據(jù)總線。采用數(shù)字式通信方式取代設(shè)備級(jí)的模擬量/開關(guān)量信號(hào)，使用一根電纜連接所有現(xiàn)場各種智能設(shè)備（智能變送器、調(diào)節(jié)閥、分析儀和分布式I/O單元），過程控制策略可以完全在現(xiàn)場設(shè)備層次上實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于傳統(tǒng)集中控制方式而言，傳統(tǒng)集中控制方式一般是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，即現(xiàn)場設(shè)備與控制器之間采用一對(duì)一的I/O接線方式。而現(xiàn)場現(xiàn)場總線控制方式則是串行的?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的建立應(yīng)該具備兩個(gè)前提，一是工業(yè)級(jí)的通信總線，二是所有測控設(shè)備都應(yīng)微機(jī)化，具有遵循該通信總線協(xié)議的能力。在IEC61158新標(biāo)準(zhǔn)中包含種10種現(xiàn)場總線，以TYPE1-TYPE10來命名：類型 技術(shù)名稱類型技術(shù)名稱Type1TS61158 現(xiàn)場總線Type6SwiftNet 被撤消Type2CIP 現(xiàn)場總線Type7WorldFIP 現(xiàn)場總線Type3Profibus 現(xiàn)場總線Type8INTERBUS 現(xiàn)場總線Type4P-NET 現(xiàn)場總線Type9FF H1 現(xiàn)場總線Type5FF HSE 高速以太網(wǎng)Type10PROFINET 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)在這10種總線中，用于火電廠過程控制的現(xiàn)場總線通常只有4種，而其中技術(shù)和市場實(shí)力異常雄厚的有2種：PROFIBUS（Process Fieldbus）現(xiàn)場總線和基金會(huì)（Foundation Fieldbus：FF）現(xiàn)場總線。這兩類現(xiàn)場總線都有全球性的組織，并在我國建立了專委會(huì)。PROFIBUS全球會(huì)員有1200多個(gè)，是迄今為止被中國國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)正式批準(zhǔn)發(fā)布的中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T1030-2001）。FF有120多個(gè)公司的WorldFIP工廠儀器協(xié)議，但FF總線因知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題至今不能成為中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)開發(fā)的FF產(chǎn)品因沒有測試認(rèn)證中心，所以必須送往國外的相應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試。PROFIBUS和FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)根據(jù)其協(xié)議而專用的產(chǎn)品基本上分為以下幾類：（1） 現(xiàn)場設(shè)備：變送器，閥門定位器、接口設(shè)備等。（2） 主系統(tǒng)：網(wǎng)關(guān)橋路控制器、接口卡、組態(tài)軟件、功能塊等。（3） 輔件、人機(jī)接口：電源阻抗器、安全柵/重復(fù)器、操作員接口、CRT終端接口等。（4） 維護(hù)工具：總線檢測軟件、現(xiàn)場設(shè)備固件下裝接口等。1.2 本工程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的選取在連續(xù)生產(chǎn)如電力、石化、化工、冶金等工業(yè)過程，總體而言PROFIBUS和FF比較適合。兩種總線標(biāo)準(zhǔn)相比，F(xiàn)F可用于連續(xù)量控制（取代420mA模擬量），而PROFIBUS不僅適合離散量控制，而且也適用于連續(xù)量控制。電廠輔助車間的控制對(duì)象比較簡單，相對(duì)獨(dú)立性強(qiáng)，且多屬于順控、連鎖或單參數(shù)調(diào)節(jié)。從現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來看，PROFIBUS總線技術(shù)在國內(nèi)外電廠中有過較多成功的應(yīng)用，國內(nèi)山東的萊城電廠、河北三河電廠、廣安電廠、浙江寧海電廠等。鑒于上述原因，經(jīng)過認(rèn)真比較之后，我們建議國電海南西南部電廠的輸煤和鍋爐補(bǔ)給水輔助車間控制采用PROFIBUS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。2 對(duì)現(xiàn)場總線技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)現(xiàn)場總線技術(shù)不能只被看作是“數(shù)字化的4-20mA”，因?yàn)樗粌H采用了遠(yuǎn)程I/O技術(shù)，而且也深遠(yuǎn)地影響了工業(yè)現(xiàn)場的所有角落?，F(xiàn)場總線的出現(xiàn)，使貫穿于控制系統(tǒng)的各個(gè)層次獲得了廣泛的新功能，例如在現(xiàn)場儀表中實(shí)現(xiàn)更多的控制、多變量的測量和傳輸、基于自查的現(xiàn)場設(shè)備維護(hù)和管理等等。這些新的功能將為系統(tǒng)生命周期內(nèi)各個(gè)階段帶來實(shí)際的效益和利益，從項(xiàng)目早期開始，到實(shí)際運(yùn)行期間，利用總線技術(shù)所帶來的這些新功能均可實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的成本節(jié)約，增加效益和收益，而傳統(tǒng)的系統(tǒng)不具備這種能力。2.1互操作性所謂互操作性是指一臺(tái)設(shè)備與其它設(shè)備（不論廠家是誰）一起工作的兼容性。與過去相比，互操作性能使來自不同制造廠商的設(shè)備在集成時(shí)更加方便易用。還能夠在一定程度上允許用一家廠商的產(chǎn)品代替另一家廠商的產(chǎn)品，這在不開放的專用協(xié)議中是根本做不到的。當(dāng)產(chǎn)品符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并通過為驗(yàn)證是否遵守這些標(biāo)準(zhǔn)而做的測試后，即可實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品與其它符合同樣標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品之間的互操作功能。在現(xiàn)場總線的定義里，互操作性實(shí)驗(yàn)被成為一致性測試。對(duì)于PROFIBUS現(xiàn)場總線而言，嚴(yán)格的一致性測試認(rèn)證能夠充分保證跨廠商的系統(tǒng)平臺(tái)可以穩(wěn)定的工作。硬件廠商在獲得其產(chǎn)品的PROFIBUS認(rèn)證過程中，產(chǎn)品必須能夠和其他廠商的產(chǎn)品良好的協(xié)同工作、順暢的交換數(shù)據(jù)。目前全球許多國家都建立了獨(dú)立的PROFIBUS一致性測試中心。2000年中國在北京建立了PROFIBUS測試中心，具備了向國內(nèi)PORIFBUS產(chǎn)品生產(chǎn)廠商頒布證書的能力和資格。國內(nèi)主流的儀表生產(chǎn)商（上儀、川儀）都已經(jīng)開始開發(fā)支持PROFIBUS接口的設(shè)備。2.2更強(qiáng)大的系統(tǒng)功能數(shù)字通訊最重要的好處之一也許就是能從一臺(tái)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)訪問另一臺(tái)設(shè)備上所有的參數(shù)。因此，現(xiàn)場總線技術(shù)有可能到達(dá)過去現(xiàn)場設(shè)備和主站無法達(dá)到的系統(tǒng)功能水平。2.2.1多變量現(xiàn)場輸入輸出設(shè)備以前，一臺(tái)二線制變送器有一個(gè)420mA的信號(hào)輸出，它只能代表一個(gè)測量結(jié)果。PROFIBUS總線有足夠的速度（最大12Mbps）使每臺(tái)設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)地傳送多個(gè)測量值。在同一個(gè)雙絞線網(wǎng)絡(luò)上，閥門定位器向主站傳送實(shí)際閥位的反饋及執(zhí)行器的壓力，同時(shí)也接受閥門的設(shè)定點(diǎn)，并不需要增加額外的電纜。2.2.2網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備管理現(xiàn)場總線技術(shù)不僅能夠傳送過程I/O信號(hào)，一個(gè)重要的特點(diǎn)是也能夠?qū)⒎沁^程數(shù)據(jù)送往總線進(jìn)行輸送。此類數(shù)據(jù)包括組態(tài)下載、遠(yuǎn)程操作和整定數(shù)據(jù)以及對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理所用的參數(shù)，如診斷數(shù)據(jù)和校驗(yàn)數(shù)據(jù)。操作員可以從工作站觀察到工廠內(nèi)每一臺(tái)現(xiàn)場總線設(shè)備的內(nèi)部運(yùn)行情況。這在過去是很難想象的。距離越遠(yuǎn)，環(huán)境越復(fù)雜，數(shù)字通訊能夠體現(xiàn)的好處就越明顯。2.2.3分散的功能基于現(xiàn)場總線技術(shù)的設(shè)備可執(zhí)行比單純的輸入輸出更多的功能。一臺(tái)變送器不僅能進(jìn)行測量，而且還可以完成補(bǔ)償和累計(jì)功能；一臺(tái)閥門定位器不但能對(duì)閥門定位，而且還可以完成流量的特性化與過程回路的控制等其它功能。2.2.4更寬的診斷范圍在PROFIBUS與FF現(xiàn)場總線中，診斷信息可以動(dòng)態(tài)可見地表示為每個(gè)測量參數(shù)和操作參數(shù)狀態(tài)。狀態(tài)告訴操作員和工程師過程值的有效性，使他們更有自信地做出決定。在某些系統(tǒng)中，狀態(tài)還被用于控制策略。以便能在異常工況下采取特殊措施。2.2.5運(yùn)行統(tǒng)計(jì)預(yù)見問題的到來比問題出現(xiàn)后立即被發(fā)現(xiàn)更好。利用對(duì)影響磨損的因素進(jìn)行超前指示，預(yù)測將更加容易和精確。大多數(shù)現(xiàn)場設(shè)備測量環(huán)境或傳感器的溫度以確定設(shè)備是否在限定的范圍內(nèi)工作。閥門定位器通過跟蹤閥桿往復(fù)的次數(shù)來收集諸如循環(huán)動(dòng)作次數(shù)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，此外它還有一個(gè)內(nèi)置的里程表，由此來預(yù)測因密封件摩擦增加而導(dǎo)致的性能下降。2.3精度提高現(xiàn)場總線是用數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)的，因此可以克服DCS輸入通道中AD 轉(zhuǎn)換、輸出通道中DA 轉(zhuǎn)換及模擬信號(hào)傳輸產(chǎn)生的誤差，從而提高傳送精度。在PROFIBUS PA和FF的所有標(biāo)量值都采用標(biāo)準(zhǔn)的32位浮點(diǎn)格式進(jìn)行處理、存儲(chǔ)及傳送，而全系統(tǒng)則保持著7位的精度。因?yàn)閿?shù)值是浮點(diǎn)格式的并且通常帶有工程單位，所以在大多數(shù)情況下，不需要進(jìn)行定標(biāo)或量程變換。這將會(huì)簡化和減少組態(tài)工作。2.4節(jié)約成本現(xiàn)場總線在初期和現(xiàn)在以及將來都能帶來大幅度的成本節(jié)約，人們對(duì)此存在一些誤解。雖然在電纜上的節(jié)約是顯而易見的，初期現(xiàn)場總線設(shè)備的投資會(huì)增加，但大多數(shù)工程總體投資水平基本持平或略微增加。但成本節(jié)約表現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)與安裝、施工的費(fèi)用成本上，以及長期的成本：因有了網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)備管理所帶來的較低的維護(hù)及運(yùn)行的成本，還有較低的擴(kuò)建及改造的費(fèi)用。成本的節(jié)約根據(jù)所在國家勞動(dòng)力的成本、工廠的規(guī)模與工廠的性質(zhì)會(huì)有所變化。目前，還沒有一種標(biāo)準(zhǔn)的方法來計(jì)算成本的節(jié)約。由于長期的成本節(jié)約遠(yuǎn)大于在采購和安裝時(shí)期的成本節(jié)約，因此，現(xiàn)場總線設(shè)備的投資回收非?？?。應(yīng)用現(xiàn)場總線所產(chǎn)生的節(jié)省費(fèi)用，是對(duì)控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)、發(fā)展的整個(gè)生命周期來計(jì)算的。本工程在電廠鍋爐補(bǔ)給水車間采用現(xiàn)場總線技術(shù)，在電纜節(jié)省方面，可能達(dá)到60%的一般經(jīng)驗(yàn)效果。PROFIBUS和FF的設(shè)備比常規(guī)設(shè)備貴，這在事實(shí)上抵消了若干現(xiàn)場總線所帶來的成本節(jié)約，但綜合來講成本的節(jié)約仍然是顯著的。3 現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用中需注意的問題目前現(xiàn)場總線技術(shù)在我國的應(yīng)用已取得很大進(jìn)展，但用戶對(duì)FCS在經(jīng)濟(jì)性，安全性等諸多方面還存在疑慮，制約了其推廣。在理解了現(xiàn)場總線優(yōu)勢的同時(shí)，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)本著實(shí)事求是的原則，看到現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用存在幾個(gè)層次上的瓶頸問題：1)通訊速率較低，還不能滿足電廠重要保護(hù)、聯(lián)鎖、自動(dòng)的設(shè)備需要。2)適合現(xiàn)場總線技術(shù)的智能儀表，執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格偏高。3)一旦通訊協(xié)議類型確定，現(xiàn)場設(shè)備選型范圍變得狹窄，不利于現(xiàn)場設(shè)備選型。4)現(xiàn)場總線控制技術(shù)在電廠應(yīng)用時(shí)間較短，技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)較少，運(yùn)行維護(hù)水平偏低。4 鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)施方案設(shè)想及案例分析4.1 鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)施方案設(shè)想及案例分析根據(jù)調(diào)研結(jié)果，目前現(xiàn)場總線控制方式在國內(nèi)電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)應(yīng)用情況大體如下：l 華能巢湖電廠鍋爐補(bǔ)給水控制應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，運(yùn)行情況良好。l 秦嶺發(fā)電公司600MW機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)采用超濾、二級(jí)反滲透連續(xù)電脫鹽除鹽技術(shù)和西安熱工院自主研發(fā)的FCS-165現(xiàn)場總線控制技術(shù)，水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力為每小時(shí)130噸。目前運(yùn)行良好。l 華能玉環(huán)電廠(41000MW)在鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)中采用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，目前已成功投入運(yùn)行。l 我院設(shè)計(jì)的廣東河源電廠(2600MW)在鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)中采用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，目前已成功投入運(yùn)行。l 我院設(shè)計(jì)的山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司2X600MW擴(kuò)建工程在鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)中采用PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，目前已成功投入運(yùn)行。l 國華寧海電廠二期、山東鄒縣二期工程、江蘇望亭聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠、江陰夏港電廠、廣東南海石油化工汽電聯(lián)產(chǎn)工程、陜西楊凌熱電廠、山東龍口電廠、廣安電廠、山西平朔電廠等在電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)中成功實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場總線技術(shù)的全面應(yīng)用。下面以華能巢湖電廠為例，簡單介紹現(xiàn)場總線技術(shù)在鍋爐補(bǔ)給水控制系統(tǒng)中的配置應(yīng)用。4.2 華能巢湖電廠鍋爐補(bǔ)給水現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)方案介紹華能巢湖電廠2600MW超臨界燃煤機(jī)組鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)為2臺(tái)機(jī)組公用。采用較為先進(jìn)的EDI除鹽工藝，控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線（FCS）控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)額定出力250m3/h，最大260m3/h。該系統(tǒng)的超濾、反滲透、電除鹽系統(tǒng)流程為：經(jīng)混凝澄清處理的柘皋河水蒸汽加熱器自清洗過濾器UF裝置2100m3清水箱一級(jí)升壓泵一級(jí)RO二級(jí)升壓泵二級(jí)RO150m3淡水箱 EDI給水泵EDI裝置除鹽水箱。整套控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除配藥、清洗外，采用全自動(dòng)無人值班控制，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)根據(jù)機(jī)組補(bǔ)水流量和除鹽水箱液位信號(hào)全自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，蒸汽加熱系統(tǒng)采用溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。1）系統(tǒng)配置華能巢湖電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)包括1個(gè)閥島柜、1個(gè)主機(jī)柜、1個(gè)電源柜、2個(gè)遠(yuǎn)程柜、3臺(tái)操作員站、5個(gè)控制通訊柜、1套冗余的PROFIBUS-DP光纖環(huán)網(wǎng)及光電轉(zhuǎn)換單元。2）硬件結(jié)構(gòu)I.鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)總圖II.控制系統(tǒng)兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D及硬件選型工程師站、操作員站與控制器間采用工業(yè)以太網(wǎng)，通過冗余的赫斯曼工業(yè)交換機(jī)連接，構(gòu)成冗余的雙星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且交換機(jī)上留有與輔網(wǎng)連接的光口；控制器與現(xiàn)場受控設(shè)備間采用Profibus現(xiàn)場總線協(xié)議，通過冗余的光電轉(zhuǎn)換器連接，構(gòu)成冗余的Profibus光纖主干環(huán)網(wǎng)。掛接總線智能設(shè)備的各支路，通過西門子的LINK鏈接在環(huán)網(wǎng)之上，各種總線智能硬件設(shè)備如下所示：智能壓力變送器選用ABB產(chǎn)品，Profibus PA規(guī)范；智能溫度變送器選用ABB產(chǎn)品，Profibus PA規(guī)范；智能超聲波液位計(jì)選用ABB產(chǎn)品，Profibus DP規(guī)范；智能電磁計(jì)量泵選用德國普羅明特產(chǎn)品，Profibus DP規(guī)范；智能變頻器選用AB產(chǎn)品，包括400型和700型，Profibus DP規(guī)范；智能差壓變送器選用ABB產(chǎn)品，部分用來測量流量，Profibus PA規(guī)范；閥島選用西門子ET200Pro模塊和費(fèi)斯托電磁閥組成，Profibus DP規(guī)范；智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用ABB產(chǎn)品，包括調(diào)節(jié)型和開關(guān)型，Profibus DP規(guī)范；智能在線分析儀表選用HACH SC100產(chǎn)品，硅表自帶總線通訊卡，Profibus DP規(guī)范；智能磁翻板液位計(jì)選用上海雄風(fēng)產(chǎn)品，原理用西門子T3K實(shí)現(xiàn)總線通訊，Profibus PA規(guī)范；分布式I/O選用西門子ET200M產(chǎn)品，用于接入一些無總線通訊接口的非智能設(shè)備，如系統(tǒng)中所用到的壓力開關(guān)和EDI的電源開關(guān)等設(shè)備，Profibus DP規(guī)范；III鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)#1通訊柜拓?fù)鋱D2IV鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)#2通訊柜拓?fù)鋱D3V.鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)#3通訊柜拓?fù)鋱D44.3 本工程鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)工藝流程介紹鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)及設(shè)備布置本工程鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)流程：凈水站過濾器清水箱清水泵自動(dòng)反沖洗過濾器超濾(UF)裝置超濾水箱超濾水泵一級(jí)保安過濾器一級(jí)高壓泵一級(jí)反滲透(RO)裝置一級(jí)淡水箱一級(jí)淡水泵二級(jí)保安過濾器二級(jí)高壓泵二級(jí)反滲透(RO)裝置二級(jí)淡水箱二級(jí)淡水泵EDI裝置 除鹽水箱除鹽水泵主廠房水處理車間與化驗(yàn)中心呈L型布置，預(yù)留二期擴(kuò)建場地。水處理車間跨距14.5m，梁下弦標(biāo)高6m。披屋跨距6.6米，凈空6m米，整個(gè)處理占地面積約600m2。其中膜處理裝置布置于水處理車間，披屋布置鍋爐補(bǔ)給水處理所有泵，將模塊化的膜與泵分開設(shè)置，有利于運(yùn)行維護(hù)和運(yùn)行環(huán)境改善。室外布置有廢水池、壓縮空氣儲(chǔ)罐、清水箱、超濾水箱、一級(jí)淡水箱、二級(jí)淡水箱、除鹽水箱等。而膜系統(tǒng)加藥設(shè)施布置于工業(yè)廢水處理站廢水池上化學(xué)加藥中心，達(dá)到藥品集中管理目的。鍋爐補(bǔ)給水車間過濾器反洗廢水、超濾濃水以及反洗廢水、膜清洗廢水將直接排放至工業(yè)廢水貯存池，一級(jí)反滲透濃水排至室外濃水池用泵排至原水處理站復(fù)用水池復(fù)用。二級(jí)反滲透濃水排至室外超濾水箱、而EDI濃水將排至一級(jí)淡水箱。整個(gè)鍋爐補(bǔ)給水處理設(shè)施工藝優(yōu)化，達(dá)到節(jié)約占地、用水目的。4.4 本工程鍋爐補(bǔ)給水現(xiàn)場總線實(shí)施方案設(shè)想及可行性分析4.4.1控制方案預(yù)想針對(duì)電廠鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)，我們建議采用全廠輔網(wǎng)DCS一體化+現(xiàn)場總線控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。方案的中心設(shè)計(jì)思想是從控制室到現(xiàn)場的控制設(shè)備之間，完全采用現(xiàn)場總線通訊的方式，將氣動(dòng)電磁閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量、壓力變送器、化學(xué)分析儀表、水泵電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、加藥變頻器等控制設(shè)備連在一起。所有的底層設(shè)備都具有數(shù)字通訊接口，從控制室到現(xiàn)場之間除了工作電源外，沒有任何直接的控制硬接線，所有的控制室的指令和現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信息都通過現(xiàn)場總線進(jìn)行傳輸。本系統(tǒng)方案由兩層通訊結(jié)構(gòu)組成；上層的操作員站與控制器之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，控制器與現(xiàn)場設(shè)備之間采用現(xiàn)場總線通訊?，F(xiàn)場的壓力變送器、流量變送器、液位變送器、PH值、硅酸根、磷酸根測量儀等儀表采用PROFIBUS PA總線，氣動(dòng)閥門定位器也采用PA總線，因此所有的現(xiàn)場儀表和執(zhí)行器都將通過DP/PA耦合器連接到總線網(wǎng)絡(luò)上。在本方案中采用快速交換式工業(yè)以太網(wǎng)(100Mbps)作為連接操作員站、工程師站和自動(dòng)化系統(tǒng)站的系統(tǒng)總線。網(wǎng)絡(luò)配置采用冗余方式?？焖俳粨Q式工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)以太網(wǎng)的通信協(xié)議基礎(chǔ)上，將通信速率提高到了100Mbps。由于采用了全雙工并行(FDX)通信模式，允許站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通信速率可提高一倍。SIMATIC NET 在快速以太網(wǎng)上還采用了交換機(jī)技術(shù)，利用交換機(jī)模塊將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成若干子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)都可以獨(dú)立的形成一個(gè)數(shù)據(jù)通信段，可以大大的提高通信效率。由于普通以太網(wǎng)網(wǎng)段上數(shù)據(jù)通信阻塞的存在，使得實(shí)際通信效率只有40%，采用了全雙工并行通信技術(shù)和交換技術(shù)后，使得網(wǎng)絡(luò)通信能力得以充分的利用。4.4.2 技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性分析l 技術(shù)可行性分析：鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)作為電廠運(yùn)行比較成熟的輔助系統(tǒng)之一，基本都是開關(guān)量控制，可以全面采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。其理由：一、輔助系統(tǒng)以離散控制為主，控制相對(duì)簡單，同時(shí)對(duì)響應(yīng)的快速性要求不是特別高，而DEVICENET、CONTROLNET、PROFIBUS-DP、MODIBUS是由PLC技術(shù)發(fā)展而來，對(duì)處理開關(guān)信息，有很高的適應(yīng)性；二、現(xiàn)場級(jí)的測控設(shè)備相對(duì)種類較少，不外乎智能變送器、總線IO、智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、智能閥門定位器、總線電磁閥島、智能馬達(dá)等幾種，市場上大的制造商都能夠提供相對(duì)應(yīng)的總線產(chǎn)品。而對(duì)于水處理控制系統(tǒng)中有部分化學(xué)分析儀表。目前，具備現(xiàn)場總線接口的化學(xué)分析儀表相對(duì)較少，而且價(jià)格也較常規(guī)儀表高出許多，本工程將根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)一步收資或考慮將常規(guī)化學(xué)儀表以常規(guī)方式直接納入輔網(wǎng)DCS采集系統(tǒng)。三、采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)能夠充分體現(xiàn)節(jié)省電纜、施工方便、減少接線調(diào)試和便于遠(yuǎn)程維護(hù)管理的優(yōu)勢。四、鍋爐不給水系統(tǒng)工藝設(shè)備的冗余設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了客觀存在的現(xiàn)場總線冗余度不足的影響。l 經(jīng)濟(jì)分析：鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線后，對(duì)投資費(fèi)用的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：對(duì)采用現(xiàn)場總線控制的各輔助車間的智能現(xiàn)場設(shè)備，由于化學(xué)水處理各系統(tǒng)的檢測儀表大部分采用進(jìn)口產(chǎn)品，增加智能通訊接口而增加的費(fèi)用相對(duì)不太大。而且，電磁閥采用閥島來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線的控制，每個(gè)閥島可以接810 路氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，據(jù)調(diào)研，采用閥島和采用進(jìn)口電磁閥或電磁閥箱的綜合價(jià)格基本持平。采用現(xiàn)場總線技術(shù)后，對(duì)主要設(shè)備和電纜、橋架的安裝費(fèi)用進(jìn)行初步估算，沒有計(jì)列調(diào)試、組態(tài)和運(yùn)行維護(hù)引起的費(fèi)用變化。對(duì)鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)來說，采用現(xiàn)場總線后每套費(fèi)用將增加約7.5 萬元RMB。5 現(xiàn)場總線實(shí)際應(yīng)用中需注意的事項(xiàng)5.1 確定DCS系統(tǒng)后，與DCS公司進(jìn)行技術(shù)交流，按PROFIBUS總線標(biāo)準(zhǔn)，提供在以往工程實(shí)踐中具有良好應(yīng)用業(yè)績的現(xiàn)場總線設(shè)備廠商名單，我們與設(shè)計(jì)院確定重點(diǎn)品牌范圍，積極聯(lián)系各總線設(shè)備廠家提供總線設(shè)備樣品送DCS公司進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)測試，同時(shí)可請(qǐng)西安熱工院作為技術(shù)支持方出具測試報(bào)告，最終設(shè)備選型僅在通過測試的產(chǎn)品中選擇。5.2 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和網(wǎng)段劃分是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，根據(jù)總線設(shè)備的地理位置和功能的相關(guān)性來確定，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信速度和網(wǎng)段循環(huán)時(shí)間來確定每個(gè)控制器和網(wǎng)段所掛設(shè)備的數(shù)量，預(yù)估總線循環(huán)時(shí)間是否滿足系統(tǒng)要求，PROFIBUS總線循環(huán)時(shí)間主要與網(wǎng)絡(luò)通信波特率、從站數(shù)量、從站IO數(shù)據(jù)的總字節(jié)量和從站通信延遲時(shí)間有關(guān)。5.3 根據(jù)總線儀表和設(shè)備的地理分布實(shí)際位置、電纜橋架的走向等要盡早完成設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)這些設(shè)計(jì)圖，再設(shè)計(jì)各支路連接的設(shè)備及設(shè)備排列順序，同時(shí)根據(jù)相對(duì)集中的原則來確定總線通信柜的位置，與常規(guī)施工圖不同的是，施工圖根據(jù)設(shè)計(jì)總線儀表和設(shè)備的地理位置，估出每段電纜的長度。施工單位在敷設(shè)總線電纜時(shí)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)橋架和走向，并記錄每條總線電纜的長度，如設(shè)計(jì)長度與實(shí)際長度偏差大時(shí)，要及時(shí)與設(shè)計(jì)院聯(lián)系。 5.4 總線設(shè)備對(duì)接地要求較高，處理不好會(huì)對(duì)通信穩(wěn)定性造成影響。PROFIBUS電纜屏蔽層對(duì)數(shù)據(jù)電纜進(jìn)行屏蔽，為了使屏蔽有效，必須將其與等電勢連接系統(tǒng)相連。本工程處理原則為： DP