大唐紹興江濱天然氣電廠(chǎng)全廠(chǎng)DCS集中控制

1、大唐紹興江濱天然氣電廠(chǎng)全廠(chǎng) DCS集中控制 【 】 At present most domestic power plant of control network are using the DCSand BOPway unit, BOPPLCor small DCS composition. But as the electronic technology and communication technology development, the DCSmore mature reliable, the function more powerful, so the range DCS con

2、trol integration has becomethe development trend of the new power plants. This paper studies the natural gas power plant auxiliary production system monitoring demand and centralized monitoring of scope, and introduces the riverside natural gas power plant the dating Shaoxing DCS centralized control

3、 scheme. s: natural gas power plant, the DCS, auxiliary production system, centralized monitoring. 分散控制系統(tǒng)DCS在國(guó)內(nèi)電廠(chǎng)單元機(jī)組及重要輔助系統(tǒng)的 控制上已得到了廣泛的應(yīng)用。我院設(shè)計(jì)的多個(gè)電廠(chǎng)均為全廠(chǎng) DCS 控制，如印尼巴東、亞齊等 2X 120MW循環(huán)流化床電站項(xiàng)目等， 全廠(chǎng)控制DCS 體化逐漸成為一種趨勢(shì)。 天然氣電廠(chǎng)與燃煤機(jī)組相比，其輔助生產(chǎn)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單， 主要為水系統(tǒng)， 其次還有天然氣調(diào)壓站。 本文的主要目的是在現(xiàn) 有的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)PLC集中監(jiān)控基礎(chǔ)上，尋求進(jìn)一步提高集中控 制水平

4、的方法，同時(shí)對(duì)采用全廠(chǎng) DCS空制一體化方案進(jìn)行研究， 確定大唐紹興江濱天然氣電廠(chǎng)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（BOP采用主廠(chǎng)房 相同品牌的DCS構(gòu)成獨(dú)立的DCS公用控制網(wǎng)絡(luò)。 1 概述 大唐紹興江濱天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)工程將建設(shè)2套400MW級(jí)、 “ F”級(jí)高效單軸聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組，每套機(jī)組包括一 臺(tái)250MW級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)、一臺(tái) 100MW級(jí)的蒸汽輪機(jī)、一臺(tái) 390MW 級(jí)發(fā)電機(jī)和一臺(tái)無(wú)補(bǔ)燃三壓再熱型余熱鍋爐及其輔助設(shè)備。 2輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（BOP）的范圍 天然氣電廠(chǎng)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)按其物理屬性，分為水系統(tǒng)、天 然氣系統(tǒng)和其它系統(tǒng)等。 水系統(tǒng)：鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、化學(xué)取樣加藥 系統(tǒng)、凈水站系統(tǒng)、循環(huán)水

5、加藥系統(tǒng)、雨污水處理系統(tǒng)等； 天然氣系統(tǒng)：天然計(jì)量站、天然氣調(diào)壓站、燃?xì)忮仩t系統(tǒng)； 其它系統(tǒng)：輔助蒸汽系統(tǒng)、儀用壓縮空氣系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)、 暖通空調(diào)系統(tǒng)等。 在以上各輔助系統(tǒng)中，天然氣計(jì)量站、調(diào)壓站需要經(jīng)常連 續(xù)運(yùn)行， 因此可采用就地控制加輔助系統(tǒng)集中控制方式； 燃?xì)忮?爐在燃機(jī)啟動(dòng)和機(jī)組停運(yùn)需要供熱時(shí)， 由燃?xì)忮仩t提供蒸汽， 因 此也可采用就地控制加輔助系統(tǒng)集中控制方式。 化學(xué)取樣加藥系統(tǒng)可以納入單元機(jī)組的 DCS監(jiān)控范圍，也 可納入輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控系統(tǒng)， 為了便于運(yùn)行管理， 本項(xiàng)目納入 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)集中監(jiān)控網(wǎng)。 其它系統(tǒng)就近納入輔助生產(chǎn)系統(tǒng)集中監(jiān)控網(wǎng)。 綜上所述，本工程集中監(jiān)控的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)

6、如下： 水系統(tǒng)：鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、化學(xué)取樣加藥系 統(tǒng)、凈水站系統(tǒng)、循環(huán)水加藥系統(tǒng)、雨污水處理系統(tǒng)。 天然氣系統(tǒng)：天然計(jì)量站、天然氣調(diào)壓站、燃?xì)忮仩t系統(tǒng)； 其它系統(tǒng)：輔助蒸汽系統(tǒng)、儀用壓縮空氣系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)； 3輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（BOP）集中監(jiān)控方案 本工程輔助車(chē)間將按工藝系統(tǒng)或地理位置合理設(shè)置控制網(wǎng) 絡(luò)，采用主廠(chǎng)房同一品牌的 DCS并在此基礎(chǔ)上設(shè)置輔助車(chē)間獨(dú) 立的集中監(jiān)控公用 DCS網(wǎng)絡(luò)，控制點(diǎn)設(shè)在集中控制室， 不單獨(dú)設(shè) 置操作員站，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)其監(jiān)控在單元機(jī)組操作員站上完 成。兩臺(tái)單元機(jī)組的操作員站對(duì)公用系統(tǒng)的操作能互相閉鎖， 兩 臺(tái)單元機(jī)組的操作員站均能顯示公用網(wǎng)絡(luò)的所有畫(huà)面，

7、但在同一 時(shí)刻只能由一臺(tái)單元機(jī)組操作員站對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行控制操作。 在天然氣調(diào)壓站、燃?xì)忮仩t及化水車(chē)間分別設(shè)有就地操作 員站，為系統(tǒng)調(diào)試、 運(yùn)行初期對(duì)各車(chē)間監(jiān)控以及正常運(yùn)行期間巡 檢提供方便。 4 控制系統(tǒng)配置水平 4.1 全廠(chǎng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) （1）本工程為單元制機(jī)組，燃機(jī)汽機(jī)控制系統(tǒng)（TCS） 為機(jī)島配供；廠(chǎng)用電、變壓器組、輔助熱力系統(tǒng)及余熱鍋爐等由 單元機(jī)組DCS空制。除了暖通空調(diào)外、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)直接納入 DCS公用網(wǎng)監(jiān)控。 DCS系統(tǒng)采用艾默生的全冗余容錯(cuò)技術(shù)的Ovation系統(tǒng)。 Ovation系統(tǒng)是兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即 ROO級(jí)和FANOU級(jí)。兩級(jí)均 由快速以態(tài)網(wǎng)組成， 采用工業(yè) TCP

8、IP 協(xié)議， 每層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用 冗余配置，速度快和容量大，通訊速度達(dá)到 100MB S、 20 萬(wàn)實(shí) 時(shí)點(diǎn)/秒。Ovation Control Net work嚴(yán)格遵循IEEE的標(biāo)準(zhǔn)。 Ovation 網(wǎng)絡(luò)與通訊介質(zhì)無(wú)關(guān)，既可采用光纖，也可采用 UTP， 每網(wǎng)長(zhǎng)可達(dá)200KM Ovation網(wǎng)絡(luò)軟件使用ISO/OSI可以在任何 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物理網(wǎng)絡(luò)層中通訊， 具有所有網(wǎng)絡(luò)的特性： 冗余、同步、 確定和令牌傳輸。 (2)燃機(jī)汽機(jī)控制系統(tǒng)采用三菱 Diasys-UP 系統(tǒng)，該控 制系統(tǒng)為機(jī)島的專(zhuān)用，屬于DCS管理下的一個(gè)控制子系統(tǒng)， 通過(guò) OPC接 口機(jī)與DCS實(shí)現(xiàn)雙向冗余通訊，在 DCS勺統(tǒng)一管理下

9、，兩 個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的實(shí)時(shí)控制。 該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)、 具有自 診斷功能，中央處理單元(CPU/IOC)、網(wǎng)絡(luò)、電源等都采用雙重 冗余配置，機(jī)組級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)采用 100 Mbps冗余以太網(wǎng)通訊，I/O 單元擴(kuò)展總線(xiàn)采用ARCNE網(wǎng)絡(luò)。 (3)天然氣調(diào)壓站、燃?xì)忮仩t采用廠(chǎng)家成套配供的PLC控 制，PLC選用AB的Logix5000系列，設(shè)置就地控制室，可以就 地操作和監(jiān)控，其次 PLC提供MVI56MCM1訊模件，利用 MODBUS RTU通訊方式，通過(guò)冗余光纖和 DCS公用網(wǎng)絡(luò)上的控制器直接實(shí) 現(xiàn)雙向通訊， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣調(diào)壓站、 燃?xì)忮仩t在集控室的監(jiān) 控。 全廠(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所

10、示： 圖1 全廠(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 4.2DCS 硬件配置 本工程DCS的基本設(shè)置為：?jiǎn)卧獧C(jī)組 DCS公用DCS網(wǎng)，三 個(gè)網(wǎng)絡(luò)互相獨(dú)立，分散控制系統(tǒng)（DCS的功能包括數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)（DAS、模擬量控制系統(tǒng)（MC$、順序控制系統(tǒng)（SCS和 電氣控制系統(tǒng)（ECS等。 DCS采用冗余控制器，型號(hào)為 OCR4O0帶128MB RAM 128MB 閃存。單元機(jī)組有 5 對(duì)控制器，其中余熱鍋爐 1 對(duì)，輔助 熱力系統(tǒng) 2 對(duì)，電氣 1 對(duì)，專(zhuān)門(mén)設(shè)置 1 對(duì)用于機(jī)組的一鍵啟停功 能。公用DCS網(wǎng)絡(luò)有控制器3對(duì)，其中2對(duì)用于水系統(tǒng)；天然氣 調(diào)壓站、燃?xì)忮仩t、輔助蒸汽和儀用壓縮空氣等系統(tǒng) 1 對(duì)。單元 機(jī)組 18個(gè)

11、控制機(jī)柜分別布置于單元機(jī)組電子設(shè)備間，公用 DCS 網(wǎng)絡(luò)的 1 個(gè)電源柜、 1 個(gè)交換機(jī)柜及 3 個(gè)控制器機(jī)柜布置于 #1 機(jī) 電子設(shè)備間， 8 個(gè) I/O 模件柜分區(qū)域布置于相應(yīng)的輔助車(chē)間。全 廠(chǎng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)為 8032 點(diǎn)，具體如表 1 所示（ 1 臺(tái)機(jī)組加公用部 分 ： DI （含 SOE DO （含 PO AI （420mA） AO （420mA） PI TC RTD 小計(jì) 輔助熱力系統(tǒng) 869 302 183 52 42 54 107 1609 余熱鍋爐 240 102 128 18 6 126 38 658 電氣（ECS） 294 56 64 12 60 486 #1 機(jī)循環(huán)水

12、泵房 37 15 30 2 2 30 116 輔助生產(chǎn)系統(tǒng) 1138 500 300 66 6 15 15 2040 總點(diǎn) 2633 995 725 144 74 205 260 5036 表 1DCS I/O 統(tǒng)計(jì)表 4.3 機(jī)島控制系統(tǒng) 燃機(jī)汽機(jī)控制系統(tǒng)包括機(jī)島控制系統(tǒng)（TCS，共14個(gè) 機(jī)柜，DPU為雙重冗余結(jié)構(gòu)；機(jī)島保護(hù)系統(tǒng)（TPS，保護(hù)系統(tǒng) 可以防止燃?xì)廨啓C(jī)的損害以及在危險(xiǎn)運(yùn)行工況下緊急跳閘， 共有 7個(gè)機(jī)柜，采用三重冗余結(jié)構(gòu)； 燃?xì)庹羝麢C(jī)本體監(jiān)測(cè)儀表 （TSI）， 共有 4 個(gè)機(jī)柜。這些控制機(jī)柜全部布置于單元機(jī)組電子設(shè)備間。 5 系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 本工程除了機(jī)島采用專(zhuān)用的控制系統(tǒng)之外，所有系統(tǒng)都納 入DCS控制，實(shí)現(xiàn)電廠(chǎng)管控一體化。全廠(chǎng)只有一個(gè)集中監(jiān)控點(diǎn)， 所有輔助車(chē)間均無(wú)人值班，達(dá)到了減員增效的目的。全廠(chǎng)控制 DCS-體化避免了 DCS系統(tǒng)與多種硬件設(shè)備接口的麻煩，減少了 備品備件種類(lèi)，簡(jiǎn)化了運(yùn)行人員的培訓(xùn)。 但是采用全廠(chǎng)控制DCS 體化對(duì)運(yùn)行人員的素質(zhì)要求極高 （必須是全能值班員），而且通常情況下DCST商一般缺乏輔助車(chē) 間的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在化水、輸煤、除灰控制邏輯設(shè)計(jì)方面 往往經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)輔助車(chē)間的安全運(yùn)行可能產(chǎn)生