現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在大型火電機組主輔控系統中的應用探討

0 前 言

　目前廣泛用于火力發(fā)電廠(chǎng)過(guò)程控制的系統是分散控制系統（DCS）和可編程控制器（PLC）。80年代末至今，DCS以其先進(jìn)的技術(shù)、豐富的控制功能、友好的人機界面等優(yōu)勢，逐步占領(lǐng)了火電廠(chǎng)機、爐、電主控領(lǐng)域，而PLC則由于其邏輯處理功能強、境適應性好、環(huán)系統獨立性強、采購成本較低等特點(diǎn)，成為電廠(chǎng)輔助生產(chǎn)系統（水、煤、灰）和機組輔助系統（吹灰、空壓機等）的首選控制系統。

　 80年代末期開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)品，以及由此組成的控制系統——現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統（FCS，Field Control System），引發(fā)了自動(dòng)控制領(lǐng)域的革命。開(kāi)放的、全數字化和雙向多站的通訊網(wǎng)絡(luò )，與多功能的智能化現場(chǎng)數字儀表是FCS的主要特征，它將使自動(dòng)控制系統的效能產(chǎn)生巨大的飛躍。

1 FCS應用情況介紹

　 全面信息化和多層次的自動(dòng)化是今后發(fā)電企業(yè)發(fā)展的方向，建立數字化電廠(chǎng)是必由之路，而現場(chǎng)總線(xiàn)系統是數字化電廠(chǎng)的基礎。

　 近兩年各大發(fā)電集團都十分關(guān)注電廠(chǎng)熱控自動(dòng)化新技術(shù)的應用和由此產(chǎn)生的巨大效益。華能玉環(huán)電廠(chǎng)、國華寧海電廠(chǎng)二期、山東鄒縣二期工程、江蘇望亭聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠(chǎng)、江陰夏港電廠(chǎng)、廣東南海石油化工汽電聯(lián)產(chǎn)工程、陜西楊凌熱電廠(chǎng)、山東龍口電廠(chǎng)、廣安電廠(chǎng)、山西平朔電廠(chǎng)、山西漳山電廠(chǎng)等在電廠(chǎng)外圍輔助系統中成功實(shí)現了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的全面應用，并在較短時(shí)間內完成了安裝、調試，并很快投入穩定可靠運行。大量的工程項目的順利實(shí)施，證明現場(chǎng)總線(xiàn)在電廠(chǎng)輔助生產(chǎn)控制系統中應用是完全可行的。

　 根據墨西哥Mazatlan電廠(chǎng)的報導，首臺應用現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的1號單元機組（158 MW）在1997年3月17日投入運行，曾連續運行12個(gè)月無(wú)故障、無(wú)維護，改善了鍋爐動(dòng)態(tài)的相應特性，與分散控制系統（DCS）和可編程控制器（PLC）相比投資節省了45％，安裝調試時(shí)間縮短到3周。由于1號單元機組的改造獲得成功，該廠(chǎng)緊接著(zhù)進(jìn)行了2號單元機組（158 MW）的改造，2號單元機組于1998年2月14日投入運行。同1號單元機組一樣，這次改造十分成功，不但投資進(jìn)一步節省，達到了50％，而且安裝調試時(shí)間縮短到1周。

　 德國尼德豪森（Niederaussem）電廠(chǎng)較全面地使用了現場(chǎng)總線(xiàn)。該廠(chǎng)采用了PROFIBUS-DP和HART-BUS兩種現場(chǎng)總線(xiàn)。整個(gè)系統包括900臺馬達、400個(gè)電磁閥、1000個(gè)閥門(mén)定位器和電動(dòng)執行機構，這些智能設備均通過(guò)PROFIBUS-DP與DPU相連。通過(guò)采用 PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)系統真正實(shí)現了全廠(chǎng)監控，提供更加完善有效的設備診斷功能，實(shí)現現場(chǎng)設備的遠程編程和維護，實(shí)現了全廠(chǎng)數據的集中管理，使設備的狀態(tài)檢修成為可能，提供更多的設備信息使操作和維護得到優(yōu)化。

　墨西哥Mazatlan電廠(chǎng)、德國尼德豪森電廠(chǎng)K機組PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)和近期上海賽科工程FF現場(chǎng)總線(xiàn)的全面成功應用，大大激發(fā)了國內各發(fā)電集團公司和設計院應用現場(chǎng)總線(xiàn)的積極性華能?chē)H為了在國內電站發(fā)電新技術(shù)的應用上處于領(lǐng)先地位，著(zhù)眼于領(lǐng)導先進(jìn)技術(shù)潮流、合理控制工程造價(jià)、全面提升電廠(chǎng)自動(dòng)化水平，在南京金陵電廠(chǎng)2×1000 MW機組、九臺電廠(chǎng)2×600MW機組的設計中已經(jīng)把現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)全面應用于機組控制中。

　 中國神華能源股份公司希望將神華勝利電廠(chǎng)一期工程（2×660MW機組）做為試點(diǎn)單位，在主輔機控制系統中全面選用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，總線(xiàn)其控制規模遠大于國內外其他應用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的電廠(chǎng)。

2 神華勝利電廠(chǎng)應用FCS介紹

　 神華勝利電廠(chǎng)位于內蒙錫林浩特。規劃容量為8臺600MW機組，一期工程建設2×600 MW機組。由于現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的先進(jìn)性可以大量節省投資和提高機組運行維護水平，神華集團決定在神華勝利電廠(chǎng)主輔控系統中全面選用現場(chǎng)總線(xiàn)系統，其中總線(xiàn)選用范圍和規模為當前國內最大規模的工程應用。

　　　2.1 現場(chǎng)總線(xiàn)在神華勝利電廠(chǎng)的應用原則

　 （1）影響機組安全運行的主機和主要輔機的保護不納入現場(chǎng)總線(xiàn)，如:

　 鍋爐安全監視系統（FSSS）；

　 汽機數字電液控制系統（DEH）；

　 汽輪機緊急跳閘系統（ETS）；

　 旁路控制系統（BPS）；

　 事故順序記錄（SOE）。

?。?）用于聯(lián)鎖保護的開(kāi)關(guān)型氣動(dòng)閥門(mén)、電磁閥，不納入現場(chǎng)總線(xiàn)。

?。?）國產(chǎn)電動(dòng)門(mén)因現場(chǎng)總線(xiàn)接口不完善，且缺乏相應的測試和應用實(shí)踐，不納入現場(chǎng)總線(xiàn)。

?。?）開(kāi)關(guān)量?jì)x表，如壓力開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)等不納入現場(chǎng)總線(xiàn)。

?。?）對于調節型氣動(dòng)執行機構，用于非重要調節回路的，納入現場(chǎng)總線(xiàn)，下列重要回路，采用常規硬接線(xiàn)＋HART:給水、汽溫、送、引風(fēng)、磨煤機。

　 （6）對于調節型電動(dòng)執行機構，用于非重要調節回路的，納入現場(chǎng)總線(xiàn)，用于重要回路（給水、汽溫、送、引風(fēng)）的，采用硬接線(xiàn)＋現場(chǎng)總線(xiàn)。

?。?）對于開(kāi)關(guān)型閥門(mén)電動(dòng)裝置，用于非重要系統的，納入現場(chǎng)總線(xiàn)；用于重要系統的，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)完成正?？刂乒δ埽ɑ騼H采集信息）保護、聯(lián)鎖功能通過(guò)DCS硬接線(xiàn)完成。