電廠循環水系統集控優化改造

劉 明,宋振華

(1.華電鐵嶺發電有限責任公司,遼寧 鐵嶺 112000;2.華能呼倫貝爾能源開發有限公司,內蒙古 呼倫貝爾 021008)

華電鐵嶺電廠4臺300 MW機組為哈爾濱鍋爐廠生產的亞臨界汽包爐燃煤火力發電機組,于20世紀90年代初正式投入商業運行。華電鐵嶺電廠循環水控制系統原設計采用模擬盤的常規控制方式,經過10多年的運行,其系統可靠性逐年降低,備件昂貴,水資源的使用與調配控制粗放,控制機柜分散,需要人工抄表,需要人工定時巡視處理,已經越來越不適應當前對控制系統高性能、高可靠性、資源節約、排放控制等要求。因此,對華電鐵嶺電廠一期4臺機組的循環水控制系統進行一體化的全面改造是非常必要的。改造后的控制系統采用美國MEDICON公司提供的QUANTUM控制系統,并運用當前最新PLC控制技術與以太網絡技術相結合,替代原模擬盤控制設備,實現了對循環水系統集中管理、遠程監控、在線實時抄表以及對循環水資源進行合理調配,大大提高了循環水系統的可靠性和工作效率。

1 循環水系統設備概述

鐵嶺電廠一期循環水系統為采用冷卻塔—再循環供水系統擴大單元制,循環水系統主要設備包括循環水泵、循環出口液控蝶閥、平板濾網、平面鋼閘板,循環水管道伸縮節等。循環水系統主要向凝汽器和開式循環水系統提供冷卻水。每臺機組設置2臺循環水泵、2根來自廠房外的循環水管道先后經低壓凝汽器和高壓凝汽器排入廠房外的循環水管。在低壓凝汽器水側進口和高壓凝汽器水側出口的循環水管道上設有電動蝶閥,以便隔離凝汽器。在凝汽器循環冷卻水進出口管道上均設有電動蝶閥。8個管道伸縮節安裝在2臺機組凝汽器進出口循環水管道上。設置伸縮節的目的是滿足凝汽器水室的膨脹,補償由此而引起的位移和可能出現的不均勻沉降,同時吸收或消除管道可能出現的振動。

2 循環水系統集中監控與優化改造

2.1 控制系統總體改造方案

a. 對電廠4臺循環水控制系統進行徹底改造。每座涼水塔采用兩套MODICON QUANTUM系列雙機熱備冗余PLC,將取水系統、水預處理、前水池液位及循環泵系統部件清理等控制整合在一起。PLC分別安裝在各自就地的控制室,主監視站設在主控制室,可完成對全部循環水設備的操作、系統組態、報警顯示以及數據備份。系統改造后,完全取消原來的手操水位調節器、就地水位控制裝置、硬手操盤、模擬屏和常規顯示控制儀表。

b. 利用MODBUS485協議及TCP/IP協議,將4臺機組循環水控制系統聯網監控,信息共享,水資源得以合理利用,運行實現統一管理和監控。循環水泵入口閥、出口閥及隔離閥的開關均由電動機控制,并可以實現旁路調節閥的快開、快關功能。高、低壓旁路控制系統的控制、保護和聯鎖功能在主機的 DCS分散式控制系統中實現一體化控制。

2.2 控制策略實現

a. 取消取水系統儀表盤、硬手操等設備后,其功能均納入到PLC集中控制和管理。被控設備包括3臺取水泵及相應電動碟閥和止回閥、安裝伸縮節、旋轉濾網、攔污柵、平面剛閘板。3臺取水泵及相應電動碟閥和止回閥及旋轉濾網清洗等全部實現自動程控操作。

b. 取消每臺涼水塔原配套的前池水位手動調節控制站,循環水泵、泵出口門、入口門,中間聯絡門等設備的控制臺,在PLC中重新設計控制程序,以達到全面根據機組運行所需要消耗的工業水量、脫硫水量,調節前池進水量、前池出水量,杜絕前池自然溢流造成的水資源浪費。

c. 重新設計通信、監控程序,增加監控總站對循環水各個子站及所有設備遠程控制與監視功能,增加對循環水實時流量、壓力等重要參數遠程在線監測,并根據流量調整循環水子站的運行方式。

2.3 集中管控功能實現

優化改造網絡拓撲結構如圖1所示,實現了對4臺機組循環水系統所有原設備進行實時監視和操作,內容包括循環水工藝流程顯示、設備狀態及過程參數監視、操作過程顯示、報警顯示、模擬量實時曲線和歷史曲線顯示等。

在遠程工程師站上用iFix3.5組態軟件實現對系統監控畫面的組態,并通過網絡下載傳輸到各操作員站;在遠程工程師站上實現對PLC控制單元的在線或離線編程,并通過網絡下載到各控制單元的CPU中。

圖1 循環水管控網絡拓撲圖

控制系統改造后,在管控計算機上可以實現按工藝流程對各子系統的所有變量進行分組顯示,有利于運行人員按功能分別監視循環水各子系統內的所有參數和狀態。所有重要報警信號具備聲音報警功能,當這些報警信號出現時通過音箱發出連續聲音提示,當提示音消失后仍通過計算機蜂鳴器繼續提醒操作員直至該報警被確認。

3 應用情況及效果

華電鐵嶺電廠循環水控制系統改造工作已全面完成,改造至今,控制系統可用率100%,儀表投入率100%,設備自動投入率100%。由于本次改造均采用易于采購的高穩定性的硬件,直接降低了備品配件的費用,特殊進口備品備件的消耗與儲備較改造前相比大幅度降低,系統在整體可靠性、經濟性上均得到了極大提高。

通過對全廠4臺循環水控制系統的全面改造,實現了全廠循環水設備 “零”缺陷啟動,“零”缺陷運行,將改造前由于循環水控制系統故障引起循環水系統停運次數由2次/年降為0次/年,極大地提高了電廠機組的整體安全穩定性,提升了電廠在市場競爭中的競爭力。

華電鐵嶺電廠實施循環水控制系統改造后,在全部實現原硬回路控制功能的基礎上,利用先進的計算機網絡控制技術將電廠4臺涼水塔控制進行全面優化,并實現統一管控。4臺循環水子系統的全部聯網,消除了自動化孤島現象,合理使用、調配循環水資源,有效地減少了自然溢流造成的水資源浪費,保護了環境,為建設資源節約型企業作出了貢獻。

4 結束語

華電鐵嶺電廠循環水控制系統的改造成功,提高了循環水系統的可靠性,降低了循環水系統故障次數,保證了機組凝汽器真空等重要參數在安全范圍內運行,為4臺機組的安全穩定運行提供了強有力的保障。本次改造的成功經驗也為同類全套引進的循環水控制系統改造、聯網一體化控制等提供了經驗。