純凝機組供熱改造中熱工自動化系統的方案設計

常緒成，孔冰

(1.華電鄭州機械設計研究院有限公司，鄭州　450015；2.鄭州職業技術學院 汽車工程系，鄭州　450015)

純凝機組供熱改造中熱工自動化系統的方案設計

常緒成1，孔冰2

(1.華電鄭州機械設計研究院有限公司，鄭州450015；2.鄭州職業技術學院 汽車工程系，鄭州450015)

摘要：在日趨惡化的空氣環境下，電廠純凝機組的供熱改造已成為火力發電企業節能降耗、提高企業效益的重要手段。介紹了某電廠2×300 MW純凝機組改造前的基本情況，對供熱改造的熱工自動化系統進行了設計，供其他企業供熱改造熱控設計時參考。

關鍵詞：純凝機組；供熱改造；熱工自動化；分散控制系統；方案設計

0引言

面對日益惡化的空氣環境，綜合治理環境污染任重而道遠。為了響應節能減排的國家政策，供暖及工業用汽采用的小型燃煤鍋爐將關停，取而代之的為大型熱電聯產發電機組的集中供熱[1-2]。同時，將純凝機組進行供熱改造也是節能減排、保護環境的重要措施[3]。

某電廠2×300 MW汽輪發電機組(#9，#10機組)為東方電氣集團生產的N300-16.7/537/537型汽輪機及QFSN-300-2-20 型發電機。汽輪機為亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機。根據規劃，為滿足市政供熱需求，對該機組進行供熱改造設計。

該供熱改造項目新增1座供熱首站，配置6臺熱網加熱器(包括2臺低壓熱網加熱器)、3臺熱網循環水泵(其中2臺為汽輪機驅動)、6臺熱網疏水泵(包括2臺低壓熱網疏水泵)等。供熱首站汽源為該電廠#9，#10機組汽輪機中壓缸到低壓缸連通管上引出的采暖抽汽管道。化學水處理車間新增1臺鈉離子交換器、1臺軟化水泵和1座軟化水箱。一級升壓泵房增加1臺生水泵。

1控制室及電子設備間布置

供熱首站內設置控制室及電子設備間。

控制室位于供熱首站10.6 m層，面積為54 m2，在靠近電子設備間側依墻一字排開布置5個操作臺，放置有操作員站1臺、工程師站1臺、工業電視監控主機1臺、打印機等設備。

電子設備間共布置6面分散控制系統(DCS)機柜、2面閥門電源柜、1面220 V AC電源柜、1面工業電視柜、1面火災報警柜，并留有3個備用盤位。電子設備間設置抗靜電活動地板，地板下為熱控電纜通道。電子設備間靠近低壓配電室布置有2個電纜豎井，為熱控電纜進出電子設備間的主通道。

2熱工自動化水平

2.1控制水平

供熱首站采用DCS，在控制室或#9，#10機組集控室通過DCS操作員站實現對工藝系統和設備的遠程監測與控制。

#9，#10機組本體改造納入汽輪機數字電液控制系統(DEH)，其監測與控制將分別納入#9，#10機組DEH；化學補充水系統增加的鈉離子交換器及相關設備采用DCS，其監測與控制納入化學補充水系統DCS。

一級升壓泵房內新增的生水泵，采用常規儀表盤控制，不接入控制系統。

2.2控制方式

供熱首站內配置1套DCS。在供熱首站控制室內設置1套操作員站和工程師站，在供熱首站內通過DCS操作員站可實現設備的集中監測和控制，通過工程師站實現對系統的調試。在原機組集控室機組側各設置1套操作員站，供熱首站無人值守或少人值守時，可通過DCS操作員站完成設備的遠方集中監測和控制。

供熱首站內設置工業電視監視系統，對供熱首站主廠房、低壓配電室、電子設備間等區域進行監視，協助運行人員了解生產現場的具體情況。

供熱首站內設置火災自動報警系統。

#9，#10機組本體改造新增模件插入原機組DEH控制柜備用插槽，不再增加DEH控制柜即可實現新增設備的監測和控制。安裝完后，對新增模件進行畫面組態和邏輯調整。

化學補充水系統改造新增模件插入DCS控制柜備用插槽，不再增加DCS控制柜，實現新增設備的監測和控制。安裝完后，對新增模件進行畫面組態和邏輯調整。

新建一間供熱計量站，設置1套熱量計量系統，實現對熱網供回水母管熱量計量的在線監測。

3熱工自動化系統

3.1分散控制系統

該改造工程供熱首站所采用的DCS結構如圖1所示。

圖1　供熱首站DCS控制系統網絡結構

供熱首站DCS采用XDC800控制系統[4-5]，共設置2對獨立的DPU，分別布置于2面DCS控制柜中，并設置2面DCS擴展柜。設置1面DCS電源網絡柜和1面UPS電源柜。主廠房電子設備間設置1面遠程I/O柜。

目前，原機組汽輪機采用XDPS400+ DEH系統, 化學補充水系統采用H-5000M DCS。新增模件插入原有控制柜備用插槽中，不新增控制柜。

此次改造工程I/O點數統計見表1。

由于電動熱網循環水泵6 kV高壓開關柜布置于主廠房內，距離供熱首站電子設備間較遠，采用硬接線連接時，控制信號的傳輸存在衰減問題，因此,在主廠房電子設備間新增一面小控制箱(遠程I/O)，里面布置DI，DO，AI，PI模塊各1塊，電源模塊1塊、通信包括新增的供熱抽汽流量測量裝置及疏水系統改造的I/O點。模塊2塊及光纖收發器等，數據通過光纖傳送至供熱首站DCS機柜，實現電動熱網循環水泵6 kV高壓開關柜的遠程控制和監測。

表1　I/O點數統計

注：#9機組本體供熱抽汽管道改造已完成，此I/O點數統計只

3.2驅動汽輪機電子調節系統

驅動汽輪機電子調節系統隨汽輪機廠成套供貨，控制柜布置于汽輪機旁，硬件采用德國Siemens可編程控制器(PLC)，與供熱首站DCS采用硬接線方式連接。

3.3工業電視監視系統

供熱首站工業電視監視系統共分為3個監控區域，分別為供熱首站主廠房監視區域、低壓配電室監視區域和電子設備間監視區域，共設10個監視點。全廠工業電視監視系統采用星型網絡結構，在供熱首站10.6 m層電子設備間設1臺交換機，布置于工業電視柜內。在控制室設置1臺液晶顯示器顯示監控圖像。

3.4火災自動報警系統

火災自動報警系統主要監視區域為電子設備間、電氣配電間及電纜主通道等。

3.5能源管理系統(EMS)

目前，電廠#9，#10機組升壓站有EMS 1套，當地小主站1臺，顯示所采集的信息量，可以與省調度中心同步顯示數據。根據河南省熱電聯產機組節能調度要求，#9，#10機組供熱改造后的相關參數(見表2)接入現有EMS，在EMS側遠程測控終端(RTU)中增加數據采集模塊，并對軟件進行必要修改。

表2　節能調度需接入的數據

續表

3.6熱工檢測儀表

根據業主要求，為了能夠滿足其檢修人員的維護和檢修方便性要求，此次改造設計中熱工儀表的選型與原機組熱控設備選型保持一致，以減少備品、備件的品種和數量。

4結論

根據實際工程，對某電廠的2×300 MW純凝機組進行了供熱改造的設計，本文內容可為同類工程提供工程設計借鑒經驗，對供熱改造項目的順利實施和項目的安全性也具有積極的作用。

參考文獻：

[1]許銳鋒，趙俊英，張東海.600 MW機組供熱改造系統的設計與控制[J].中國電力，2015，48(7)：72-75.

[2]魏斌，王秋月.自動控制技術在電廠供熱改造中的應用[J].山東工業技術，2015(11)：178-178.

[3]劉兵，蓋東飛. 火力發電廠純凝機組供熱改造中控制系統設計分析[J].華電技術,2016,38(1):22-24.

[4]謝明，羅建科. XDC800分散控制系統在300 MW大型發電機組上應用[J]. 裝備制造,2014(S2):63-64.

[5]張林廣，耿慶芝. XDC800控制系統在125 MW汽輪機組DEH上的應用[J]. 熱電技術,2011(4):26-56.

(本文責編：白銀雷)

收稿日期:2016-02-23；修回日期:2016-04-01

基金項目：河南省開放合作項目(142106000001)；科技部科研院所技術開發研究專項資金(2013EG121189)

中圖分類號：TK 323

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)04-0035-02

作者簡介：

常緒成(1983—)，男，山東東平人，工程師，工學博士，從事電廠熱工自動化設計方面的工作(E-mail:changxc@hdmdi.com)。