運用集成架構(gòu)技術(shù)提高火電廠輔助系統(tǒng)控制水平探討

劉治新

華陽電業(yè)有限公司廈門分公司（361000）

運用集成架構(gòu)技術(shù)提高火電廠輔助系統(tǒng)控制水平探討

劉治新

華陽電業(yè)有限公司廈門分公司（361000）

有效提高火電廠輔助系統(tǒng)控制水平的主要方法是利用現(xiàn)場總線和集成架構(gòu)理念，解決輔助系統(tǒng)控制在電廠主機分散控制系統(tǒng)（DCS）中控制水平無有效提高的問題。這里通過對集成架構(gòu)技術(shù)提高火電廠輔助系統(tǒng)控制水平進行探討，以期我國火電廠控制網(wǎng)路結(jié)構(gòu)得到更好的發(fā)展。

集成架構(gòu)技術(shù)；火電廠輔助系統(tǒng)；控制水平

隨著社會不斷的發(fā)展，人們對電的需求也越來越大，這為火電廠發(fā)展帶來機遇和挑戰(zhàn)：機遇在于火電廠在不斷建設中將為相關(guān)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益；挑戰(zhàn)在于逐漸提高的用電量對電廠控制水平的要求也隨之提高。因此，提高、優(yōu)化火電廠輔助系統(tǒng)控制水平，成為了當今火電廠相關(guān)企業(yè)主要探討的問題。由此可見，為了使火電廠輔助系統(tǒng)控制水平得到有效提高，對集成構(gòu)架技術(shù)應用的探討則顯得尤為重要。

1 電廠輔助系統(tǒng)主流控制方案

為了使電廠輔助系統(tǒng)主流控制方案得到有效發(fā)展，相關(guān)部門在制定火力發(fā)電廠設計技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定中指出，對于擁有相同性質(zhì)的輔助工藝生產(chǎn)系統(tǒng)、相鄰的輔助生產(chǎn)車間應將控制點、控制系統(tǒng)進行合并，使得輔助車間的控制點可以控制在三個以內(nèi)，即化水、除灰以及輸煤控制點，而對其他車間可依據(jù)“無人值守”進行規(guī)劃設計。根據(jù)火電廠建設實際需求以及國家有關(guān)規(guī)定,通常選用PLC+CRT形式的可編程控制器作為火電廠輔助系統(tǒng)控制方案設計首選，利用計算機技術(shù)、控制技術(shù)以及網(wǎng)絡通信技術(shù)對火電廠輔助系統(tǒng)內(nèi)各控制系統(tǒng)進行連接，達到通過輔機集中高效控制火電廠輔助系統(tǒng)的目的。

雖然，火電廠輔助系統(tǒng)主流控制通過輔控網(wǎng)進行管理，但是輸入輸出設備（I/O站）以及控制設備（PLC）一般均安裝在各輔助車間，布局分散。為了解決控制設備以及輸入輸出設備分散、管控繁瑣、費時費力的問題，針對電廠輔助系統(tǒng)（區(qū)域）在集控室中設立輔控系統(tǒng)上位機進行集中監(jiān)控，使得電廠輔助系統(tǒng)主流控制在達到集中監(jiān)控目的的基礎上，又有效保證了控制設備的分散。另外，為了提高電廠輔機系統(tǒng)控制能力，在系統(tǒng)中加入網(wǎng)路通信能力強、靈活性高以及可靠穩(wěn)定的PLC，成為了火電廠廣泛認可的方法。因此，現(xiàn)今火電廠輔助系統(tǒng)控制運用PLC+CRT方式,達到提高系統(tǒng)控制能力目的相關(guān)做法已較為成熟、通用，成為當今火電廠輔控系統(tǒng)控制的主要形式。

2 電廠輔助系統(tǒng)控制發(fā)展中的誤區(qū)

2.1 電廠控制系統(tǒng)劃分及相應的控制特點

在工藝系統(tǒng)中控制系統(tǒng)作為以服務為主的系統(tǒng)形式，應確保所屬系統(tǒng)工藝需求與工藝系統(tǒng)特點相符，在滿足最高性價比基礎上選取最優(yōu)方案。主廠房控制系統(tǒng)是在具備開關(guān)量以及離散控制前提下，以連續(xù)調(diào)節(jié)性控制為主導熱力生產(chǎn)相關(guān)系統(tǒng)（區(qū)域）為依托，而過程控制通常在主廠房系統(tǒng)控制中占據(jù)主導地位。基于此，許多火電廠均使用DCS為主要控制系統(tǒng),并采用單個對象開關(guān)量控制、順序控制為工廠自動化的輔助系統(tǒng)（區(qū)域）中的主要構(gòu)成部分。然而，為了使控制系統(tǒng)更加科學高效，在開關(guān)量處理中加入具有較強能力的PL系統(tǒng),可促使電廠控制系統(tǒng)優(yōu)勢得到提升。

電廠輔助系統(tǒng)相較于電廠主設備控制系統(tǒng)區(qū)別有四:第一，二者存在過程點差別。在輔助系統(tǒng)（區(qū)域）中過程點數(shù)量通常在1 000點左右，而大型火電廠設備控制系統(tǒng)的過程點一般在8 000左右；第二，在輔助系統(tǒng)控制中主要依據(jù)單個對象開關(guān)量控制以及順序控制為主；第三，輔助系統(tǒng)相較于電廠主設備控制系統(tǒng)物理位置較分散、位置相距較遠,一般在整個火電廠任何位置都有輔助控制系統(tǒng)的身影；第四，在輔助系統(tǒng)中存在較多由輔機廠家提供輔助系統(tǒng)的情況，而電廠主設備控制則是根據(jù)火電廠發(fā)展規(guī)劃與發(fā)展需求設置的系統(tǒng)形式。

2.2 采用DCS完成輔助系統(tǒng)控制方案探討

采用DCS控制系統(tǒng)的火電廠輔助系統(tǒng)控制方案主要有三:一是通過遠程I/O功能達到通過DCS控制系統(tǒng)對火電廠輔助系統(tǒng)高效控制目的。這種火電廠輔助系統(tǒng)控制方法是通過在集控室電子設備室中布置控制機柜(DPU)，并在各個集控樓所布置的DPU與輔助車間遠程I/O站經(jīng)由冗余通信線（光纖）進行連接布置，促使信號可以實現(xiàn)有效傳輸，并根據(jù)過程點數(shù)量在輔助系統(tǒng)中的客觀情況，確定DCS在系統(tǒng)中應用情況。當今600 MW以上燃煤機組的大型火電廠中，酸堿槽、機組排水槽、再生系統(tǒng)、混床系統(tǒng)、化學取樣等凝結(jié)水精處理區(qū)域系統(tǒng)內(nèi)大約有1 300個過程點，而化學補給水區(qū)域存在2 300點系統(tǒng)總點數(shù)、800點綜合泵房區(qū)域總點數(shù)、1 800點輸煤系統(tǒng)總點數(shù)、900點除灰渣系統(tǒng)總點數(shù)。同整個火電廠輔助系統(tǒng)相比，化學補給水區(qū)域、綜合泵房區(qū)域以及輸煤系統(tǒng)（新建機組）的總點數(shù)相對較少，使得I/O點數(shù)在系統(tǒng)中并不需要針對每一系統(tǒng)點數(shù)分別設置一套DCS來實現(xiàn)控制，而對于使用DCS的DPU驅(qū)動遠程I/O系統(tǒng)又存在總點數(shù)較多現(xiàn)象。總點數(shù)同DPU遠程I/O帶載能力之間的矛盾，將為系統(tǒng)發(fā)展帶來瓶頸，而經(jīng)由遠程I/O進行控制的大量I/O點也存在較大安全隱患，加之DCS相關(guān)I/O卡件價格較貴，使得遠程I/O系統(tǒng)運營成本也隨之加大。在輔助系統(tǒng)過程點運行中存在開關(guān)量I/O點較為繁雜的現(xiàn)象，而開關(guān)量I/O點價格均高于PLC，使得DCS成本也隨之提升，并高于PLC系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)在處理速度上也不高。由此可見，采用DCS完成火電廠輔助系統(tǒng)控制方案對系統(tǒng)處理速度以及可靠性均存在消極影響，而相關(guān)I/O卡件費用較高，客觀上提升了系統(tǒng)工程費，因此，DCS系統(tǒng)在投資較高的情況下，導致產(chǎn)生該系統(tǒng)性價比較低的消極結(jié)果。

二是在輔助系統(tǒng)控制中只應用單獨一套DCS。若將控制機柜集中在指定的輔助車間，則需要較長電纜來實現(xiàn)集控樓電子設備之間以及輔助車間之間的聯(lián)系，這就造成系統(tǒng)控制因電纜、電纜架橋以及相關(guān)安裝材料費用、人工費用等成本投入較多的結(jié)果，同時在火電廠大跨度穿越建設過程總，因為DCS的I/O卡件成本相較于PLC卡件要高得多，所以造成火電廠采用單獨一套DCS施行系統(tǒng)控制的資金投入居高不下的消極結(jié)果。

三是采用一套DCS軟、硬件控制系統(tǒng)在功能區(qū)域內(nèi)進行輔助系統(tǒng)控制。這個控制系統(tǒng)形式、I/O處理速度以及電聯(lián)用量均可滿足需求，但存在主干網(wǎng)貫穿整個這個廠區(qū)，若節(jié)點出現(xiàn)故障將影響整個系統(tǒng)控制水準的系統(tǒng)運行風險。

2.3 電廠輔助系統(tǒng)控制其他需考慮的問題

當今電廠輔助系統(tǒng)控制極大部分來自于集成商和輔機廠家配套提供的系統(tǒng)，存在系統(tǒng)升級、運行維護等難點。此外，傳統(tǒng)DCS產(chǎn)品在可靠性、經(jīng)濟性、實用性上仍存在較大爭議，導致傳統(tǒng)DCS并無法作為提升火電廠輔助控制發(fā)展水平的主要系統(tǒng)形式[1]。

3 電廠輔助系統(tǒng)控制發(fā)展構(gòu)想

為了提高電廠輔助系統(tǒng)控制發(fā)展實力，應根據(jù)火電廠實際情況選擇與產(chǎn)品向匹配的系統(tǒng)控制形式，并將集成架構(gòu)思想同輔助系統(tǒng)控制充分結(jié)合，加之通信網(wǎng)絡較強的數(shù)據(jù)傳輸能力，最終達到火電廠輔助系統(tǒng)內(nèi)控制系統(tǒng)、運動傳動系統(tǒng)、人機界面的數(shù)據(jù)、信息的無縫連接與共享目的，使得系統(tǒng)構(gòu)建可發(fā)揮最大積極作用。

4 結(jié)語

在當今火電廠輔助系統(tǒng)控制中，為了提高控制水平，應根據(jù)電廠實際情況與發(fā)展需求，對輔助控制系統(tǒng)進行科學選擇，其中集成架構(gòu)技術(shù)作為信息化、自動化以及較為經(jīng)濟的系統(tǒng)構(gòu)架方案，可作為提高電廠控制系統(tǒng)能力的主要方法。

[1]劉云峰,王倩宜,楊旭,等.一種支持大數(shù)據(jù)集成架構(gòu)的多維分析系統(tǒng)[C].中國高等教育學會教育信息化分會第十二次學術(shù)年會論文集,2014:502-508.