1000MW機組CEMS環保數據聯網通訊冗余的改造

摘 要：某電廠一期安裝2×1000 MW超超臨界燃煤機組，其1#、2#爐共配額套8套CEMS系統，每臺爐各有4套，分別為SCR進出口、FGD入口、煙囪入口CEMS以及電除塵運行數據。本文主要介紹了該廠在超凈排放改造中對CEMS數據與監管平臺聯網中問題及處理措施，

關鍵詞： CEMS；環保平臺；聯網

某電廠一期安裝2×1 000 MW超超臨界燃煤機組，配套安裝了脫硫、脫硝系統，相應CEMS數據與監管平臺聯網。該系統投入初期2014年6月至2015年11月，因通訊轉發程序退出、計算機硬盤故障，多次造成數據上傳通訊中斷。根據國家電監會南京電力監管辦公室發布的《關于進一步加強江蘇燃煤機組脫硫在線監控系統管理和建設的通知》（寧電監價【2008】78號文件）精神，關于建設CEMS冗余建設及數據備份工作。其中特別強調，自2009年起，脫硫監管數據全部以監管系統主站數據為準，

1 CEMS數據及通訊系統冗余改造方案

1.1 現有環保數據上傳方案

① 1、2號機組共配置8套CEMS系統，每臺機組各有4套，分別為SCR進口、出口、FGD入口、煙囪入口CEMS，同時負責傳輸電除塵運行數據。② 1、2號機組脫硫CEMS將FGD進口CEMS系統PLC、煙囪入口CEMS系統PLC數據通過串口方式與工控機通訊，工控機將數據通過GPRS上傳至南京電監辦及江蘇環保平臺；FGD進口、煙囪入口CEMS數據也以硬接線方式接入DCS系統，CEMS實時數據經機組DCS系統OPC服務器上傳至南京電監辦及江蘇省環保平臺及集團公司數據網。同時脫硫數據直接接入信號分配器后將煙囪CEMS數據通過GPRS網絡送至鎮江市、句容市環保局網站。③ 1、2號機組脫硝CEMS硬接線方式接入DCS，采集脫硝CEMS實時數據經機組DCS系統OPC服務器上傳至南京電監辦及江蘇省環保平臺及集團公司數據網。

1.2 CEMS數據及通訊系統冗余改造方案

環保數據傳輸網在機組投產運行后，目前主要問題是電源掉電、數據采集系統卡件損壞、人機界面軟件死機、工控機損壞、程序停止等情況。因此解決環保數據丟失和失真的問題，CEMS系統的冗余建設已經刻不容緩。

1.3 脫硫冗余改造設計要求（以單臺鍋爐為例）

鍋爐CEMS小間增加2臺工控機（冗余）作為監管系統操作站。將鍋爐FGD進口CEMS系統PLC、煙囪入口CEMS系統PLC、爐監管平臺遠程終端單元PLC通過RJ45以太網接口接入交換機，實現工控機采集CEMS實時數據與監管平臺以GPRS方式（方式一）通訊上傳CEMS相關數據。同時通過信號分配器，將CEMS數據以GPRS通訊裝置與鎮江市環保局通訊上傳CEMS數據。同時該脫硫CEMS數據、脫硝SCR進出口CEMS數據以硬接線接入DCS系統，DCS系統通過OPC冗余服務器轉發至SIS（方式二），再傳送器監管平臺、廠內監控、華電集團。

1.4 脫硝、電除塵數據上傳方案

要求賣方按當地環保部門、電網公司去要求，發送數據至監管平臺及江蘇省環保平臺、集團公司。

1.5 改造后CEMS數據通訊冗余結構

CEMS數據采集及通訊冗余關鍵技術及工作原理，當主設備出現故障時，從設備接收數據超時，如果3次連續接收不到數據，就認為主設備出現故障，從設備切換成主設備狀態進行工作，原主設備可進行檢修。CEMS數采及通訊冗余系統正常運行時，2臺工控機同時采集CEMS數據，現場CEMS系統的控制由主機完成，主機實時向電監辦發送數據，備機不向電監辦發送數據。當主機發送故障時，冗余心跳自動切換至從機，此時由主機實時向電監辦等處發送數據，從機恢復到備用狀態。

2 CEMS數據采集及通訊冗余系統功能

2.1 數據采集

采用PLC定時采集儀表各個通道模擬量/數字量數據，采集對象包括SO2、NOX、煙塵、煙氣流速、濕度、溫度、壓力和氧量等數據。開關量信號為無緣干接點敞開信號，模擬量為4～20 mA。

2.2 數據處理

根據采樣取得的數據，計算得到各種濃度動物的煙氣氣體成分分析結果以及統計數據，可提供煙氣氣體成分實時值、指定時間段內的平均值和指定時間段內的排放量。生產數據報表中除包含各以其的監測結果意外，還提供小時、日、月、年報等統計信息，可導出EXCEL電子表格，以便其他數據處理軟件調用。

2.3 數據保存

采集數據以標準數據庫的格式存儲于工控機硬盤上（數據以日期時間、煙道號來區分）；根據需要可保持1年的原始采樣數據和統計數據。

2.4 數據顯示和系統工作狀態顯示

所有采集及生成的數據均能進行數據顯示、實時數據趨勢圖顯示、歷史數據顯示、故障顯示。

2.5 數據打印

2.6 數據備份

包括主機和備機硬盤的備份。

3 CEMS數采及通訊冗余系統建設意義

依據國家相關脫硫電價考核規定，國家發改委、國家環?？偩帧蛾P于印發燃煤發電機組脫硫電價及脫硫設施運行管理辦法的通知》（發改價格（200711176號文）電廠2×1000 MW超超臨界燃煤機組，加入脫硫設施正常投運情況下，由于CEMS數據采集與控制、通訊部分故障造成的數據丟失；根據寧電監價【2008】78號文件精神，自2009年起，脫硫監管數據全部以監管系統主站數據為準。

4 經濟分析

1）對于除塵、脫硫、脫銷設施正常投入運行的機組，因CEMS系統中數據采集、控制過程和通訊程序故障造成的數據丟失，在線監管系統直接判定為除塵、脫硫、脫銷未投運。根據新的電價補貼考核政策，不投運除塵、脫硫、脫銷的機組，單機負荷1 000 MW時1天考核36萬元，單機負荷800 MW時1天考核28萬元，單機負荷500 MW時1天考核1萬元。

2）當日800 MW，應扣電價：（0.1分/100）×800 000 kW×24 h=19200元，即單機當日扣減電價約2萬元/百分點。

脫硫、脫銷、除塵設施正常運行，而CEMS數采通訊出現分時段，（即該時段投運率為0，脫硫效率為0）。脫硫設施正常投運CEMS數據采集、通訊正常，是當前常規燃煤火電廠環保工作。

參考文獻：

[1]華電江蘇能源有限公司.句容發電廠2號機組煙氣超低排放改造工程CEMS技術協議[R].

作者簡介：王紅，男，技師， 華電江蘇能源有限公司句容發電廠設備部黨支部書記兼副主任。