综合利用电厂集控室布置方案

胡志坚 张兴顺 张 永 孙广鹏 曹亚楠

（山东华聚能源股份有限公司，山东 邹城 273500）

单元机组集控运行已成为当今火力发电机组的主要控制方式，只需要几个运行人员，就可以在集控室内实现单元机组的启动、停机、正常运行和事故处理等各种监视和操作。单元机组集控运行，使各个设备很好地互相适应，利于协调操作，便于运行管理和统一指挥，也有利于机组的安全，经济运行。面对激烈的市场竞争环境，通过实施以“降低运行成本，提升综合绩效”为目的的各种管理与技术的创新、改造，对于综合利用电厂而言意义重大。鉴于单元机组集控运行的突出优势，在原有生产系统的基础之上进行单元机组集控运行改造势在必行。集控室作为电厂生产系统的“大脑”担负着及其重要的使命。集控室的功能设计和建筑布置是否合理，将直接影响集控室重要作用的发挥。因此，集控室布置方案的确定，已成为电厂集控运行改造的一项重要任务。

1 集控室功能设计

集控室作为机炉电三大主机集控室，机炉电所有操作员站均集中到此，共9个操作员站，制监控和全厂生产监控信息的集散地，承担监视、操作、调整及生产指挥的任务，除操作员站外，辅以大屏幕显示和电视监控，进行全厂的信息交流、展示。按照美观、实用的原则通过装修布局的整体规划、监盘操作台、值长台的重新布局以及生产信息、视频监控信息的组合显示屏设计，最终实现集控室内有如下功能：

1）机、炉、电控制系统的操作员站监控和数据接入。

2）可视化视频监控信息网络化改造及接入。

3）在LED显示屏滚动显示全厂主要生产信息以及安全运行周期、系统时间。

4）通过生产信息和视频监控信息汇总转发，在液晶电视中显示机、炉安全必须的电视监控画面和全厂安全监控画面巡视。

5）组合显示屏中的大屏幕可以进行机组 DCS画面汇总显示、全厂电气主系统图、全厂汽水主系统图及其他生产监控数据图表。特殊情况下可以以大屏幕的方式显示生产现场图像。

6）完善值长台的全厂生产信息监控、主要视频监控画面浏览、厂内办公及业务流程管理功能。

2 集控室总体布置方案

利用原电气主控室改造为主机集控室，目前主控室为184m2（15.5m×11.9m），电气控制屏两排占去约 1/3面积（3.6m×11.9m）。监盘操作台、值长台均坐东朝西放置，在电气控制台前南北向设置组合显示屏，将电气控制柜和集控室隔开，隔出9m×11.9m 的空间，放置操作台、值长台，布局如图1所示。

3 集控室设备功能

3.1 集控室主要信息显示设备

包括的设备有：DCS操作员站8台、电气主控站1台，值长实时数据信息1台、网络电视监控主机1台，大屏幕中控台1台，组合显示屏1套。组合显示屏高度3500mm，宽度9000mm。该组合屏主要有LED显示器、投影大屏幕、液晶监视器三部分组成。

图1 整体平面布局图

图2 整体效果图

3.2 操作员站

按照每单元机组按照2人同时监视设置两个操作员站，负责锅炉、汽轮机、发电机3个专业的监视，因锅炉操作调整和监视较多，锅炉值班员相对固定监视，另一个操作员站监视汽轮发电机组，并可以辅助监视锅炉，两个操作员站相同可以互相切换。每个操作员站由研华工控机和22寸液晶显示器组成，操作台上配以监盘、鼠标和必要的安全保护联锁、急停按钮，锅炉操作员站上另有电接点水位计和汽包水位计液晶显示，汽轮发电机组操作员站另有调压、调试的调节旋钮。

液晶显示器显示DCS的功能画面，主要是主系统运行参数，报警情况、历史趋势等。由于集控后，只有一台操作员站，单画面显示信息按照简洁实用、界面友好原则设置，其他详细参数可以采取悬浮、弹出窗口等技术手段实现，但是在锅炉、汽轮机起停、调整等特殊情况下，单画面显示信息量较少，应设置详细信息画面进行显示，可以双屏显示。

3.3 LED条屏

LED条屏（300×8000）用以显示重要工作提醒、通知或滚动显示数据等。LED显示字体高度最大可达单行300mm（也可按照双行140mm或三行90mm），醒目直观，可以让全能值班员、值长、值班人员、上级检查领导迅速直观的了解全厂的整体生产情况。

1）综合显示每台锅炉、发电机组的主要参数，供汽、供电负荷情况。由于目前的DCS系统和综自系统不能相互通信，实施集控后，综自系统可以通过与LED屏配套的信息显示控制器通讯，利用控制器的信息发布功能，将发电机的相关参数通过LED屏实时的让全能值班员获知。

2）工作提醒功能：可以显示即将要执行的操作、检修项目，以便运行人员和值班员能够掌握。

3）安全警示功能：利用 LED醒目显示正在检修状态的开关编号、阀门名称等，相当于电子工作牌，以提醒运行人员在操作时勿动，防止出现误操作现象，同时LED屏配套的信息显示控制器还可根据电厂实际集成常用设备运行情况和参数报警数据字典，LED屏操作人员通过简单的选择、点击即可实现所需警示条目的显示。

4）工作通知功能：还可以利用LED屏信息显示控制器的信息发布功能，发布工作通知、天气预报等，用以提醒和通知运行人员了解天气状况及下步工作安排。

5）辅助功能：显示系统时间、安全运行周期、标语口号、欢迎词、值班人员及操作人员姓名等。

6）LED可通过值长台的办公主机进行控制，通过可定制的LED控制界面实现便捷操作，根据授权可以是值长进行操作，也可安技室通过网络发布。

3.4 现场监控电视机

在大屏幕周围设置四台液晶电视机/工业嵌入式监视器用于显示视频信号，显示电厂工业监控的情况。在值长台上设置3台控制电脑，每台电脑内安装8口的VGA多屏卡，实现到VGA矩阵的联接，完成工业电视的分屏显示。

另外一台显示设备主要显示循环水岗点、主变压器、400V室、电除尘顶部、灰库、输煤系统、石灰石添加系统等公共场所的监控画面，以便值长、运行班长掌握。

结合电厂强电、高压、变频设备众多，视频信号衰减、视频图像干扰频发的情况，整个视频监控系统完全实现数字化，通过网络摄像机获取上述新增监控点视频信息，并借助厂内生产环网实时传输至主控室视频分配主机，该主机配套多路数字视频监控系统，可选择不同视频监控点的实时画面自由组合，实现上述四台显示设备的不同监控画面展示。

3.5 大屏幕

采用工程投影机在组合显示屏上投射 150 吋（3100×1737mm）的大屏幕，选择高清高亮、7000流明、采用3LCD显示技术的工程投影机，满足7×24小时无间断工作的需求，幕布采用金属幕布，提高亮度。大屏幕将是数字化电厂建设后信息显示中心，可以提供对全班运行人员的运行帮助及信息提示。在值长台上设置3台控制电脑，电脑内安装8口的VGA多屏卡，实现到VGA矩阵的联接，完成大屏的分屏显示。

1）显示机组的DCS双屏或多屏信息，集控后操作员站的减少，而在点炉起机过程中，需要观察和监视的信息量要比平时大，要同时显示烟风、汽水、辅机的信息及历史趋势，以便运行人员详细掌握调整，可以通过大屏幕进行显示，以方便主操手、班长、值长、跟班管理人员掌握。

2）显示全厂电气发供电主系统图表、全厂汽水系统图表的平台、各设备、开关运行状态，以便运行、管理人员集中全面掌握全厂设备运行状态。

3）仿真显示功能，数字化电厂实施后，可以进行仿真操作，大屏幕可以作为仿真的模拟盘，在重大操作前，可以在模拟盘上操作无误后，再进行实际操作；也可进行其他设备的仿真，以指导运行人员高效运行。

4）主参数实时对标功能，通过实时数据库采集运行参数，和设定的对标标杆进行实时比较，分析差距，指导运行人员及时进行运行分析和调整，以达到最优化运行。

5）经济运行功能：通过实时采集发电量、供矿电量、上网电量、供汽量等数据，结合内部市场价格数据，及时分析当前运行是否最经济，及时提值长和值班领导提供调整参考，并展示给运行人员以直观的经济运行感受。

6）内部市场统计展示和机台小指标竞赛，可以统计显示当班的发电量、供热量、供电量等，以柱状图显示，激发运行人员的工作积极性；可以显示各机台的小指标竞赛情况，发电量、供电量、供热量、单耗情况、参数是否有超标情况等，形成相互竞争、相互对标、互赶互超的工作氛围。

7）视频显示功能：在工作需要时，可将值长台的视频监控主机画面切入大屏幕，以远程监视和指挥。

4 方案实施情况

南屯矿电厂经过历时一个月的紧张施工，将三台机组实现模拟单元集中控制，将分散在四处的锅炉、汽机、电气控制室共同设置在主控室，实现了机、炉、电集中控制，三台机组模拟单元制运行。

1）改造后的主控室宽敞明亮，运行人员工作环境得到改善。组合显示屏提供丰富的现场设备的运行信息，便于运行人员和管理人员了解现场情况，值长统一指挥机炉电生产，减少了生产管理中间环节，大幅度提高了设备自动化水平，增强了生产协调控制能力，进一步优化了管理流程。

2）组合显示屏可以提供丰富的生产现场信息，方便运行人员掌握并及时调整生产控制系统。组合屏内容丰富、美观大方、操作方便。如图3所示。

图3 组合屏

3）集控后效率提高，岗位人员减少带来效益。

由于机组实现单元制集中控制运行，生产流程进一步优化，南屯电厂员工人数将在 2015年从目前的370人减少到310人，按照工资水平5万元/人.年计算，每年可节约 60 万元（5 万元/人.年×(370-310）人/5 年)。

4）设备安全稳定性提高，增加发供电供热能力提高带来的经济效益。

通过主机集中控制，生产调节和协调能力提高，锅炉和汽轮发电机组配合提高，整体产出水平提高。以南屯矿电厂2009和2010年12月同比生产报表看出，电厂发电供热均同比有较大增长。

表1 生产比较表

根据经营统计数据，南屯矿电厂2010年比2009年利润增加111万元（1510-1399=111万元）。

由于集控后运行时间较短，增加收入带来的利润还会比上述计算要高。

5 结论

南屯矿电厂主控室按照集控室的功能进行优化设计，使其达到便于全厂运行管理、统一指挥又能兼顾建筑布置美观的目的，提高了电厂的技术水平，提升了电厂的整体绩效，增强了市场竞争力，拓展了综合利用型电厂的建设方式，对综合利用电厂新建、改造集控室具有一定的借鉴意义。