山西国金电力有限公司煤矸石综合利用发电工程全厂自动化控制系统浅析

张 博

（山西省电力勘测设计院，山西 太原 030001）

山西国金电力有限公司煤矸石综合利用发电工程全厂自动化控制系统浅析

张 博

（山西省电力勘测设计院，山西 太原 030001）

文章主要介绍了国金电力工程充分贯彻基于网络化的控制方式和管理模式的设计理念，以达到减少控制点、减员增效的目的，也为类似工程提供了参考和借鉴。

DCS；DEH；集中控制系统

1 概述

本工程遵照“经济实用、系统简单、备用减少、安全可靠、高效环保、以人为本”的原则，从高效的控制方式和管理模式、先进可靠的控制系统、高度的自动化水平、尽量减少投资以及电厂全生命周期等方面考虑，将本工程建设成为既符合自身实际情况，又具有高效益、高度自动化水平的现代化电厂。

文章主要对全厂自动化控制系统进行论述。

2 控制方式及控制水平

本工程将充分贯彻基于网络化的控制方式和管理模式的设计理念，采用炉、机、电及辅网集中控制的两机一控方式，合设一个集中控制室，在主控室设置辅助系统集中控制包括输煤（厂外）、石灰石制备、脱硫系统等在内的区域，达到减少控制点、减员增效的目的。

2.1 厂级监控信息系统

本工程拟设置厂级监控信息系统（SIS），其监控信息涵盖了单元机组分散控制系统（DCS）、锅炉炉管泄漏监测系统、汽机振动监测和故障诊断系统、厂用电管理系统、辅助系统（车间）监控网络等全部电力生产过程。通过统一的实时数据库平台，使全厂实现生产信息共享，确保全厂生产过程的统一管理，促使全厂安全、经济运行。同时，SIS为MIS提供所需生产过程的信息，为企业的经营管理提供全面的基础数据和素材。

2.2 控制方式

2.2.1 单元机组的控制方式

采用炉、机、电、网及辅助车间集中控制方式，单元机组和辅助系统（车间）合设一个集中控制室，利用DCS完成锅炉、汽机、发电机、发变组及厂用电、空冷设备、辅机冷却水系统、空压站、燃油泵房等的监控。运行人员在集中控制室以各操作员站的LCD及大尺寸液晶显示器为监控中心，在少量就地巡检人员的检查和配合下，实现对炉、机、电等的启动、停止、正常运行监视以及事故的处理。

2.2.2 辅助系统（车间）的控制方式

（1）辅助系统（车间）采用集中控制方式，与单元机组合设集中控制室。各辅助系统（车间）采用分散控制系统（DCS）实现控制功能，所有辅助系统联网组成辅助系统（车间）监控网络。运行人员在控制室通过辅网操作员站的LCD，实现各辅助系统（车间）工艺过程的监控。

（2）两台机组脱硫设备设置一套DCS系统，分别对两台机组脱硫系统和脱硫公用系统的工艺过程进行监控。脱硫DCS控制系统与机组DCS系统通过硬接线进行联锁，以保证机组的正常运行。在脱硫区域设置脱硫电子设备间，同时设置两台车间上位机，以便调试使用。

2.2.3 辅助监控手段的设置

全厂设置一套闭路电视监视系统，对于主厂房区域及无人值班的辅助车间的运行状况、一些重要辅机的运行状态以及一些危险区域的情况，通过就地摄像头、传输电缆把现场的图像传到集中控制室终端上实时显示，以便对全厂的各个生产场所进行直观的监视，同时也可将视频信号传输至MIS供管理层人员查看。

2.3 自动化水平

2.3.1 单元机组自动化水平

（1）设置机组自启停系统，除了设置必要的断点需人工干预以外，可以实现机组的自动启动控制和停机控制。

（2）在宽负荷范围内运行时，能够保持正常的汽温和汽压。

（3）在DCS操作台上配置锅炉、汽机、发电机的硬接线紧急停止按钮以及重要辅机的硬接线操作按钮，以保证机组在紧急情况下的安全停机。

（4）保护联锁逻辑能使主辅机在各种运行情况和状态下自动完成各种事故处理，尽可能地避免误操作。

（5）除燃烧调节在最低稳燃负荷以上投入自动外，其它自动调节系统按全程调节或程序自动投入调节系统设计。

（6）两台机组设置DCS公用系统，不设单独的操作员站，在单元机组操作员站上进行监控，两台单元机组指令相互闭锁。

2.3.2 辅助系统（车间）自动化水平

各车间设就地上位机，便于启动调试期间进行就地监控调试使用；在集中控制室设置辅助系统（车间）监控网络操作员站。作为辅助系统（车间）的最终监控手段，辅助系统（车间）监控网络以通讯方式连入SIS系统，向SIS系统传输实时的运行数据。

3 单元机组分散控制系统（DCS）

3.1 DCS的功能

3.1.1 数据采集系统（DAS）

对机、炉、电主辅机设备及工艺系统的监控数据进行实时处理，并对处理后的数据进行显示、报警、制表、记录、性能计算、历史数据的存储和检索及事故追忆等。

3.1.2 模拟量控制系统（MCS）

MCS能够满足机组启停、定压、滑压运行的所有要求，在不投油稳燃负荷至100%最大运行负荷变动范围内，控制参数不超过允许值。

MCS分为协调控制系统和各自动调节子系统。协调控制系统运行方式包括协调控制方式、锅炉跟踪方式、汽机跟踪方式和基本方式。在负荷要求变化时，同时给汽机、锅炉控制子系统发出指令，以迅速满足负荷变化的需要。

3.1.3 顺序控制系统（SCS）

根据锅炉、汽机、发电机及附属设备和工艺系统的运行要求，对需控制操作的设备实现顺序控制，并提供运行操作指导。

3.1.4 炉膛安全监控系统（FSSS）

FSSS功能包括炉膛吹扫、燃油泄漏试验、点火器及油燃烧器管理、炉膛灭火保护、火检冷却风机、密封风机控制、主燃料跳闸MFT等。

3.1.5 汽轮机数字电液控制系统（DEH）

DEH的基本控制功能包括转速控制，负荷控制，阀门试验，汽机起停和运行中的监视、报警功能和制表记录、操作指导功能，超速保护控制，超速跳闸保护，热应力计算功能，汽机自启动及负荷自动控制，主汽压力控制等。

DEH软件功能的编制更需要DCS与汽轮机厂的紧密配合。DEH与DCS硬件系统一体化的进程向前迈进了一大步，DCS制造厂商已具有了实现DEH与DCS一体化的能力，最终将DEH纳入DCS，使之达到一体化的目标。

3.1.6 汽轮机紧急跳闸控制系统（ETS）

ETS的主要任务是监督对汽轮机安全有重大影响的某些参数。当这些参数超过安全限值或电厂整体运行中出现异常情况时，ETS会发出控制指令，关闭汽轮机的全部进汽阀门，保证安全停机。ETS的专业性、责任性强，一般由汽轮机厂成套配套。

3.1.7 给水泵汽轮机控制系统（MEH）

MEH系统以操作人员预先设定的升速率自动将给水泵汽轮机转速自最低转速一直提升到预先设定的目标转速。超过此转速，MEH系统可接受DCS指令，实现给水泵汽轮机转速的远方自动控制。MEH系统还具有滑压运行、连锁保护、跳闸试验、阀门试验、自诊断以及系统故障切手操等功能。

3.2 辅助系统（车间）监控网络的建设

3.2.1 辅助系统（车间）集中监控方式

辅助系统（车间）集中监控就是将各辅助系统（车间）的控制系统通过计算机网络联接，形成监控层、控制层、现场层。对某些比较分散的辅助系统（车间），可考虑采用远程I/O机柜，机柜布置在现场信号源密集区。辅助系统（车间）监控网络可方便与其它计算机网络联网，以实现全厂一体化网络结构。

本工程各辅助系统（车间）采用DCS实现控制功能，所有DCS联网组成辅助系统（车间）监控网络。运行人员在单元机组集控室主环通过辅网操作员站的LCD，实现各辅助系统（车间）工艺过程的监控。

3.2.2 辅助系统（车间）集中监控的优点

（1）尽量减少辅助系统（车间）的运行人员和就地控制室的设置，从而降低发电成本，提高全厂的经济效益，就地不再设值班人员。

（2）利用计算机网络功能达到信息资源共享、减少传递环节的目的，使管理者能及时、准确地了解现场情况，尽快分析、解决问题，提高生产效率。

（3）易于和其它控制系统联网。

（4）控制点在物理位置上尽量集中，便于人员管理。

（5）由于设备类型（硬件和软件）统一，在减少备品备件品种和数量的同时，还简化了系统维护，同时方便了培训。

4 结束语

采用炉、机、电、网及辅助系统（车间）集中监控方案后，电厂定员比常规同等容量机组大为缩减，大大提高了整体技术水平及劳动生产率，降低了生产运行成本，适应了市场经济的要求。此方案既是可行的，也是必要的，充分体现了新型燃煤示范电站的设计思想。

The W hole Plant’s Automation Control System Analysis of Coal Gangue Comprehensive Utilization Power Engineering in Shanxi Guojin Electric Power Co.Ltd.

Zhang Bo

This paper mainly describes Guojin electric power engineering fully implementing the design concept of Internet-based control method and management mode in order to achieve the purpose of reducing the control point and downsizing for efficiency.It can provide a reference for similar projects.

DCS；DEH；centralized control system

TD849+.5

A

1000-8136(2011)08-0028-02

张博，男，1981年出生，河北石家庄人，助理工程师，主要从事电力设计研究。