Ovation操作系统在珠海电厂脱硫的应用

广东省粤电集团有限公司珠海发电厂 朱松涛

0.引言

自从工业革命以后，人类社会发生了翻天覆地的改变，生活水平显著提升的同时，环境污染问题也随之而来。近年来，我国雾霾天气频繁发生，酸雨、沙尘暴等极端天气的发生频率逐渐增加，对人们的生产生活造成了严重影响，其中形成酸雨的罪魁祸首便是二氧化硫，因此现代大型火力发电厂都必须进行烟气脱硫才能排放。珠海电厂在脱硫工作中，引入了上海Ovation操作系统，以保证设备稳定高效运行。

1.电厂脱硫工艺流程

在珠海电厂的脱硫工艺中，主要采用强制氧化的湿式石灰石-石膏法。将电厂在燃烧后产生的烟气，经GGH降温后从下部进入吸收塔，与塔上部喷淋层喷出的循环吸收浆液滴形成逆向接触吸收，使二氧化硫与浆液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙。同时，利用氧化风机为吸收塔中的浆液注入空气，促进亚硫酸钙氧化生成硫酸钙。经过氧化反应结束后，产生的石膏浆液以通石膏排出泵输送至脱水系统，经过两级脱水处理产生的石膏排入石膏仓，以待回收利用。烟气系统主要负责将没有经过脱硫处理的原烟气引入到吸收塔内部，对经脱硫处理后的净烟气经GGH加热从烟囱处排出[1]。

2.Ovation操作系统配置

珠海电厂脱硫控制系统采用了艾默生过程控制有限公司的Ovation操作系统，该系统采用高速度、高可靠性、高开放性的通讯网络，具有多任务、多数据采集的控制能力。系统利用当前最新的全局分布式数据库对系统组态，将功能分散到多个可以并列运行的独立站点，而不是集中到一个中央处理器上，从而避免了意外事件影响整个系统的运行，大大提高了系统的稳定性与可靠性。考虑到FGD装置与工艺系统特征，根据物理分散功能集中原则，设计出脱硫分散控制系统FGD-DCS，也就是本文所要研究的Ovation操作系统。该系统的主要功能为数据的采集和处理、顺序控制、连锁保护、信息记录与查询等，控制范围主要包括脱硫烟气系统、吸收系统、脱水系统、制浆系统、脱硫废水处理系统、脱硫电气系统。

在系统配置方面主要分为三个操作员站和一个工程师站，其中三台操作员站设置在集控室脱硫控制台，分别对应两台机组脱硫烟气吸收系统和脱硫公用系统，主要用于设备启停、运行监视、事故处理等。工程师站设置在热工脱硫工程师站，主要用于程序开发、数据库编辑、系统维护、系统组态等功能[2]。

3.Ovation操作系统的主要模块功能

3.1 数据处理模块

该系统的主要作用在于对所有对脱硫系统相关的信号以及设备状态等进行连续采集，为工作人员的正确操作提供真实可靠的运行信息，保障总体系统的安全运行，并且对烟气脱硫各个子系统实时监测，包括烟气系统、吸收系统、脱水系统、制浆系统等。如果系统中某个参数超限，可以及时响起警报，使操作员第一时间得到提示信息，并作出及时反应。

3.1.1 显示模块

对系统中的LCD字符、图像信息等进行综合显示，保障每个画面都能够对脱硫废水处理变量数据进行实时检测。将Ovation系统中的全部过程点进行显示，包括数值、状态、高低限等。同时根据运行要求，还提供趋势图，并且提供各个子系统的流程图，工作人员可以操纵鼠标和键盘，对画面中的被控设备进行人为控制，将运行设备的最新状态在流程图上体现出来，如若程序中断，则会立即进行报警，并且将故障点显示出来。

3.1.2 记录模块

定期对脱硫系统设备运行情况进行记录，在系统每小时的工作以后，将以小时为时间单位，提供200个预选变量记录。同时，对运行人员的操作情况进行性记录，主要记录控制室中人员的所有项目操作以及操作时间，这样做有利于对人员的操作意图进行分析，总结出机组故障产生的原因。另外，对脱硫事件顺序进行记录，时间分率超过1ms，128点高速顺序事件记录。事件顺序记录包括文字描述、测点状态、校正时间。

3.1.3 性能计算模块

该模块的主要作用是为工作人员提供可靠的参数，使脱硫效率间的偏差被控制在合理的范围内，对Ovation系统性能进行长期记录，并对其经济与维护性进行分析，模块主要计算的内容包括：脱硫率、耗水量、耗电率、石灰石用量、石膏产量、废水排放量等。在对系统性能进行判断中，主要包括该系统的运行状态是否处于正常状态。在变负荷运行的过程中，应按照其稳定工况的计算值，将其不稳定状态标记出来，并且利用测量仪表对结果进行定量分析，进而提升计算的精确度[3]。

3.2 顺序控制模块

3.2.1 基本要求

在脱硫公用系统中主要由微处理器组成的各个子系统，在子系统之中按照Ovation系统规定的相关要求进行调节和控制。在整个机组运行的过程中，脱硫装置的运行将随着锅炉的状态而随之改变。保障脱硫系统能够满足负荷变化，并且保障其正常运行状态。在脱硫公用系统当中，所有子系统设计均应遵守“独立完整”原则，以此来保障数据通讯信息交换量得到有效降低。在冗余组态系统中，一旦局部出现故障问题，则不会对整个系统的运行安全构成威胁，并且将不良影响控制在最低状态。在该系统中具备联锁保护功能，能够避免系统出现危险、错误动作的发生，并且在工艺设备安全运行的情况下时，能够使实验、维护、校正的脱硫效率达到最佳状态。

当Ovation系统处于强制闭锁、超弛作用下时，系统对影响部分进行跟踪，并且不会再受到积分作用。当这种超弛作用消除以后，系统将处于平衡状态，并且恢复正常运行，在这一过程中，将不受到任何装置的控制。一旦出现违背逻辑、错误等动作，将会立即发出警报信息，并且探索和挖掘粗产生各种类型超弛作用的影响因素。

3.2.2 具体功能

按照烟气脱硫系统中的相关工艺要求，在Ovation系统中的控制子回路。（1）脱硫率控制。根据净烟气含硫量和原烟气中SO2浓度，并且通过吸收塔浆液PH值叠加校正以后进行设置石灰石供浆量，通过与实际供浆量对比后，将结果输送到主控器当中，进行修正处理之后输出石灰石供浆阀开度，并且与设定值之间进行对比分析，从而达到自动控制脱硫率的目的。（2）石灰石浆液制备系统。根据石灰石浆液箱液位自动控制湿磨启停，通过湿磨进水量、石灰石给料机的给料量进行调节与控制，并且对石灰石浆液箱浆液密度进行有效控制。（3）脱水启停。根据吸收塔密度自动启停脱水系统，通过控制压力调节阀开度自动调整石膏旋流站进口压力，以达到良好的脱水效果。

3.3 连锁保护模块

3.3.1 驱动级模块

在脱硫系统当中，主要执行机构包括电动机、电磁阀、加热器等部分，因此在对驱动级进行控制和设置时，保护信号权限应高于手动命令，并且具备自动命令的优先权，避免多种命令的同时出现，并且对影响设备安全的指令进行闭锁，防止出现误操作问题。如若其中出现保护跳闸问题，则在故障问题没有得到有效解决之前，不会合闸。为任一驱动控制模件进行驱动控制前，需要对其内部与外部的各项功能进行诊断，包括电压、电流、温度、开关状态等。6KV开关柜与400V马达控制中心中拥有低电压过电流速断保护，并与Ovation系统相连接，能够快速跳开异常工况的马达。

3.3.2 功能级模块

该模块的主要功能为满足工艺操作流程的脱硫系统，将必要的断点进行设置，经过工作人员的操作以后，对部分相关信息进行认证，使Ovation系统停止运行。一旦其中某一环节出现差错，则会导致系统自动停止运行，并且将故障固定在当前存在的程序中，直到故障问题被彻底解决才会使系统继续运行。

3.3.3 子组级模块

在Ovation系统中，子组级控制主要是以辅机为主的启停控制，按照相关工艺系统对设备的自动启停进行操作，根据具体的实际需求，按照运行时间进行监测。控制系统中某一环节发生故障时，将使该程序自动停止运行，并且直至故障完全消除以后，才开始继续运行。

4.结束语

综上所述，在于火力发电的过程中，二氧化硫的排放量有严格的限制，烟气脱硫显示至关重要。Ovation系统在珠海脱硫工艺中的应用，使得经济性与脱硫效率均得到显著的提升，并且该系统融合了先进的计算机技和通讯术，对软件与硬件进行一体化完善，进而达到友好和谐的人机界面，并且具备高速数据处理能力与强大的控制性能，为应用与扩展带来极大的便利，将其作为脱硫控制系统，能够显著提高脱硫系统工作效率，促进珠海电厂持续健康发展。

[1]张晓春.分散控制系统在烟气脱硫工程中的应用[J].电子技术与软件工程,2016(11):268-269.

[2]白东海,孙昌雯,赵轶彦.Ovation分散控制系统在超临界机组脱硫工程中的应用[J].山西电力,2015(06):64-66.

[3]白克强,刘知贵,陈思海,王小红.分散控制系统在烟气脱硫自动化工程中的应用[J].西昌学院学报(自然科学版),2015,22(04):37-40.