一. 火電廠的輔助系統范圍
• 輸煤系統
• 循環水加藥
• 凈水站
• 綜合水泵房
• 空壓機房
• 除灰除渣系統
• 化學水處理系統
• 凝結水處理系統
• 廢水處理系統
• 循環水處理系統
• 鍋爐吹灰系統
• 燃油泵房
二 火電廠輔助系統特點
• 地點分散、相互距離遠,除鍋爐吹灰系統外其它系統遍布全廠
• 輔助車間控制系統I/O 點數龐大,可達2000~6000 點,大部分為非連續控制
• 除循環水系統外,其余系統幾乎都是間歇式運行,即在一定的要求后才進行
操作,滿足一定的條件后,系統停止運行,等待下一次運行
• 主控室要求隨時對輔助系統的狀態進行掌握,以保證整個電廠的正常運行
• 各系統應處于健康狀態,出現問題應及時處理,否則將影響全廠的安全經濟
運行
• 一個子系統設一個監控點,同時設立公輔網,集中監控
• 各輔助系統的重要信息接入 SIS 網
三. 火電輔助系統對控制器的要求
針對火電輔助系統的特點, 對控制系統提出了很高的要求:
• 可靠性要求
系統能夠長時間穩定運行,具有一定的冗余特性,避免關鍵部分的單點失效,主要系統通常采用雙機熱備控制器,并通常采用冗余和容錯的網絡拓撲結構。
• 維護性要求
一旦出現故障,系統能夠提供充分的故障信息,快速進行故障定位,并進行故障處理。
• 性能要求
輔控系統中的水、煤、灰渣系統I/O 點數較多,控制對象復雜,要求控制器具有強大的性能,保控制程序實時有效的運行。
• 抗干擾要求
電廠的工藝決定了某些現場具有很強的電子干擾,要求控制器以及控制網絡就有強大的抗干擾能了,在強干擾環境中穩定工作。
• 開放性要求
電廠設備種類繁多,制造商來源各異,為了保證設備得到有效監控,各控制器必須具有開放的網絡連接能力,保證各種設備都能方便地互連組網,有效得到監控。
輸煤系統
煤是火力發電廠的一次能源。輸煤程控系統能完成電廠正常運行時的上煤、配煤控制及設備、運行狀況的監測及安全聯鎖、保護等功能,同時對輸煤 PC 段進線開關、分段開關狀態、母線電壓及輸煤MCC饋線以通信方式進行監測。主要完成卸煤、貯存、分配、篩選、破碎等工作。同時進行燃料計量,計算出正品和煤耗,取樣分析和去除雜物等。主要控制:斗輪堆取料機、條皮帶機、除鐵器、除
鐵器、除塵器、三通擋板、除木器、給煤機、概率篩、卸料器、梨煤器、刮水器、碎煤機、電子皮帶秤、取樣裝置等等。
輸煤系統控制設備多,工藝流程復雜,現場環境惡劣(粉塵、潮濕、振動、噪音、電磁干擾嚴重),系統設備分散,且分布面寬、距離遠。電廠一般在煤控室設模擬屏或CRT,同時采用工業電視監視現場運行情況,而且要求與公輔網進行通訊,以實現輔網(水、煤、灰)的集中監控以及電廠管理信息系統(SIS)連結。
輸煤系統的主要工藝包括:分爐、分時計量,煤場入場、出場計量;工業電視跟蹤、報警;煤源給煤、上煤、配煤程控;煤位、設備電流等模擬量動態顯示;歷史數據采集、事故記錄、趨勢圖顯示;運行報表自動生成,實時、定時打印;故障診斷。
四、化學水處理系統
電廠水處理系統一般包括凝結水精處理系統、循環水中水處理系統、工業廢水集中處理系統、鍋爐補給水處理系統、生活污水處理系統、汽水取樣和化學加藥系統。凝結水系統一般包括凝結水精處理系統和體外再生系統,通常由高速混床、陽樹脂再生罐、陰樹脂再生罐、再循環泵、樹脂存儲罐、混脂罐、酸堿設備、沖洗水泵、風機等設備組成。
工業廢水處理系統控制包括經常性廢水處理和非經常性廢水處理。根據廢水水源的不同決定是否投入絮凝反應,以滿足環保排放要求。控制設備主要包括排廢水泵、PH調節槽、反應槽、絮凝槽、計量泵、排泥泵、反應槽、濃縮池、凝聚劑溶液箱、助凝劑溶液箱等。
鍋爐補給水處理系統完成自然水源的凈化過程,最終提供符合鍋爐使用的除鹽。主要工藝包括混凝沉淀,過濾,離子交換,除鹽等步驟。設備一般包括濾池、澄清池、加藥設備、過濾器、陽床、陰床、混床、水箱、泵、風機、酸堿儲存和計量設備等。
在水系統監控網絡操作員站可對以上各車間進行監測、遠方操作、運行管理和車間控制系統編程組態,而且要求具備與公輔網進行通訊的條件,以實現輔網(水、煤、灰)的集中監控以及電廠管理信息系統(SIS)連結。
除灰/ 除渣/ 電除塵系統
燃煤電廠產生的大量灰、渣、除少量灰分排入大氣外,余者都以灰、渣形式由除灰系統送至灰場。除灰系統分機械除灰(適于小電廠的鏈條爐)氣力除灰和水力除灰三種,又可分為灰、渣混除和灰、渣分除兩種。
除灰系統主要控制設備包括空壓機、粗灰庫、細灰庫、除塵器、攪拌機、散裝機、風機及管道、泵、閥門等。
除渣系統主要控制設備包括撈渣機、碎渣機、輸送機、貯渣倉以及立式排污泵、水泵、濃縮機、緩沖池、蓄水池等。
五、吹灰/ 定排系統
鍋爐吹灰器主要用來定期吹掃鍋爐各部分受熱面上的積灰,當其不工作時退出爐外。大型鍋爐一般配備多臺吹灰器,采用 PLC 可實現依據鍋爐具體運行經驗、燃燒煤種和鍋爐狀況編制和調整各個吹灰器的操作時間和順序。
大型鍋爐的定期排污系統閥門多,手動操作費力費事,采用程序控制后可以大大減輕勞動強度,提高效率,目前已被廣泛采用。
六、解決方案
GE Fanuc 的自動化硬件平臺和Proficy 家族軟件產品可以完全滿足現代化大型電站場自動化系統的要求。GE Fanuc 的自動化產品豐富,具有無與倫比的產品性能和產品質量,且其具有良好的開放性,易于與其它系統在任何一級上實現全面的集成,最大限度地保護用戶的已有投資,在國內外眾多電廠得到廣泛應用。
GE Fanuc 控制系統以 PAC(Programming Automation Controller)系統為核心,結合系列 90-30、VersaMax 等產品為電廠輔助控制系統提供了完善的解決的方案。
PAC 控制系統是GE Fanuc 最新推出的新一代控制產品。完全基于開放架構的PAC 控制器具有領先一步的產品性能、值得信賴的穩定性,以及多種冗余熱備方案更加適合電廠控制需求。
針對水、煤、灰渣的各主要控制對象,主控制器可采用RX7i 雙機熱備冗余系統,控制器和監控站之間采用100M 以太網或者冗余以太網相連,根據需要也可組成單環行以太網或者雙環形以太網,以進一步確保網絡安全。標準的TCP/ IP 網絡協議支持所有第三方廠家的標準以太網設備,可以將輔控網絡輕松連接到SIS 級系統,而無需重復組網。
RX7i 采用 Intel P3 或 PM 處理器,10M 或 64M 用戶內存,在滿足各種艱巨控制任務的同時,更提供獨特的應用組態完全上傳功能,更方便用戶使用、維護。VME64 高速并行總線技術確保信息流的順暢,無任何信息瓶頸。基于GE Fanuc 專利技術的鏡像內存技術,同步模塊的通訊速率達到了驚人的 2.1GBPS,是大型應用實現無擾動切換的基礎。
I/O 系統根據需要,可以在 PAC、VersaMax 或者 Genius 產品系列中選取,并且可以根據現場情況混和使用。例如在粉塵較多的煤、灰區域,Genius 系列I/O 提供更好的密封性能,而 VersaMax 產品的熱插拔能力會給維護帶來更多的方便。控制器和 I/O 系統連接總線既可以選擇 Genius 總線也可以選擇以太網方案,無論那種總線,為了提高系統的容錯能力,都可以選擇使用冗余雙總線結構。兩種總線方式都采用電纜連接,也均可以采用光纖通訊介質以提高通訊距離和抗干擾能力。即使采用電纜方式,Genius 總線的通訊距離也高達 2.3公里,獨特的調頻通訊機制配合 3 選 2 容錯通訊校驗,使得 Genius 總線具有極強抗干擾能力,在交直流驅動設備眾多的煤系統中更是優勢顯著。
GE Fanuc 火電輔控方案可以輕松實現從監控站,控制器CPU、主機背板、電源、通訊網絡、同步總線直到現場總線,所有關鍵系統組件的完全冗余,徹底避免系統的單點失效,使裝置能長時間穩定連續運行,保證生產的正常進行。
此冗余結構具有靈活的縮放性,依據投資規模和現場情況,各個組件也可以選擇采用單模件非冗余結構的更經濟的投資方式。
Proficy Machine Edition 軟件為 GE Fanuc 的控制產品提供了一個同一