目前,大型火電廠輔助系統(tǒng)大多采用ＰＬＣ進(jìn)行控制,各個(gè)輔助系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)一套監(jiān)控系統(tǒng),有各自的控制室、操作員站、模擬控制盤,造成設(shè)備重復(fù)設(shè)置,運(yùn)行人員多且分散,不利于管理。鑒于此,蘇州華能發(fā)電廠在國(guó)內(nèi)率先對(duì)包括凈水系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、補(bǔ)給水系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、爐水加藥系統(tǒng)、汽水取樣系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)在內(nèi)的化學(xué)水處理生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施控制站分散布置,操作員站集中管理的分布式控制。該系統(tǒng)將各輔助系統(tǒng)控制站通過(guò)高速通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接,設(shè)置一套監(jiān)控操作室,既不影響各輔助系統(tǒng)控制站按就近控制原則合理布置,減少Ｉ/Ｏ信號(hào)電纜及其敷設(shè)成本,又能實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和管理,減少設(shè)備和運(yùn)行人員的重復(fù)設(shè)置,達(dá)到了降低基建投資和減員增效的目的。
1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
蘇州華能發(fā)電廠2×300ＭＷ機(jī)組化學(xué)水處理分散控制系統(tǒng)設(shè)凈水控制站、反滲透控制站、補(bǔ)給水控制站、凝結(jié)水精處理控制子系統(tǒng)(包括1號(hào)機(jī)凝結(jié)水精處理站、2號(hào)機(jī)凝結(jié)水精處理站和再生控制站)、爐水加藥控制站、汽水取樣站和廢水處理控制站。各站均以美國(guó)Ａ-Ｂ公司的ＰＬＣ-5系列產(chǎn)品為平臺(tái)。在化水車間控制室設(shè)2臺(tái)操作員站,其中1臺(tái)兼做工程師站;在主機(jī)集控室設(shè)1臺(tái)監(jiān)視操作站,同時(shí)兼做通訊接口機(jī),與全廠ＭＩＳ和主機(jī)ＤＣＳ通訊。操作員站均以ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ4.0(英文版)加中文之星為操作系統(tǒng),以ＲＳＶｉｅｗ32為組態(tài)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的監(jiān)控軟件運(yùn)行。各控制站和操作員站通過(guò)冗余的ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ網(wǎng)聯(lián)接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)對(duì)約1400個(gè)Ｉ/Ｏ點(diǎn)進(jìn)行控制,其中補(bǔ)給水站300點(diǎn),凈水站300點(diǎn),反滲透站140點(diǎn),凝結(jié)水精處理子系統(tǒng)320點(diǎn),爐內(nèi)加藥站140點(diǎn),汽水取樣站50點(diǎn),廢水處理站150點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)留有10%的Ｉ/Ｏ余量。
ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ網(wǎng)絡(luò)為總線型結(jié)構(gòu),基于生產(chǎn)者/消費(fèi)者模型,各節(jié)點(diǎn)站作為生產(chǎn)者把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)按一定格式打包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上,網(wǎng)絡(luò)上其它各節(jié)點(diǎn)站作為消費(fèi)者按需提取數(shù)據(jù),通信效率高。網(wǎng)絡(luò)通信速率為5Ｍｂｐｓ,傳輸介質(zhì)為同軸粗纜,阻抗為75Ω。網(wǎng)絡(luò)通信電纜與各節(jié)點(diǎn)站之間通過(guò)Ｔ型連接器實(shí)現(xiàn)聯(lián)接,安裝和調(diào)試簡(jiǎn)便,連接穩(wěn)固,維護(hù)量小。網(wǎng)段內(nèi)只有2個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)最大傳輸距離為1000ｍ,隨著節(jié)點(diǎn)的增多,最大傳輸距離將減小,其計(jì)算公式為:1000-(Ｎ-2)×16.8ｍ,其中Ｎ為節(jié)點(diǎn)數(shù)。全廠化學(xué)水處理系統(tǒng)各站位置分散較大,網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)1.8ｋｍ,網(wǎng)絡(luò)上共有節(jié)點(diǎn)12個(gè),因此設(shè)置了一對(duì)中繼器?！? 　
圖1　蘇州華能發(fā)電廠2×300ＭＷ機(jī)組化學(xué)水處理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2　ＰＬＣ選型
目前,多數(shù)火電廠各輔助系統(tǒng)的控制設(shè)備與其工藝主設(shè)備一同招標(biāo)實(shí)施,由于各主設(shè)備廠家常用不同品牌的ＰＬＣ,因而造成同一電廠有多種品牌的ＰＬＣ系統(tǒng),且各系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。隨著電廠生產(chǎn)水平的不斷提高以及減員增效和降低發(fā)電成本的要求,需把各獨(dú)立的ＰＬＣ系統(tǒng)用高速通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成分散控制和集中管理的集散控制系統(tǒng)。對(duì)此,常有以下幾種解決方案:(1)利用以太網(wǎng)技術(shù)和Ｗｉｎｄｏｗｓ系列操作系統(tǒng)的Ｎｅｔ ＤＤＥ技術(shù),把各輔助系統(tǒng)的操作員站聯(lián)接到新建的監(jiān)視管理以太網(wǎng)上;(2)根據(jù)少數(shù)服從多數(shù)的原則,為Ｉ/Ｏ點(diǎn)數(shù)較少的ＰＬＣ選用網(wǎng)關(guān)把該型ＰＬＣ聯(lián)接到電廠主型ＰＬＣ實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)上;(3)對(duì)于新建電廠,規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)要求統(tǒng)一選用同型ＰＬＣ。這3種解決方案的投資情況和系統(tǒng)性能比較見(jiàn)表1。
表1　3種方案的投資情況和系統(tǒng)性能比較
由表1可以看出,方案1投資最大。采用以太網(wǎng)做監(jiān)控系統(tǒng)的主干網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)速度、穩(wěn)定性和可靠性均一般,維護(hù)量大,通常只能進(jìn)行監(jiān)視管理,因此系統(tǒng)性能一般;方案2改造投資稍小,系統(tǒng)性能較方案1好;方案3投資最少,而且網(wǎng)絡(luò)速度高并可冗余,連接件統(tǒng)一且穩(wěn)固,穩(wěn)定性和可靠性都很高,維護(hù)工作量較小,在網(wǎng)絡(luò)上工作站的增減組態(tài)靈活、簡(jiǎn)便,系統(tǒng)性能較前2種高。因此,蘇州華能發(fā)電廠為化學(xué)水處理系統(tǒng)各工藝子站均選用了Ａ-Ｂ公司ＰＬＣ5系列產(chǎn)品,通過(guò)高速冗余網(wǎng)絡(luò)使這些控制子站與操作員站聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了化學(xué)水處理系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理。
3　系統(tǒng)主要功能
蘇州華能發(fā)電廠化學(xué)水處理分散控制系統(tǒng)具有化學(xué)水處理過(guò)程數(shù)據(jù)采集與處理,流量、液位等模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié),各子系統(tǒng)閥門和泵等設(shè)備遠(yuǎn)程軟手操控制和按照一定的條件或邏輯順控功能組控制,以及聯(lián)鎖和閉鎖等功能。
為保證鍋爐補(bǔ)給水或處理后的廢水水質(zhì)達(dá)標(biāo),凈水加藥量、爐水各種加藥量以及廢水加酸堿量的控制采用ＰＩＤ閉環(huán)回路調(diào)節(jié),控制系統(tǒng)采集的處理前水質(zhì)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)ＰＩＤ功能塊計(jì)算后再通過(guò)變頻器控制加藥泵轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)加藥量。對(duì)需按照條件順序或時(shí)間順序執(zhí)行的過(guò)程,控制系統(tǒng)采用順控功能組控制。補(bǔ)給水站每個(gè)順控功能組有自動(dòng)和半自動(dòng)2種方式。在半自動(dòng)或自動(dòng)方式下,運(yùn)行人員可通過(guò)暫停/繼續(xù)或跳步等手段按程序流程進(jìn)行操作,減少因個(gè)別設(shè)備的不正常反饋或拒動(dòng)對(duì)自動(dòng)投入的影響。半自動(dòng)方式下操作員能通過(guò)單步鍵對(duì)高效過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、一級(jí)和二級(jí)除鹽等設(shè)備進(jìn)行停運(yùn)、反沖洗或再生、投運(yùn)等的控制。自動(dòng)方式下,當(dāng)時(shí)間周期或條件滿足時(shí)可自動(dòng)停運(yùn)該設(shè)備并進(jìn)行再生或反洗,然后再投運(yùn),如對(duì)3個(gè)活性炭過(guò)濾器和2個(gè)高效過(guò)濾器(均并列運(yùn)行)的控制;或者同時(shí)投運(yùn)備用設(shè)備,如對(duì)2列一級(jí)除鹽設(shè)備和2列二級(jí)除鹽設(shè)備的控制。凈水站順控功能組對(duì)機(jī)械攪拌澄清池實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)排泥,對(duì)擦洗濾池實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反洗、投運(yùn);凝結(jié)水精處理站順控功能組在混床失效時(shí)自動(dòng)控制樹(shù)脂的輸送、再生等順序過(guò)程。為保證泵或風(fēng)機(jī)不在空負(fù)荷下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,并保證相關(guān)出口母管壓力在規(guī)定范圍內(nèi),控制系統(tǒng)還通過(guò)聯(lián)鎖或閉鎖的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。如凈水站根據(jù)清水箱水位自動(dòng)啟?；瘜W(xué)水泵,根據(jù)消防水管網(wǎng)壓力自動(dòng)啟停穩(wěn)壓水泵和消防水泵;補(bǔ)給水站在除鹽裝置再生過(guò)程中,自動(dòng)加酸堿,直到酸堿計(jì)量箱液位達(dá)到高限值,壓縮空氣系統(tǒng)保持壓縮空氣壓力恒定;當(dāng)樹(shù)脂傳送時(shí),禁止凝結(jié)水精處理混床投入運(yùn)行,防止樹(shù)脂傳送到已充滿或正進(jìn)行再生的容器中。
4　系統(tǒng)特點(diǎn)
蘇州華能發(fā)電廠2×300ＭＷ機(jī)組化學(xué)水處理控制系統(tǒng)具有下列特點(diǎn):(1)各控制站均采用同類型的ＰＬＣ硬件和系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)而成;(2)在國(guó)內(nèi)首次采用冗余的高速實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)把化學(xué)水處理各子站聯(lián)接起來(lái);(3)只在化水控制室設(shè)操作員站,實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和管理,減少各站常規(guī)控制室設(shè)置,達(dá)到降低基建投資和減員增效的目的;(4)在主機(jī)集控室設(shè)1臺(tái)監(jiān)視站,便于主機(jī)運(yùn)行人員直接了解和監(jiān)視化水車間運(yùn)行情況,同時(shí)也方便化水控制系統(tǒng)與主機(jī)ＤＣＳ和全廠ＭＩＳ系統(tǒng)的通訊。
5　結(jié)　論
蘇州華能發(fā)電廠化學(xué)水處理分散控制系統(tǒng)已正常投運(yùn)1年,達(dá)到了規(guī)劃和設(shè)計(jì)的要求。控制站運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)量小,程序或參數(shù)可在線修改和下載,不影響控制站的正常運(yùn)行。操作員站漢化圖形界面軟件數(shù)據(jù)更新快,并有多媒體語(yǔ)音報(bào)警功能,主機(jī)運(yùn)行人員通過(guò)聯(lián)接在化學(xué)水處理控制系統(tǒng)主干網(wǎng)上的操作員站可以直接監(jiān)視化水系統(tǒng)的參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況。與相同裝機(jī)容量但未實(shí)施化學(xué)水處理分散控制系統(tǒng)的電廠相比,運(yùn)行人員數(shù)量減少三分之二。該系統(tǒng)的成功投運(yùn)可為大型火電機(jī)組新建或改造工程提供經(jīng)驗(yàn)。