电厂循环水系统集控优化改造

刘 明,宋振华

(1.华电铁岭发电有限责任公司,辽宁 铁岭 112000;2.华能呼伦贝尔能源开发有限公司,内蒙古 呼伦贝尔 021008)

华电铁岭电厂4台300 MW机组为哈尔滨锅炉厂生产的亚临界汽包炉燃煤火力发电机组,于20世纪90年代初正式投入商业运行。华电铁岭电厂循环水控制系统原设计采用模拟盘的常规控制方式,经过10多年的运行,其系统可靠性逐年降低,备件昂贵,水资源的使用与调配控制粗放,控制机柜分散,需要人工抄表,需要人工定时巡视处理,已经越来越不适应当前对控制系统高性能、高可靠性、资源节约、排放控制等要求。因此,对华电铁岭电厂一期4台机组的循环水控制系统进行一体化的全面改造是非常必要的。改造后的控制系统采用美国MEDICON公司提供的QUANTUM控制系统,并运用当前最新PLC控制技术与以太网络技术相结合,替代原模拟盘控制设备,实现了对循环水系统集中管理、远程监控、在线实时抄表以及对循环水资源进行合理调配,大大提高了循环水系统的可靠性和工作效率。

1 循环水系统设备概述

铁岭电厂一期循环水系统为采用冷却塔—再循环供水系统扩大单元制,循环水系统主要设备包括循环水泵、循环出口液控蝶阀、平板滤网、平面钢闸板,循环水管道伸缩节等。循环水系统主要向凝汽器和开式循环水系统提供冷却水。每台机组设置2台循环水泵、2根来自厂房外的循环水管道先后经低压凝汽器和高压凝汽器排入厂房外的循环水管。在低压凝汽器水侧进口和高压凝汽器水侧出口的循环水管道上设有电动蝶阀,以便隔离凝汽器。在凝汽器循环冷却水进出口管道上均设有电动蝶阀。8个管道伸缩节安装在2台机组凝汽器进出口循环水管道上。设置伸缩节的目的是满足凝汽器水室的膨胀,补偿由此而引起的位移和可能出现的不均匀沉降,同时吸收或消除管道可能出现的振动。

2 循环水系统集中监控与优化改造

2.1 控制系统总体改造方案

a. 对电厂4台循环水控制系统进行彻底改造。每座凉水塔采用两套MODICON QUANTUM系列双机热备冗余PLC,将取水系统、水预处理、前水池液位及循环泵系统部件清理等控制整合在一起。PLC分别安装在各自就地的控制室,主监视站设在主控制室,可完成对全部循环水设备的操作、系统组态、报警显示以及数据备份。系统改造后,完全取消原来的手操水位调节器、就地水位控制装置、硬手操盘、模拟屏和常规显示控制仪表。

b. 利用MODBUS485协议及TCP/IP协议,将4台机组循环水控制系统联网监控,信息共享,水资源得以合理利用,运行实现统一管理和监控。循环水泵入口阀、出口阀及隔离阀的开关均由电动机控制,并可以实现旁路调节阀的快开、快关功能。高、低压旁路控制系统的控制、保护和联锁功能在主机的 DCS分散式控制系统中实现一体化控制。

2.2 控制策略实现

a. 取消取水系统仪表盘、硬手操等设备后,其功能均纳入到PLC集中控制和管理。被控设备包括3台取水泵及相应电动碟阀和止回阀、安装伸缩节、旋转滤网、拦污栅、平面刚闸板。3台取水泵及相应电动碟阀和止回阀及旋转滤网清洗等全部实现自动程控操作。

b. 取消每台凉水塔原配套的前池水位手动调节控制站,循环水泵、泵出口门、入口门,中间联络门等设备的控制台,在PLC中重新设计控制程序,以达到全面根据机组运行所需要消耗的工业水量、脱硫水量,调节前池进水量、前池出水量,杜绝前池自然溢流造成的水资源浪费。

c. 重新设计通信、监控程序,增加监控总站对循环水各个子站及所有设备远程控制与监视功能,增加对循环水实时流量、压力等重要参数远程在线监测,并根据流量调整循环水子站的运行方式。

2.3 集中管控功能实现

优化改造网络拓扑结构如图1所示,实现了对4台机组循环水系统所有原设备进行实时监视和操作,内容包括循环水工艺流程显示、设备状态及过程参数监视、操作过程显示、报警显示、模拟量实时曲线和历史曲线显示等。

在远程工程师站上用iFix3.5组态软件实现对系统监控画面的组态,并通过网络下载传输到各操作员站;在远程工程师站上实现对PLC控制单元的在线或离线编程,并通过网络下载到各控制单元的CPU中。

图1 循环水管控网络拓扑图

控制系统改造后,在管控计算机上可以实现按工艺流程对各子系统的所有变量进行分组显示,有利于运行人员按功能分别监视循环水各子系统内的所有参数和状态。所有重要报警信号具备声音报警功能,当这些报警信号出现时通过音箱发出连续声音提示,当提示音消失后仍通过计算机蜂鸣器继续提醒操作员直至该报警被确认。

3 应用情况及效果

华电铁岭电厂循环水控制系统改造工作已全面完成,改造至今,控制系统可用率100%,仪表投入率100%,设备自动投入率100%。由于本次改造均采用易于采购的高稳定性的硬件,直接降低了备品配件的费用,特殊进口备品备件的消耗与储备较改造前相比大幅度降低,系统在整体可靠性、经济性上均得到了极大提高。

通过对全厂4台循环水控制系统的全面改造,实现了全厂循环水设备 “零”缺陷启动,“零”缺陷运行,将改造前由于循环水控制系统故障引起循环水系统停运次数由2次/年降为0次/年,极大地提高了电厂机组的整体安全稳定性,提升了电厂在市场竞争中的竞争力。

华电铁岭电厂实施循环水控制系统改造后,在全部实现原硬回路控制功能的基础上,利用先进的计算机网络控制技术将电厂4台凉水塔控制进行全面优化,并实现统一管控。4台循环水子系统的全部联网,消除了自动化孤岛现象,合理使用、调配循环水资源,有效地减少了自然溢流造成的水资源浪费,保护了环境,为建设资源节约型企业作出了贡献。

4 结束语

华电铁岭电厂循环水控制系统的改造成功,提高了循环水系统的可靠性,降低了循环水系统故障次数,保证了机组凝汽器真空等重要参数在安全范围内运行,为4台机组的安全稳定运行提供了强有力的保障。本次改造的成功经验也为同类全套引进的循环水控制系统改造、联网一体化控制等提供了经验。