运用集成架构技术提高火电厂辅助系统控制水平探讨

刘治新

华阳电业有限公司厦门分公司（361000）

运用集成架构技术提高火电厂辅助系统控制水平探讨

刘治新

华阳电业有限公司厦门分公司（361000）

有效提高火电厂辅助系统控制水平的主要方法是利用现场总线和集成架构理念，解决辅助系统控制在电厂主机分散控制系统（DCS）中控制水平无有效提高的问题。这里通过对集成架构技术提高火电厂辅助系统控制水平进行探讨，以期我国火电厂控制网路结构得到更好的发展。

集成架构技术；火电厂辅助系统；控制水平

随着社会不断的发展，人们对电的需求也越来越大，这为火电厂发展带来机遇和挑战：机遇在于火电厂在不断建设中将为相关企业带来可观的经济效益；挑战在于逐渐提高的用电量对电厂控制水平的要求也随之提高。因此，提高、优化火电厂辅助系统控制水平，成为了当今火电厂相关企业主要探讨的问题。由此可见，为了使火电厂辅助系统控制水平得到有效提高，对集成构架技术应用的探讨则显得尤为重要。

1 电厂辅助系统主流控制方案

为了使电厂辅助系统主流控制方案得到有效发展，相关部门在制定火力发电厂设计技术规范的有关规定中指出，对于拥有相同性质的辅助工艺生产系统、相邻的辅助生产车间应将控制点、控制系统进行合并，使得辅助车间的控制点可以控制在三个以内，即化水、除灰以及输煤控制点，而对其他车间可依据“无人值守”进行规划设计。根据火电厂建设实际需求以及国家有关规定,通常选用PLC+CRT形式的可编程控制器作为火电厂辅助系统控制方案设计首选，利用计算机技术、控制技术以及网络通信技术对火电厂辅助系统内各控制系统进行连接，达到通过辅机集中高效控制火电厂辅助系统的目的。

虽然，火电厂辅助系统主流控制通过辅控网进行管理，但是输入输出设备（I/O站）以及控制设备（PLC）一般均安装在各辅助车间，布局分散。为了解决控制设备以及输入输出设备分散、管控繁琐、费时费力的问题，针对电厂辅助系统（区域）在集控室中设立辅控系统上位机进行集中监控，使得电厂辅助系统主流控制在达到集中监控目的的基础上，又有效保证了控制设备的分散。另外，为了提高电厂辅机系统控制能力，在系统中加入网路通信能力强、灵活性高以及可靠稳定的PLC，成为了火电厂广泛认可的方法。因此，现今火电厂辅助系统控制运用PLC+CRT方式,达到提高系统控制能力目的相关做法已较为成熟、通用，成为当今火电厂辅控系统控制的主要形式。

2 电厂辅助系统控制发展中的误区

2.1 电厂控制系统划分及相应的控制特点

在工艺系统中控制系统作为以服务为主的系统形式，应确保所属系统工艺需求与工艺系统特点相符，在满足最高性价比基础上选取最优方案。主厂房控制系统是在具备开关量以及离散控制前提下，以连续调节性控制为主导热力生产相关系统（区域）为依托，而过程控制通常在主厂房系统控制中占据主导地位。基于此，许多火电厂均使用DCS为主要控制系统,并采用单个对象开关量控制、顺序控制为工厂自动化的辅助系统（区域）中的主要构成部分。然而，为了使控制系统更加科学高效，在开关量处理中加入具有较强能力的PL系统,可促使电厂控制系统优势得到提升。

电厂辅助系统相较于电厂主设备控制系统区别有四:第一，二者存在过程点差别。在辅助系统（区域）中过程点数量通常在1 000点左右，而大型火电厂设备控制系统的过程点一般在8 000左右；第二，在辅助系统控制中主要依据单个对象开关量控制以及顺序控制为主；第三，辅助系统相较于电厂主设备控制系统物理位置较分散、位置相距较远,一般在整个火电厂任何位置都有辅助控制系统的身影；第四，在辅助系统中存在较多由辅机厂家提供辅助系统的情况，而电厂主设备控制则是根据火电厂发展规划与发展需求设置的系统形式。

2.2 采用DCS完成辅助系统控制方案探讨

采用DCS控制系统的火电厂辅助系统控制方案主要有三:一是通过远程I/O功能达到通过DCS控制系统对火电厂辅助系统高效控制目的。这种火电厂辅助系统控制方法是通过在集控室电子设备室中布置控制机柜(DPU)，并在各个集控楼所布置的DPU与辅助车间远程I/O站经由冗余通信线（光纤）进行连接布置，促使信号可以实现有效传输，并根据过程点数量在辅助系统中的客观情况，确定DCS在系统中应用情况。当今600 MW以上燃煤机组的大型火电厂中，酸碱槽、机组排水槽、再生系统、混床系统、化学取样等凝结水精处理区域系统内大约有1 300个过程点，而化学补给水区域存在2 300点系统总点数、800点综合泵房区域总点数、1 800点输煤系统总点数、900点除灰渣系统总点数。同整个火电厂辅助系统相比，化学补给水区域、综合泵房区域以及输煤系统（新建机组）的总点数相对较少，使得I/O点数在系统中并不需要针对每一系统点数分别设置一套DCS来实现控制，而对于使用DCS的DPU驱动远程I/O系统又存在总点数较多现象。总点数同DPU远程I/O带载能力之间的矛盾，将为系统发展带来瓶颈，而经由远程I/O进行控制的大量I/O点也存在较大安全隐患，加之DCS相关I/O卡件价格较贵，使得远程I/O系统运营成本也随之加大。在辅助系统过程点运行中存在开关量I/O点较为繁杂的现象，而开关量I/O点价格均高于PLC，使得DCS成本也随之提升，并高于PLC系统。此外，系统在处理速度上也不高。由此可见，采用DCS完成火电厂辅助系统控制方案对系统处理速度以及可靠性均存在消极影响，而相关I/O卡件费用较高，客观上提升了系统工程费，因此，DCS系统在投资较高的情况下，导致产生该系统性价比较低的消极结果。

二是在辅助系统控制中只应用单独一套DCS。若将控制机柜集中在指定的辅助车间，则需要较长电缆来实现集控楼电子设备之间以及辅助车间之间的联系，这就造成系统控制因电缆、电缆架桥以及相关安装材料费用、人工费用等成本投入较多的结果，同时在火电厂大跨度穿越建设过程总，因为DCS的I/O卡件成本相较于PLC卡件要高得多，所以造成火电厂采用单独一套DCS施行系统控制的资金投入居高不下的消极结果。

三是采用一套DCS软、硬件控制系统在功能区域内进行辅助系统控制。这个控制系统形式、I/O处理速度以及电联用量均可满足需求，但存在主干网贯穿整个这个厂区，若节点出现故障将影响整个系统控制水准的系统运行风险。

2.3 电厂辅助系统控制其他需考虑的问题

当今电厂辅助系统控制极大部分来自于集成商和辅机厂家配套提供的系统，存在系统升级、运行维护等难点。此外，传统DCS产品在可靠性、经济性、实用性上仍存在较大争议，导致传统DCS并无法作为提升火电厂辅助控制发展水平的主要系统形式[1]。

3 电厂辅助系统控制发展构想

为了提高电厂辅助系统控制发展实力，应根据火电厂实际情况选择与产品向匹配的系统控制形式，并将集成架构思想同辅助系统控制充分结合，加之通信网络较强的数据传输能力，最终达到火电厂辅助系统内控制系统、运动传动系统、人机界面的数据、信息的无缝连接与共享目的，使得系统构建可发挥最大积极作用。

4 结语

在当今火电厂辅助系统控制中，为了提高控制水平，应根据电厂实际情况与发展需求，对辅助控制系统进行科学选择，其中集成架构技术作为信息化、自动化以及较为经济的系统构架方案，可作为提高电厂控制系统能力的主要方法。

[1]刘云峰,王倩宜,杨旭,等.一种支持大数据集成架构的多维分析系统[C].中国高等教育学会教育信息化分会第十二次学术年会论文集,2014:502-508.