上海自仪四厂热控自动化系统监控点设置案例

火电厂热控自动化水平是通过控制方式、控制室布置、热控自动化系统的配置与功能、运行组织及主辅机设备可控性等多方面综合体现。热控自动化系统设计水平的高低，对运行人员的合理优化配置及减轻劳动强度都有较大的影响。热控自动化系统的设计应根据电厂的实际情况，合理配置控制系统与监控点，使人员合理分配，设备处于受控状态。
  
  一、1期工程监控点设置
  
  江苏华能淮阴电厂1期工程为2台220MW燃煤机组，于1993年建成投产。经对控制系统多次改造，自动化系统的配置为:采用电厂计算机集成制造系统（CMIS）实现对实时数据的采集、管理。2台机组分别设置单元控制室，单元机组采用分散控制系统（DCS）实现炉、机、电集中控制。辅助车间设煤、灰、水3个监控点，除灰系统采用独立的可编程逻辑控制器（PLC）网络控制，输煤和化水采用DCS构成辅助控制系统，实现网络和硬件的统一，并在2号单元控制室设有上位机站，但实际输煤和化水仍分别在输煤与化水控制室独立控制。
  
  二、2期工程监控点设置
  
  2.1初步设计
  
  2期工程为2台330MW燃煤机组，于2005年一季度投产。采用厂级监控信息系统（SIS）、单元机组DCS、辅助车间控制系统组成自动化系统及计算机网络，实行控制功能分散、信息集中管理的设计原则[1]。2台机组合设1个单元集中控制室，单元机组利用DCS实现炉、机、电集中控制。
  
  在除灰控制室、综合泵房控制室内分别通过灰、水系统2个控制网络的CRT操作员站对灰、水系统各辅助车间进行监控。水系统控制网络中在锅炉补给水处理车间控制室内设置本地上位机站。在凝结水精处理车间、制氢站等主要辅助车间的电子设备室内布置车间CRT操作员站。灰系统控制网络中，电除尘控制系统设置上位机站对电除尘系统实现监控，电除尘控制系统上位机站与灰系统控制网络CRT操作员站布置在一起，灰系统控制网络CRT操作员站对电除尘系统实现监控仅有监视功能。输煤控制系统在1期工程的基础上扩容，与1期合用，不再另设。
  
  脱硫系统在脱硫区域采用单独的脱硫分散控制系统（FGD-DCS），运行人员在脱硫控制室内通过CRT操作员站实现脱硫系统的启/停、运行工况监视和调整以及事故处理等。
  
  2.2监控点调整
  
  根据热控自动化系统初步设计，在实际招标及施工中，为更好的满足实际运行需要，对初步设计方案所设置的监控点有所调整。
  
  （1）不单独设置SIS，而是根据华能淮阴电厂工期已开发应用CMIS的实际情况，在原CMIS的基础上，在硬件上搭建实时系统，以实用、够用、好用为目的，节约投资，避免浪费。在软件上对原系统进行二次开发，以达到系统整合及升级。
  
  （2）对灰、水系统2个控制网络进行合并，设立辅助车间控制网络，形成辅助车间控制系统。由于灰、水系统的监控都在辅助控制系统实现，因此根据实际的运行需要，辅助控制系统监控点的实际调整为:①取消除灰控制室，仅设置可就地控制的上位机站;②综合泵房控制室升级为辅助控制室，后根据运行实际要求仅有化学运行人员操作化学设备;③锅炉补给水的就地上位机站设于原1期化学集控室内，便于化学运行人员兼顾1、2期锅炉补给水系统的操作;④除灰控制系统网络引至脱硫控制室，在脱硫控制室增加2台网络上位机实现除灰及电除尘的监控;⑤在单元控制室内预留辅助控制系统的网络接口，如运行只需要增加1台上位机即可在单元控制室内实现所有辅助控制系统的监控;⑥由于辅助控制系统中的煤水以及雨水泵房控制系统由燃料运行人员负责监控，利用原1期辅助控制网络输煤至化水的光纤将2期辅助控制网络引至输煤控制室，增加1台上位机监控煤水以及雨水泵房控制系统。
  
  三、3期工程监控点的设置
  
  目前3期工程已进入项目实施阶段，规划为2台330MW燃煤机组，未来全厂将共有6台机组，容量达1760MW。2期监控点的设置也考虑了3期因素，对3期工程后全厂监控点的设置有如下的设想。
  
  （1）3期工程后全厂监控点的设置将以2期监控点为基础，原运行人员的单元及水煤灰的原有的人员划分格局将不会改变。因为虽然硬件上辅助控制网络的设计为运行人员集中监盘成为可能，集中监盘的目的是为了大限度的合理配置运行人员，实现减人增效的目的，但由于设备的增加，巡查范围的扩大（如输煤系统就包括1、2、3期范围），无法实现运行人员的减少，而且采用集中监盘将苛求运行人员熟悉煤、灰、水的所有系统，这将大大增加运行人员的工作压力，易发生不安全现象，所以煤、灰、水必须分别设置监控点。
  
  （2）3期工程完工后，由于辅助控制网络是在2期基础上扩容，化水系统使用1、2期的2个监控点就可实现对全厂化水系统的监控，不需增加新的监控点。由于2个监控点相距近1000m，监控点合并将使巡查路线延长，到达现场时间增加，劳动强度加大，并不能实现运行方式的优化，所以没有合并的意义。由于整个化学水系统的运行仍基本由1期人员来承担，所以运行人员的工作量已饱和，也没有能力再承担其他的运行任务。输煤系统将通过对原输煤DCS的扩容，在原输煤控制室实现1、2、3期整个输煤系统的监控，也不增加监控点。输煤的运行人员和化学运行一样仅监控输煤系统。
  
  3期除灰和脱硫也不增加监控点，将在2期脱硫控制室实现对2、3期除灰和脱硫的监控。除灰系统的监控将通过2种方式实现:①在2期辅助控制网络的基础上扩容，这样2、3期除灰系统其实是一套系统，在脱硫控制室增加2台除灰上位机就可实现对3期除灰的监控;②采用DCS，与3期脱硫DCS合并，实现3期脱硫和除灰一体化监控。3期FGD-DCS，将采用和2期相同的硬件，既可独立成网，也可将2、3期FGD-DCS合并成l套DCS。3期脱硫上层网络将延伸到脱硫控制室，将通过增加2到3台LCD来实现监控功能。由于不设3期脱硫控制室，可取消3期脱硫综合楼的设置，将电气配电室和FGD-DCS电子间在3期除灰楼中统一考虑，这将节约工程造价。
  
  由于除灰和脱硫系统的控制与操作相对简单，将来可通过改造在1个控制室实现对1、2、3期脱硫和除灰的监控。脱硫控制的另一个思路是把脱硫系统作为主机控制的一部分，由每一个单元机组的运行人员来实现对相应脱硫部分的控制。该控制方式的实现只要把FGD-DCS上层网络拉到单元控制室，每台机组增加1台用于脱硫控制的微机即可实现。虽然招标时已考虑到主机与脱硫DCS合并的可能性，但考虑其可靠性好不对2个较大的网络系统再行合并，只要把物理位置简单合并即可。由于华能淮阴电厂脱硫和除灰运行人员己经合并，配置了的脱硫和除灰控制室，所以将不采用脱硫纳入单元机组监控的方式。
  
  3期工程完工后，煤灰水和脱硫系统将在运行人员不增加的基础上完成监控任务，因此对运行人员提出了较高要求。但由于运行人员仍负责原来系统，主要是范围有所扩大，工作量的增加可接受。如人员工作强度较大，可增加少量运行人员。
  
  （3）3期辅助控制系统中的凝结水精处理系统，由于设备均在主机范围内，可采用2种方式来实现监控功能:①可由主机运行人员监控，则可将凝结水精处理系统的控制纳入主机DCS，在主机DCS中控制:②仍由化学人员监控，则将采用和2期相同的PLC系统，进入辅网控制。这2种方案都属于设计的典型设计。
  
  （4）将1期2台220MW机组的一机一控改为两机一控，减少1个监控点。当正常运行时，运行人员仍控制各自的机组，完成机组的正常运行。当一台机组发生故障需要处理时，另一台机组的人员可迅速帮助进行事故处理。
  
  四、结束语
  
  从监控点的设置上看，主控系统采用单元制控制，单元机组设独立的DCS，采用一机一控或两机一控。辅助控制系统由于采用了一体化的辅助控制网络，虽由于辅助系统地域广阔及人员素质原因不能实现辅助控制系统集中监控，但可很方便的实现监控点的设置和调整，以适应不断变化的运行要求。由于热控人员的配置基本没有增加，自动化系统的设计以易用、为原则，自动化系统硬件配置应尽量统一，以减轻维护量。尽量减少独立的小系统，在独立系统老化时进行改造，使之并入主辅控系统，终实现全厂仅设置主控DCS、辅助控制系统、输煤DCS和脱硫DCS。终理想的华能淮阴电厂的监控点配置为:1、2号机组单元控制室，3、4号机组单元控制室，5、6号机组单元控制室，2个化水控制室，1个输煤控制室，1个脱硫和除灰合用的控制室。

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