为进一步提高火电厂集控运行和设备管理水平,优化运行人员配置结构,在继续搞好主机集控运行的同时,自 2007 年开始,大唐国际发电股份有限公司全面开展了辅助车间集控运行工作。与主机集控运行是以分散控制系统(DCS)为设备基础类似,目前实现辅助车间集控运行 的设备基础为辅助车间控制网络系统(辅控网),它是将布置在集中控制室内的操作员站通过高速以太网与化学水、除灰、输煤、脱硫等辅助及公用系统的可编程控 制器(PLC)连接组成的控制系统。
1 总体技术方案
1.1 纳入辅控网控制的系统
纳入辅控网控制的系统包括:锅炉补给水、化学取样及炉水加药、制氢、制氯、工业废水处理、生活污水处理、凝结水精处理、空压机、除灰、除渣、电除尘、燃油泵、输煤皮带、含煤废水处理、暖通、烟气脱硫等。一些与机组运行关系密切的系统也可考虑纳入DCS控制,例如燃油泵、除渣、电除尘、空压机、凝结水精处理等,但对于I/O点较多的系统,应由PLC实现就地程控,再通过接线或通信方式连接至DCS实现远方控制。锅炉吹灰、凝汽器胶球清洗、翻车机、卸船机、堆 取料机、斗轮机系统不宜纳人辅控网系统。
1.2 辅控网络及设备配置
(l) 全厂辅助车间集中监控点设在机组单元控制室或独立的控制室内。辅助车间下层控制网络可以有3、4个辅助监控点,即输煤、水网点、除灰渣、脱硫控制点。
(2)辅助车间监控网采用冗余的星型或环型网络,网络设备(交换机、服务器等)和网络介质均采用冗余配置。
(3)主干交换机选用工业级千兆交换机,与服务器之间用千兆光口相连,与其他设备(上位机、PLc 等)可用百兆光口相连。
(4)下层单个控制系统可采用百兆冗余交换机配置,尽可能采用光口配置。
(5)主干网配置2 台冗余服务器。在CPU控制器使用较多的子网如水网、灰网等设2 台冗余服务器。
(6)服务器应采用独立冗余磁盘阵列(RAID)配置。
(7)服务器应配置冗余千兆网卡,与冗余交换机千兆光口物理连接。
(8)应配置辅控网与SIS的接口,速率至少为 100 Mb/S,能与SIS单向连接,容量根据I/O点及中间点数量确定。
(9)辅控网应配置历史站,具有报警一览、事故追忆、操作记录、过程回放等功能,容量根据I/O点及中间点数量确定。
(10)上位机可使用IFIX、INTOUCH等软件,但选型必须全厂统一,便于实现辅控网一体化整合,服务器软件也要与上位机配置的软件兼容。
(11)辅控网下层系统配置的上位机及其软件数量应比没有辅控网的系统少,下层系统调试完后运行人员转人辅控网上层操控,下层系统一般可配置 1 套上位机(兼工程师站)和相应软件。
1.3 PLC系统配置
(l)全厂PLC要统一配置,应尽量使用同一厂家产品,但应根据各系统重要程度及 I/0点数量选择不同的系列;
(2)组态软件应统一配置;
(3)根据系统对可靠性的要求选择双机热备或单机。
1.4 对电视监视系统的要求
电视监视系统是辅助车间集控运行有效的辅助手段,全厂电视监视系统与输煤、脱硫等电视监控系统统一配置,已建成的要考虑各独立系统联网。
1.5 对报警系统的要求
辅助车间控制系统应具有硬光字或软光字报警功能(能够提供声音报警)。
1.6 对操作画面的要求
对辅控网的操作窗口、画面分布、报表、记录等提出统一要求,画面翻阅要便于运行人员操作,画面一般按3层分布,任一画面的调出点击不超过3次。每一系统 (特别是化水、脱硫等)的实时数据应编制集中数据表,以便查找。各系统设备图标(阀门、泵等)的形状、颜色应一致。
2 辅控网应用实例
2.1 系统配置
某发电厂辅助车间集中监控系统控制网络(全厂辅控网)采用了3层冗余控制网络,上层网为辅助车间集中监控网(辅控网),中间层网为水、煤、灰渣(电除尘)、脱硫 4个控制子系统,下层网为各辅助车间的PLC控制系统。整个控制网络见图1。

根据辅助车间工艺系统的功能及地理位置将其合并成辅助监控点,在辅助监控点设置冗余的操作员站,用于工程建设初期试运、设备检修期间及上层辅控网故障时紧急事故处理用。
各辅助车间控制设备均采用PLC控制,通过冗余的通信接口与子系统及全厂监控网络连接,各车间均配置液晶显示终端,作为巡视时事故处理和调试时使用。
全厂辅助车间控制系统统一规划,编程软件均为Concept2.6,上位机监控软件采用Intellution公司iFIX3.5,交换机均采用德国 Hirschmann系列产品(灰网采用华为 3COM)。
为联网方便及投产后备品备件管理统一,PLC型号实现了统一,均采用Schneider公司MODICON TSX QUANTUM系列高端产品。为了保证系统的可靠性,全厂辅控网采用冗余结构,包括冗余PLC CPU、网络接口、网络通信介质、服务器、交换机,PLC系统采用冗余电源及UPS,保证电源无扰切换,PLC系统的远程I/0站也采用冗余的电源模块。 在系统设计中按照安全、可靠原则实现辅控网、下层网及就地的操作权限切换。对于操作权限,就地最高,辅控网最低。通过对除灰、脱硫系统控制器升级为 MODICON QUANTUM 基于UNITY平台的CPU,大大提高了控制性能。基于OPENPLANT数据库开发了辅控网专用的历史数据分析站,具有报警一览、事故追忆、操作记录、过程回放等功能,大大提高了对事件的分析能力。
2.2 运行人员配置
辅控网的运行管理由发电部负责。与辅控网有关的运行人员配备如下:每值设辅控运行主值1人、副值2人,辅控运行正式员工共计15人;外协项目部巡操工每值 5人,共计25人。辅控运行实行五值四运转,由运行值长统一指挥领导。
每值3名辅控网正式员工主要负责全厂辅助车间设备监视及操作、工作票办理、现场机务隔离措施;通过设在机组单元控制室的辅控网监视画面、工业电视监视现场设备运行状况和现场技术难度较大及关键的操作。
每值5名巡操工主要负责化学制水、海水淡化、电除尘、脱硫系统、废水处理、制氢、除灰(渣)、制氯、加药、凝结水精处理、汽水化验、各种水泵房等现场巡检、简单操作工作;通过PLC监视画面了解设备运转情况。
2.3 集控运行与常规运行模式比较
常规运行模式,一般按水、煤、灰、脱硫4个监控点设置运行值班岗位,典型的运行人员配置为输煤25人、除灰(渣)20人、化学2O人、脱硫2O人;实现了 辅助车间集控运行后,运行人员数量大大减少,达到了减人增效的目的。常规与集控运行模式运行人员配置比较见表1。

3 技术方案中若干问题探讨
3.1 多台机组的电厂辅控网配置
对于只有2台机组的电厂,全厂辅助车间只设1个辅控网,设1个集中监控点,可设在机组单元控制室,纳人全厂辅助车间控制系统。有4台机组的电厂,全厂辅助 车间可设辅控网1、2个,设集中控制点1、2个,具体数量可根据各厂机组容量、进入辅控网的系统数量、I/O点数等因素确定。有4~8台机组的电厂,全厂 辅助车间可设辅控网2~4个,设集中监控点1~4个,具体数量可根据本厂机组容量、进入辅控网的系统数量、I/O点数等因素确定。
有4~8台机组的电厂,辅控网上层监控点配置可有多种方案,如按单元配置,主机运行人员可全面掌握与机组相关的辅助系统状况,辅控运行人员便于与现场巡检人员联系,但对辅控运行人员要求较高,要对各类系统操作非常熟悉。另外,要求单元控制室有足够的面积容纳辅控网操作员站及操作人员,工作中容易造成对主机 运行人员的干扰。
按系统(专业)配置,主机运行人员不易掌握与机组相关的辅助系统状况,也不便于相互联系,但对辅控运行人员要求不高,只要掌握某个专业的操作技能就可以。由于不受单元机组配置的限制,可将集中监控点移至单元控制室外,有利于减少监控点数量,从而进一步减少辅助车间集控人员数量。但需说明,集中监控点数量可 以减少,但辅控网配置不宜过大;否则网络负荷过大,且一旦出现网络故障,影响的范围也会增大,最多4台机组1个网络。各种配置方式各有利弊,可根据各电厂 的具体情况确定。
3.2 硬件设备选取
(l) 从目前国内辅控网的发展情况看,既有采用PLC与计算机网络实现的,也有采用DCS实现的。目前,采用PLC与计算机网络的辅控网系统实施较容易,各工艺 设备厂家及控制设备集成商对目前常用的PLC较熟悉,系统集成的经验较多,工程实施过程中协调较容易。
(2)对于哪些系统纳人辅控网,还要结合运行人员的组织分工来确定。例如干除渣系统,由于与单元机组关系密切,且操作量不大,一些电厂明确由单元机组运行人员操作,因此除渣控制系统就不宜纳人辅控网,而应纳人DCS的监控范围。
(3)脱硫控制硬件设备的选取目前争议较大,一种观点是选用DCS控制设备,但由于目前DCS与辅控网难以实现共用操作平台,给辅助车间集控运行人员带来 不便。因此,脱硫控制设备选用与辅控网其他控制设备相同的设备,更便于集控运行人员对设备的监控。但如果脱硫系统采取“特许经营”模式,则另当别论。
3.3 双机热备问题
对




