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      現(xiàn)場總線技術(shù)在國內(nèi)電廠的應(yīng)用

      2013-12-31 00:00:00王建
      科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2013年14期

      摘 要:該文對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Field bus Control System)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析,并對其目前在國內(nèi)電廠的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。

      關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線 電廠應(yīng)用 分散控制系統(tǒng)

      中圖分類號:TM621文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2013)05(b)-0117-01

      現(xiàn)場總線(field bus),按其國際電工委員會IEC61158的定義:安裝在制造或生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。由現(xiàn)場總線和現(xiàn)場智能設(shè)備組成的控制系統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),通稱為FCS(Field bus Control System)。

      1 現(xiàn)場總線技術(shù)特點(diǎn)分析

      1.1 現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)

      (1)為數(shù)字化電廠提供了系統(tǒng)基礎(chǔ)?,F(xiàn)場總線可以實(shí)時(shí)上傳大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù),例如在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的采集信息中,可以看到電池電量、力矩、總開關(guān)次數(shù)等。通過現(xiàn)場總線技術(shù)和目前已在電廠成熟推行的廠級信息系統(tǒng)(MIS、SIS),通過二次開發(fā),可實(shí)現(xiàn)更多信息量的數(shù)字電廠。(2)節(jié)省大量電纜。傳統(tǒng)系統(tǒng)一對導(dǎo)線只能連接一個現(xiàn)場設(shè)備,而現(xiàn)場總線系統(tǒng)多個現(xiàn)場儀表只用一對導(dǎo)線就可實(shí)現(xiàn)連通,減少了大量電纜及電纜橋架,也節(jié)省了大量安裝費(fèi)用。(3)減少基建的調(diào)試時(shí)間。電纜總量較常規(guī)大大減少,減少了電纜的核對工作,而且采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連通后,相關(guān)信息就直接上傳至DCS,可在DCS的設(shè)備管理軟件對設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步參數(shù)整定等工作。

      1.2 現(xiàn)場總線的缺點(diǎn)

      (1)對就地設(shè)備要求較高。若就地設(shè)備與現(xiàn)場總線不能很好的兼容將會導(dǎo)致通訊故障。國產(chǎn)此類就地設(shè)備目前質(zhì)量參差不齊,為此,電廠多采用進(jìn)口設(shè)備。(2)對設(shè)計(jì)、施工的要求較高?,F(xiàn)場總線技術(shù)是類似于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù),對接地、抗干擾等要求比較高。國內(nèi)電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足,施工人員施工不夠嚴(yán)謹(jǐn),往往造成投產(chǎn)后故障頻發(fā)。(3)現(xiàn)場總線的經(jīng)濟(jì)性沒有絕對優(yōu)勢。由于現(xiàn)場總線配套的就地設(shè)備通常是進(jìn)口設(shè)備,日后的維護(hù)備件費(fèi)用也相對較高;再加上系統(tǒng)自身的設(shè)備價(jià)格高昂以及后續(xù)的維護(hù)費(fèi),現(xiàn)場總線的經(jīng)濟(jì)性不是很突出。(4)現(xiàn)場總線對檢修人員要求高。由于目前現(xiàn)場總線在國內(nèi)電力系統(tǒng)使用較少,維護(hù)人員缺乏經(jīng)驗(yàn)。若采用此技術(shù),必須對維護(hù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn),勢必加大對整體人力、物力的投入。

      2 現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用

      2.1 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的選擇

      目前用于電廠過程控制的現(xiàn)場總線、在技術(shù)和市場占有率較領(lǐng)先的有基金會(Foundation Fieldbus:FF)現(xiàn)場總線和PROFIBUS(Process Fieldbus)現(xiàn)場總線。兩種總線標(biāo)準(zhǔn)相比,F(xiàn)F可用于連續(xù)量控制(取代4~20mADC模擬量),而PROFIBUS不僅適合離散量控制,而且也適用于連續(xù)量控制。

      目前電力工程中常用的幾大分散控制系統(tǒng)廠家基本上都能滿足PROFIBUS和FF現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。如FOXBORO公司的I/A系統(tǒng)能接受PROFIBUS和FF現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn),西門子公司的TELEPERM-XP系統(tǒng)能接受PROFIBUS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn),艾默生公司Ovation系統(tǒng)能接受FF和PROFIBUS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。

      2.2 現(xiàn)場總線技術(shù)國內(nèi)應(yīng)用情況

      目前,現(xiàn)場總線技術(shù)已在國內(nèi)一些電廠中,配套幾大主流分散控制系統(tǒng)應(yīng)用。

      (1)西門子公司的TELEPERM-XP系統(tǒng):山東萊城電廠3、4號機(jī)組,應(yīng)用范圍包括400V及以下電動機(jī),配套西門子公司的SIMOCODE電動機(jī)控制保護(hù)設(shè)備。國華寧海發(fā)電廠(4×600 MW),應(yīng)用范圍為閉式水系統(tǒng)的34個現(xiàn)場總線電動門(AUMA公司的AUMATIC電動執(zhí)行器),現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)為PROFIBUS-DP。(2)FOXBORO公司的I/A系統(tǒng):江陰夏港電廠5、6號機(jī)組(2×330MW),應(yīng)用范圍包括380 V開關(guān)柜,采用西門子公司的SIMOCODE電動機(jī)保護(hù)控制設(shè)備,通過PROFIBUS-DP與I/A分散控制系統(tǒng)相連。(3)艾默生過程管理公司生產(chǎn)的OVATION系統(tǒng):江蘇望亭燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電廠(2×390 MW),采用FF現(xiàn)場總線與分散控制系統(tǒng)連接。

      2.3 某典型應(yīng)用實(shí)例

      某電廠2×1030 MW超超臨界燃煤機(jī)組在主輔機(jī)全面選用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),為國內(nèi)首臺超超臨界機(jī)組FCS應(yīng)用的示范工程。

      (1)DCS系統(tǒng)共有26+2對控制器,設(shè)計(jì)了現(xiàn)場總線通訊柜35只、51個冗余Profibus-DP網(wǎng)段、11個非冗余Profibus- DP網(wǎng)段、124個Profibus-PA網(wǎng)段,其中Profibus-DP連接358個現(xiàn)場總線設(shè)備、Profibus-PA連接628個現(xiàn)場總線設(shè)備,涵蓋了25個工藝系統(tǒng),采用了13種類型的現(xiàn)場總線設(shè)備,控制對象有電機(jī)、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣動閥門等。(2)除爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)、汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)、汽機(jī)本體緊急跳閘系統(tǒng)(ETS)、給水泵汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(MEH)和給水泵汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)(METS)、機(jī)組SOE等對機(jī)組安全運(yùn)行重要,回路處理速度要求高的系統(tǒng)采用常規(guī)控制方式外,其他全部采用現(xiàn)場總線技術(shù),主要包括鍋爐汽水/本體系統(tǒng)、鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)、燃油制粉系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、汽機(jī)真空系統(tǒng)、汽機(jī)油系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、電除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)等。(3)現(xiàn)場總線型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有SIPOS、AUMA、ROTORK等公司產(chǎn)品;現(xiàn)場總線變送器主要有Rosemount公司的3051系列、Siemens公司的SITRANS P系列、Yokogawa公司的EJA等;現(xiàn)場總線型閥門定位器有美國FISHER-ROSEMOUNT公司生產(chǎn)的 FIELDVUE DVC系列智能閥門定位器、德國西門子公司的SIPART PS2閥門定位器、日本山武公司的SVP3000智能定位器等。部分400 V、75 KW以下的電動機(jī)采用SIMOCODE智能馬達(dá)控制器。

      該廠在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試階段均投入了很大精力,設(shè)計(jì)前安排了精心的調(diào)研,并在施工期聘請了國外專家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo),投產(chǎn)后生產(chǎn)穩(wěn)定,故障率非常低,取得了很好的效果。

      3 結(jié)語

      現(xiàn)場總線控制技術(shù)作為一種新興技術(shù),被廣泛的應(yīng)用于化工、石油等多個行業(yè),在電力行業(yè)的應(yīng)用方興未艾。但其性能上超越常規(guī)的先進(jìn)性,吸引了越來越多的專家和工程技術(shù)人員,并在國內(nèi)電廠也開始大膽的推行,并取得了良好效果,這已成為當(dāng)前電力工程設(shè)計(jì)新的突破點(diǎn)。

      參考文獻(xiàn)

      [1]丁恩杰,馬方清.監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場總線[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003:221-245.

      [2]白焰.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)及其應(yīng)用.中國電力出版社,2001.1.

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