基金會(huì)現(xiàn)場總線在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

崔超超，張瑩，沈東生，崔逸群

(1.西安熱工研究院有限公司，西安　710032； 2.華能新疆輪臺(tái)電廠，新疆 巴音郭楞　841600)

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基金會(huì)現(xiàn)場總線在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

崔超超1，張瑩2，沈東生2，崔逸群1

(1.西安熱工研究院有限公司，西安710032； 2.華能新疆輪臺(tái)電廠，新疆 巴音郭楞841600)

摘要：通過華能新疆輪臺(tái)電廠2×350 MW超臨界燃煤機(jī)組大規(guī)模應(yīng)用總線的工程實(shí)踐，介紹火力發(fā)電廠基金會(huì)現(xiàn)場總線的設(shè)計(jì)、施工原則和調(diào)試方法，探討基金會(huì)現(xiàn)場總線在火力發(fā)電廠應(yīng)用中的設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試規(guī)范，供同類工程實(shí)施時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；基金會(huì)現(xiàn)場總線；總線網(wǎng)段設(shè)計(jì)；總線調(diào)試；質(zhì)量控制

表1　FF總線應(yīng)用范圍

1工程概況

華能新疆輪臺(tái)電廠(以下簡稱輪臺(tái)電廠)位于新疆巴音郭楞自治州輪臺(tái)縣，一期建設(shè)2×350 MW超臨界、空冷熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，鍋爐為哈爾濱鍋爐制造廠生產(chǎn)的HG-1182/25.4-YM1型超臨界直流鍋爐，爐高78.00 m，爐寬37.40 m，跨度44.80 m，鍋爐側(cè)主要熱工電纜橋架布置在鍋爐6.00，12.00，24.90，37.40，48.10，58.35，65.50 m層處；汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CCJK350-24.2/4.2/0.4/566/566型超臨界表面間接空冷凝汽式汽輪機(jī)，汽輪機(jī)平臺(tái)跨度70 m，汽輪機(jī)側(cè)主要電纜橋架布置在汽輪機(jī)6.00，12.00 m層處；發(fā)電機(jī)為上海電氣發(fā)電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN-350-2型同步汽輪發(fā)電機(jī)。工程同步建設(shè)脫硫、脫硝工程，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，每臺(tái)鍋爐配1套脫硫裝置，漿液吸收塔塔高40.00 m，直徑14.00 m，石膏脫水系統(tǒng)布置在脫硫綜合樓14.00 m層處，跨度20.00 m；2臺(tái)機(jī)組脫硝系統(tǒng)共用1組脫硝還原劑系統(tǒng)；機(jī)組采用間接空氣冷卻，2臺(tái)機(jī)組共用1臺(tái)間冷塔，12個(gè)扇區(qū)，間冷塔直徑153.94 m；輔機(jī)冷卻采用輔機(jī)循環(huán)水和閉式循環(huán)水，主要設(shè)備布置在輔機(jī)循環(huán)水泵房，跨度50.00 m，寬10.00 m?；瘜W(xué)水處理系統(tǒng)布置在化學(xué)水處理車間，跨度50.00 m，寬10.00 m。表1給出了該工程基金會(huì)現(xiàn)場(FF)總線[1]的應(yīng)用范圍。

FF總線分為低速H1和高速HSE 2種通信速率，H1物理層的主要電氣特性如下：采用位同步數(shù)字化傳輸方式；傳輸波特率為31.25 kbit/s；驅(qū)動(dòng)電壓9～32 V DC；信號(hào)電流±9 mA，電纜采用屏蔽雙絞線；電纜長度<1 900 m(主干+分支)，分支電纜長度20～120 m，掛接設(shè)備數(shù)量<32臺(tái)[2]。

輪臺(tái)電廠分散控制系統(tǒng)(DCS)為艾默生過程控制公司的OVATION系統(tǒng)，F(xiàn)F總線電源為P+F公司冗余電源，接線盒為P+F公司8分支接線盒，F(xiàn)F總線線纜屏蔽層設(shè)計(jì)在DCS側(cè)統(tǒng)一接地。

2FF總線網(wǎng)段設(shè)計(jì)原則

2.1工藝原則

與傳統(tǒng)的DCS信號(hào)電纜劃分原則相同，總線信號(hào)首先按照工藝系統(tǒng)劃分進(jìn)入不同的DCS機(jī)柜。

2.2距離原則

根據(jù)國內(nèi)外大型石化項(xiàng)目FF總線的應(yīng)用測算[3]及艾默生過程控制有限公司的推薦容量，確定FF卡件、電源、接線盒的數(shù)量。此工程按照每個(gè)總線網(wǎng)段9～10臺(tái)儀表(含定位器)，每段主干電纜1 000 m內(nèi)，分支電纜60 m的要求進(jìn)行DCS硬件設(shè)計(jì)。表2給出了艾默生過程控制有限公司推薦的網(wǎng)段分支長度[4]，圖1給出了輪臺(tái)電廠FF總線網(wǎng)段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖1　總線網(wǎng)段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖2　汽輪機(jī)側(cè)6 m層儀表箱平面布置圖

表2　總線網(wǎng)段推薦距離

2.3冗余原則

具有冗余關(guān)系的儀表需進(jìn)入不同的網(wǎng)段[5]。

2.4防護(hù)原則

FF總線傳輸數(shù)字信號(hào)，對線路抗干擾要求較高，在設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)行專門的防護(hù)設(shè)計(jì)[6]。例如電纜豎井，槽盒內(nèi)要單獨(dú)設(shè)計(jì)總線電纜走向的小槽盒，條件不具備的地方要設(shè)計(jì)全封閉金屬隔板，在設(shè)計(jì)說明中注明與其他電纜的安全距離要求等。

此工程總線設(shè)計(jì)階段在參考DCS供應(yīng)商技術(shù)要求的前提下，總線儀表充分利用儀表箱平面布置圖和儀表箱清冊，定位器類設(shè)備主要利用設(shè)計(jì)院提供的具體位置展開網(wǎng)段的設(shè)計(jì)，圖2給出了此工程汽輪機(jī)側(cè)6 m層儀表箱的平面布置圖，圖中：低加為低壓加熱器；高加為高壓加熱器；汽機(jī)變?yōu)槠啓C(jī)變壓器；照明變?yōu)檎彰髯儔浩鳌?/p>

3工程實(shí)施

3.1技術(shù)交底

在現(xiàn)場工程實(shí)施之前，由設(shè)計(jì)人員對總線網(wǎng)段的設(shè)計(jì)技術(shù)和安裝技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底。通過技術(shù)交底，達(dá)到以下幾個(gè)目標(biāo)：(1)確定FF總線接線盒的具體位置(要求易于維護(hù)，與動(dòng)力電纜等保持安全距離)；(2)確定FF總線接線盒主干電纜的走向(電纜在專用的槽盒內(nèi)，與動(dòng)力電纜等保持安全距離)；(3)FF線纜屏蔽層接地(統(tǒng)一在DCS側(cè)接地，現(xiàn)場接線盒和儀表都不允許接地)；(4)接線的工藝要求(電纜剝開裸露部分長度合適，冷壓處理，網(wǎng)段屏蔽線應(yīng)保證網(wǎng)段內(nèi)連通)。

3.2網(wǎng)段優(yōu)化

網(wǎng)段優(yōu)化主要針對分支電纜超過60 m距離的網(wǎng)段，方法主要有以下幾種：(1)網(wǎng)段調(diào)整，對于冗余儀表，通過網(wǎng)段儀表的重新分配，同時(shí)滿足冗余和距離的要求；(2)設(shè)計(jì)增加串接接線盒，鍋爐房儀表分散且跨度大，總線電纜若全部通過豎井或平臺(tái)橋架走向，分支長度很容易超限，此種情況可以通過增加串接接線盒的方式來解決；(3)設(shè)計(jì)增加直通穿線管或者直通電纜槽盒，汽輪機(jī)房儀表較為密集，個(gè)別儀表雖然距離很近，但中間沒有設(shè)計(jì)電纜槽盒，此種情況可通過增加直通穿線管或直接槽盒來達(dá)到設(shè)計(jì)的距離要求。

3.3施工指導(dǎo)和全過程質(zhì)量監(jiān)督

鑒于國內(nèi)施工單位普遍對總線施工缺乏認(rèn)識(shí)，而總線通信問題大多是由于施工質(zhì)量無法保證導(dǎo)致的[7]，因此，有必要針對總線施工工藝推行全過程質(zhì)量控制，提出具體的質(zhì)量控制點(diǎn)，由監(jiān)理單位對施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督。此工程總線施工質(zhì)量控制點(diǎn)主要有：(1)總線電纜與其他電纜的安全距離；(2)總線電纜接線頭的制作工藝；(3)總線屏蔽與接地[8]。

4總線調(diào)試

4.1單體調(diào)試

總線類變送器在出廠之前已經(jīng)進(jìn)行了嚴(yán)格的校驗(yàn)和標(biāo)定，現(xiàn)場一般無需單獨(dú)校驗(yàn)。液位計(jì)、分析儀表、流量計(jì)等儀表需要根據(jù)現(xiàn)場工藝要求對儀表進(jìn)行設(shè)定和調(diào)試，定位器則需要進(jìn)行自整定[9]。需要注意的是，各類儀表除了完成常規(guī)的各種設(shè)置外，還需要用手操器將儀表內(nèi)的資源塊和傳感器塊全部置于自動(dòng)方式，至此才完成了總線設(shè)備的單體調(diào)試。

4.2系統(tǒng)調(diào)試

調(diào)試過程：設(shè)備匹配，建立連接[10]。在系統(tǒng)調(diào)試前要求施工方將儀表的調(diào)試標(biāo)簽匯總交給DCS調(diào)試方，對于調(diào)試標(biāo)簽上無設(shè)備KKS編碼或者調(diào)試標(biāo)簽遺失的需要用手操器獲得儀表的設(shè)備ID。調(diào)試標(biāo)簽交付調(diào)試方后，由調(diào)試方負(fù)責(zé)完成儀表的組態(tài)和匹配。系統(tǒng)調(diào)試過程中，施工方還需要將設(shè)備單體調(diào)試過程中所設(shè)定的各種參數(shù)提交給DCS調(diào)試方，比如液位計(jì)需要提供單位、測量范圍，定位器需要提供通道等。

此工程在調(diào)試階段參照化工行業(yè)FF總線經(jīng)驗(yàn)[10]，由設(shè)計(jì)方統(tǒng)籌、DCS調(diào)試方和施工單位共同商定工作范圍。施工方負(fù)責(zé)儀表的設(shè)備ID、測量參數(shù)、測定范圍、工程單位；調(diào)試方負(fù)責(zé)輸入輸出功能塊的組態(tài)，建立連接，根據(jù)施工方提供的參數(shù)獲得最終結(jié)果。

4.3通信質(zhì)量檢測

在完成所有網(wǎng)段系統(tǒng)調(diào)試之后，需要調(diào)試人員利用相關(guān)專用工具對總線網(wǎng)段的通信質(zhì)量進(jìn)行全范圍的檢測并出具相關(guān)的通信質(zhì)量檢測報(bào)告。

此工程在系統(tǒng)調(diào)試完成后利用FBT-6對每個(gè)網(wǎng)段的通信質(zhì)量進(jìn)行了檢測——主要檢測網(wǎng)段的電壓、各種噪聲及信號(hào)丟失等，并出具了檢測報(bào)告。

5結(jié)束語

FF總線在國內(nèi)火電行業(yè)已逐漸大規(guī)模應(yīng)用，但相關(guān)的設(shè)計(jì)理論還沒有建立和完善，各參建單位在工程實(shí)施過程中的職責(zé)和工作范圍仍然劃分不清晰，DCS供應(yīng)方軟件組態(tài)和通信質(zhì)量檢測的功能還不夠強(qiáng)大，這些都給FF總線在火電行業(yè)的應(yīng)用帶來了一定困擾，相信隨著更多工程的規(guī)范應(yīng)用，這些問題將得到很好的解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔逸群，顏渝坪，王春利，等.FF和Profibus現(xiàn)場總線在火電廠的應(yīng)用研究[J].熱力發(fā)電，2006(2)：40-44.

[2]卞正崗.在發(fā)電廠建設(shè)中采用基金會(huì)現(xiàn)場總線技術(shù)[J].工業(yè)控制技術(shù),2009(1):27-29.

[3]鐘耀球，張衛(wèi)華.FF總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社,2010.

[4]Emerson Process Management Power&Water Solution Inc.Foundation fieldbus user guide for ovation 3.2 OW320_30[R].USA：Emerson Process Management Power & Water Solution Inc，2009.

[5]曾衛(wèi)東，王春利，顏渝坪，等.大型火電機(jī)組現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討[J].熱力發(fā)電，2010(3)：5-8.

[6]火力發(fā)電廠現(xiàn)場總線安裝技術(shù)導(dǎo)則: DL/T 1212—2013[S].

[7]魏志,蔡霞,鄒躍平.FF現(xiàn)場總線的安裝與調(diào)試[J].自動(dòng)化儀表,2007,28(7):61-66.

[8]劉宇穗，陳勇，李軍.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的屏蔽、接地分析[J].熱力發(fā)電,2009，38(6):88-90.

[9]石洪波，鐘耀球.橫河FF總線定位器YVP110的應(yīng)用[C]//中國有色金屬學(xué)會(huì).中國有色金屬行業(yè)自動(dòng)化儀表學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.長春：東北師范大學(xué)出版社,2011:39-47.

[10]柴占杰.基金會(huì)現(xiàn)場總線儀表與系統(tǒng)的調(diào)試[J].化工自動(dòng)化及儀表，2015(7)：832-834.

(本文責(zé)編：白銀雷)

收稿日期:2016-03-17；修回日期:2016-05-10

中圖分類號(hào)：TM 621

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-1951(2016)05-0008-03

作者簡介：

崔超超(1984—)，男，陜西咸陽人，工程師，從事電廠現(xiàn)場總線與控制技術(shù)方面的研究工作(E-mail:cuichaochao@tpri.com.cn)。