Ovation操作系統(tǒng)在珠海電廠脫硫的應(yīng)用

廣東省粵電集團(tuán)有限公司珠海發(fā)電廠 朱松濤

0.引言

自從工業(yè)革命以后，人類社會(huì)發(fā)生了翻天覆地的改變，生活水平顯著提升的同時(shí)，環(huán)境污染問(wèn)題也隨之而來(lái)。近年來(lái)，我國(guó)霧霾天氣頻繁發(fā)生，酸雨、沙塵暴等極端天氣的發(fā)生頻率逐漸增加，對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重影響，其中形成酸雨的罪魁禍?zhǔn)妆闶嵌趸?，因此現(xiàn)代大型火力發(fā)電廠都必須進(jìn)行煙氣脫硫才能排放。珠海電廠在脫硫工作中，引入了上海Ovation操作系統(tǒng)，以保證設(shè)備穩(wěn)定高效運(yùn)行。

1.電廠脫硫工藝流程

在珠海電廠的脫硫工藝中，主要采用強(qiáng)制氧化的濕式石灰石-石膏法。將電廠在燃燒后產(chǎn)生的煙氣，經(jīng)GGH降溫后從下部進(jìn)入吸收塔，與塔上部噴淋層噴出的循環(huán)吸收漿液滴形成逆向接觸吸收，使二氧化硫與漿液中的碳酸鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣。同時(shí)，利用氧化風(fēng)機(jī)為吸收塔中的漿液注入空氣，促進(jìn)亞硫酸鈣氧化生成硫酸鈣。經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)生的石膏漿液以通石膏排出泵輸送至脫水系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)兩級(jí)脫水處理產(chǎn)生的石膏排入石膏倉(cāng)，以待回收利用。煙氣系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將沒(méi)有經(jīng)過(guò)脫硫處理的原煙氣引入到吸收塔內(nèi)部，對(duì)經(jīng)脫硫處理后的凈煙氣經(jīng)GGH加熱從煙囪處排出[1]。

2.Ovation操作系統(tǒng)配置

珠海電廠脫硫控制系統(tǒng)采用了艾默生過(guò)程控制有限公司的Ovation操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用高速度、高可靠性、高開(kāi)放性的通訊網(wǎng)絡(luò)，具有多任務(wù)、多數(shù)據(jù)采集的控制能力。系統(tǒng)利用當(dāng)前最新的全局分布式數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)系統(tǒng)組態(tài)，將功能分散到多個(gè)可以并列運(yùn)行的獨(dú)立站點(diǎn)，而不是集中到一個(gè)中央處理器上，從而避免了意外事件影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。考慮到FGD裝置與工藝系統(tǒng)特征，根據(jù)物理分散功能集中原則，設(shè)計(jì)出脫硫分散控制系統(tǒng)FGD-DCS，也就是本文所要研究的Ovation操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能為數(shù)據(jù)的采集和處理、順序控制、連鎖保護(hù)、信息記錄與查詢等，控制范圍主要包括脫硫煙氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、脫硫電氣系統(tǒng)。

在系統(tǒng)配置方面主要分為三個(gè)操作員站和一個(gè)工程師站，其中三臺(tái)操作員站設(shè)置在集控室脫硫控制臺(tái)，分別對(duì)應(yīng)兩臺(tái)機(jī)組脫硫煙氣吸收系統(tǒng)和脫硫公用系統(tǒng)，主要用于設(shè)備啟停、運(yùn)行監(jiān)視、事故處理等。工程師站設(shè)置在熱工脫硫工程師站，主要用于程序開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)編輯、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)組態(tài)等功能[2]。

3.Ovation操作系統(tǒng)的主要模塊功能

3.1 數(shù)據(jù)處理模塊

該系統(tǒng)的主要作用在于對(duì)所有對(duì)脫硫系統(tǒng)相關(guān)的信號(hào)以及設(shè)備狀態(tài)等進(jìn)行連續(xù)采集，為工作人員的正確操作提供真實(shí)可靠的運(yùn)行信息，保障總體系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并且對(duì)煙氣脫硫各個(gè)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括煙氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)等。如果系統(tǒng)中某個(gè)參數(shù)超限，可以及時(shí)響起警報(bào)，使操作員第一時(shí)間得到提示信息，并作出及時(shí)反應(yīng)。

3.1.1 顯示模塊

對(duì)系統(tǒng)中的LCD字符、圖像信息等進(jìn)行綜合顯示，保障每個(gè)畫(huà)面都能夠?qū)γ摿驈U水處理變量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。將Ovation系統(tǒng)中的全部過(guò)程點(diǎn)進(jìn)行顯示，包括數(shù)值、狀態(tài)、高低限等。同時(shí)根據(jù)運(yùn)行要求，還提供趨勢(shì)圖，并且提供各個(gè)子系統(tǒng)的流程圖，工作人員可以操縱鼠標(biāo)和鍵盤，對(duì)畫(huà)面中的被控設(shè)備進(jìn)行人為控制，將運(yùn)行設(shè)備的最新?tīng)顟B(tài)在流程圖上體現(xiàn)出來(lái)，如若程序中斷，則會(huì)立即進(jìn)行報(bào)警，并且將故障點(diǎn)顯示出來(lái)。

3.1.2 記錄模塊

定期對(duì)脫硫系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行記錄，在系統(tǒng)每小時(shí)的工作以后，將以小時(shí)為時(shí)間單位，提供200個(gè)預(yù)選變量記錄。同時(shí)，對(duì)運(yùn)行人員的操作情況進(jìn)行性記錄，主要記錄控制室中人員的所有項(xiàng)目操作以及操作時(shí)間，這樣做有利于對(duì)人員的操作意圖進(jìn)行分析，總結(jié)出機(jī)組故障產(chǎn)生的原因。另外，對(duì)脫硫事件順序進(jìn)行記錄，時(shí)間分率超過(guò)1ms，128點(diǎn)高速順序事件記錄。事件順序記錄包括文字描述、測(cè)點(diǎn)狀態(tài)、校正時(shí)間。

3.1.3 性能計(jì)算模塊

該模塊的主要作用是為工作人員提供可靠的參數(shù)，使脫硫效率間的偏差被控制在合理的范圍內(nèi)，對(duì)Ovation系統(tǒng)性能進(jìn)行長(zhǎng)期記錄，并對(duì)其經(jīng)濟(jì)與維護(hù)性進(jìn)行分析，模塊主要計(jì)算的內(nèi)容包括：脫硫率、耗水量、耗電率、石灰石用量、石膏產(chǎn)量、廢水排放量等。在對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行判斷中，主要包括該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)。在變負(fù)荷運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)按照其穩(wěn)定工況的計(jì)算值，將其不穩(wěn)定狀態(tài)標(biāo)記出來(lái)，并且利用測(cè)量?jī)x表對(duì)結(jié)果進(jìn)行定量分析，進(jìn)而提升計(jì)算的精確度[3]。

3.2 順序控制模塊

3.2.1 基本要求

在脫硫公用系統(tǒng)中主要由微處理器組成的各個(gè)子系統(tǒng)，在子系統(tǒng)之中按照Ovation系統(tǒng)規(guī)定的相關(guān)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。在整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，脫硫裝置的運(yùn)行將隨著鍋爐的狀態(tài)而隨之改變。保障脫硫系統(tǒng)能夠滿足負(fù)荷變化，并且保障其正常運(yùn)行狀態(tài)。在脫硫公用系統(tǒng)當(dāng)中，所有子系統(tǒng)設(shè)計(jì)均應(yīng)遵守“獨(dú)立完整”原則，以此來(lái)保障數(shù)據(jù)通訊信息交換量得到有效降低。在冗余組態(tài)系統(tǒng)中，一旦局部出現(xiàn)故障問(wèn)題，則不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全構(gòu)成威脅，并且將不良影響控制在最低狀態(tài)。在該系統(tǒng)中具備聯(lián)鎖保護(hù)功能，能夠避免系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)、錯(cuò)誤動(dòng)作的發(fā)生，并且在工藝設(shè)備安全運(yùn)行的情況下時(shí)，能夠使實(shí)驗(yàn)、維護(hù)、校正的脫硫效率達(dá)到最佳狀態(tài)。

當(dāng)Ovation系統(tǒng)處于強(qiáng)制閉鎖、超弛作用下時(shí)，系統(tǒng)對(duì)影響部分進(jìn)行跟蹤，并且不會(huì)再受到積分作用。當(dāng)這種超弛作用消除以后，系統(tǒng)將處于平衡狀態(tài)，并且恢復(fù)正常運(yùn)行，在這一過(guò)程中，將不受到任何裝置的控制。一旦出現(xiàn)違背邏輯、錯(cuò)誤等動(dòng)作，將會(huì)立即發(fā)出警報(bào)信息，并且探索和挖掘粗產(chǎn)生各種類型超弛作用的影響因素。

3.2.2 具體功能

按照煙氣脫硫系統(tǒng)中的相關(guān)工藝要求，在Ovation系統(tǒng)中的控制子回路。（1）脫硫率控制。根據(jù)凈煙氣含硫量和原煙氣中SO2濃度，并且通過(guò)吸收塔漿液PH值疊加校正以后進(jìn)行設(shè)置石灰石供漿量，通過(guò)與實(shí)際供漿量對(duì)比后，將結(jié)果輸送到主控器當(dāng)中，進(jìn)行修正處理之后輸出石灰石供漿閥開(kāi)度，并且與設(shè)定值之間進(jìn)行對(duì)比分析，從而達(dá)到自動(dòng)控制脫硫率的目的。（2）石灰石漿液制備系統(tǒng)。根據(jù)石灰石漿液箱液位自動(dòng)控制濕磨啟停，通過(guò)濕磨進(jìn)水量、石灰石給料機(jī)的給料量進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，并且對(duì)石灰石漿液箱漿液密度進(jìn)行有效控制。（3）脫水啟停。根據(jù)吸收塔密度自動(dòng)啟停脫水系統(tǒng)，通過(guò)控制壓力調(diào)節(jié)閥開(kāi)度自動(dòng)調(diào)整石膏旋流站進(jìn)口壓力，以達(dá)到良好的脫水效果。

3.3 連鎖保護(hù)模塊

3.3.1 驅(qū)動(dòng)級(jí)模塊

在脫硫系統(tǒng)當(dāng)中，主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、電磁閥、加熱器等部分，因此在對(duì)驅(qū)動(dòng)級(jí)進(jìn)行控制和設(shè)置時(shí)，保護(hù)信號(hào)權(quán)限應(yīng)高于手動(dòng)命令，并且具備自動(dòng)命令的優(yōu)先權(quán)，避免多種命令的同時(shí)出現(xiàn)，并且對(duì)影響設(shè)備安全的指令進(jìn)行閉鎖，防止出現(xiàn)誤操作問(wèn)題。如若其中出現(xiàn)保護(hù)跳閘問(wèn)題，則在故障問(wèn)題沒(méi)有得到有效解決之前，不會(huì)合閘。為任一驅(qū)動(dòng)控制模件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制前，需要對(duì)其內(nèi)部與外部的各項(xiàng)功能進(jìn)行診斷，包括電壓、電流、溫度、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。6KV開(kāi)關(guān)柜與400V馬達(dá)控制中心中擁有低電壓過(guò)電流速斷保護(hù)，并與Ovation系統(tǒng)相連接，能夠快速跳開(kāi)異常工況的馬達(dá)。

3.3.2 功能級(jí)模塊

該模塊的主要功能為滿足工藝操作流程的脫硫系統(tǒng)，將必要的斷點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，經(jīng)過(guò)工作人員的操作以后，對(duì)部分相關(guān)信息進(jìn)行認(rèn)證，使Ovation系統(tǒng)停止運(yùn)行。一旦其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行，并且將故障固定在當(dāng)前存在的程序中，直到故障問(wèn)題被徹底解決才會(huì)使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

3.3.3 子組級(jí)模塊

在Ovation系統(tǒng)中，子組級(jí)控制主要是以輔機(jī)為主的啟?？刂疲凑障嚓P(guān)工藝系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)啟停進(jìn)行操作，根據(jù)具體的實(shí)際需求，按照運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)。控制系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障時(shí)，將使該程序自動(dòng)停止運(yùn)行，并且直至故障完全消除以后，才開(kāi)始繼續(xù)運(yùn)行。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在于火力發(fā)電的過(guò)程中，二氧化硫的排放量有嚴(yán)格的限制，煙氣脫硫顯示至關(guān)重要。Ovation系統(tǒng)在珠海脫硫工藝中的應(yīng)用，使得經(jīng)濟(jì)性與脫硫效率均得到顯著的提升，并且該系統(tǒng)融合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技和通訊術(shù)，對(duì)軟件與硬件進(jìn)行一體化完善，進(jìn)而達(dá)到友好和諧的人機(jī)界面，并且具備高速數(shù)據(jù)處理能力與強(qiáng)大的控制性能，為應(yīng)用與擴(kuò)展帶來(lái)極大的便利，將其作為脫硫控制系統(tǒng)，能夠顯著提高脫硫系統(tǒng)工作效率，促進(jìn)珠海電廠持續(xù)健康發(fā)展。

[1]張曉春.分散控制系統(tǒng)在煙氣脫硫工程中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016(11):268-269.

[2]白東海,孫昌雯,趙軼彥.Ovation分散控制系統(tǒng)在超臨界機(jī)組脫硫工程中的應(yīng)用[J].山西電力,2015(06):64-66.

[3]白克強(qiáng),劉知貴,陳思海,王小紅.分散控制系統(tǒng)在煙氣脫硫自動(dòng)化工程中的應(yīng)用[J].西昌學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,22(04):37-40.