電氣自動化系統(tǒng)在煙氣脫硫工程中的應(yīng)用

馮振龍

【摘 要】社會的不斷發(fā)展，帶動了經(jīng)濟水平的進(jìn)步，同時推動了人們生活水平質(zhì)量的提高，用電需求不斷增長的同時對綠色節(jié)能發(fā)電的呼聲也越來越高，電氣自動化系統(tǒng)在煙氣脫硫工程中的應(yīng)用是新時期火電廠實現(xiàn)節(jié)能綠色生產(chǎn)的重要措施?；诖耍疚膶﹄姎庾詣踊到y(tǒng)在煙氣脫硫工程中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的分析和探究，以期為火電廠的煙氣脫硫工程管理提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化系統(tǒng);煙氣脫硫工程;應(yīng)用

引言

為了適應(yīng)社會發(fā)展與火電廠自身建設(shè)過程中控制二氧化硫的基本需求，我國在積極推進(jìn)脫硫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在整體大環(huán)境的支持下，當(dāng)今單機容量200MW及以上火電機組的脫硫系統(tǒng)控制逐漸實現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)（DCS）的應(yīng)用，但因其實踐過程中側(cè)重于設(shè)備控制，進(jìn)行電器系統(tǒng)自動化裝置及數(shù)字化繼電保護(hù)的過程中是以硬接線方式介入，導(dǎo)致電氣系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用過于落后，在機電一體化的發(fā)展應(yīng)用中存在一定缺陷，基于環(huán)境的整體要求，就需對具體應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)分析研究，以最大化確保電氣自動化系統(tǒng)與煙氣脫硫工程應(yīng)用現(xiàn)代化需求相一致。

1煙氣脫硫工程中的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

煙氣脫硫工程的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)主要有三個部分構(gòu)成，即主控層、通訊層和設(shè)備層，其中現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有開放式分層結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。其中設(shè)備層主要是由眾多的保護(hù)裝置和自動化裝置構(gòu)成的，能夠獨立完成測量、控制、保護(hù)和通信等基本功能，設(shè)備層的裝置數(shù)量較多，并且利用現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行連接。而通信層則是整個系統(tǒng)構(gòu)成的關(guān)鍵，包括了通信處理機、集線器和監(jiān)控服務(wù)器等設(shè)備。主控層是對整個系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用的操作層面。

2電氣自動化系統(tǒng)在煙氣脫硫工程中的硬接線方式

2.1 硬接線方式結(jié)構(gòu)

電氣信息通過硬接線接入DCS（圖1）。接入信息主要包括開關(guān)量輸入（DI）、開關(guān)量輸出（DO）和模擬量輸入（AI），接入方式為空接點和4～20mA直流信號。采用硬接線方式后，通過DCS的CRT實現(xiàn)了電氣相關(guān)信息的顯示報警與電氣設(shè)備的控制調(diào)節(jié)，有效地提高了整個電氣控制系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時擴大了DCS的控制范圍，實現(xiàn)了機電系統(tǒng)的一體化運行和監(jiān)控。

2.2硬接線方式的優(yōu)勢體現(xiàn)

煙氣脫硫電氣自動化系統(tǒng)采用硬接線方式的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，電氣量D模件應(yīng)用設(shè)備集中布置的方式，使得煙氣脫硫管理更加的便捷、有效，能夠為相關(guān)設(shè)備的運行提供安全、良好的運行環(huán)境。其次，硬接線方式相對比較簡易，信號傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)環(huán)節(jié)比較少，較好的保護(hù)了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，具有反應(yīng)快、可靠性高的優(yōu)勢。另外，在硬接線方式下，電氣自動化系統(tǒng)電纜通過一次性敷設(shè)即可完成，既能夠保證接線的準(zhǔn)確率，又能夠降低事故發(fā)生的概率，確保煙氣脫硫自動化系統(tǒng)的整體運行效率。

2.3硬接線接入方式的不足

DCS的配置比較多：大量的機柜、變送器、連接電纜、D卡件等，而且施工相對復(fù)雜，接入成本很明顯偏高;火電廠用電系統(tǒng)是采用微機化綜合保護(hù)測控裝置，并完成了電氣系統(tǒng)電壓、電流等的直接采樣，對精度與硬件要求高，測控程序繁瑣;DCS需要的信息量較大，首先要通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電流、電壓等的傳輸，然后分析出與電量、功率、保護(hù)信息等信息量，工程量也大，而且容易出現(xiàn)遺漏和偏差;DCS對電氣測點有一定的限制，導(dǎo)致具體運行中電氣系統(tǒng)的許多功能難以有效的實現(xiàn)，比如故障的分析、診斷、定值管理、經(jīng)濟性分析等，都會直接影響到整體運行管理水平。

3硬接線與通信方式

針對于硬接線方式所存在的不足，尤其是信息監(jiān)測功能的缺陷，在不斷的研究中，開始嘗試通過通信方式取代硬接線來更好的發(fā)揮應(yīng)用效能。近年來隨著科學(xué)技術(shù)與電氣自動化的不斷改善，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在工廠自動化、變電站自動化及DCS等電力自動化的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為現(xiàn)代化環(huán)境下的脫硫電氣系統(tǒng)用聯(lián)網(wǎng)方式介入DCS的技術(shù)提供了經(jīng)驗，電氣系統(tǒng)自動控制裝置和繼電保護(hù)的微機化也為電氣系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的接入DCS提供了很好的條件。

3.1硬接線+通信方式結(jié)構(gòu)

為了克服硬接線方式的不足，特別是對于接入DCS用于監(jiān)測功能的信息，考慮采用通信方式取代硬接線很有必要。近年來，以現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在工廠自動化、變電站自動化及DCS等電力自動化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為脫硫電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)接入DCS提供了經(jīng)驗。電氣系統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動控制裝置的微機化也為電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)接入DCS提供了條件。硬接線+通信方式的ECS一般采用分層分布體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分為站控層、通信層和間隔層3層。站控層一般采用客戶服務(wù)器的分布式結(jié)構(gòu)，由服務(wù)器、操作員工作站、維護(hù)工作站和通信網(wǎng)關(guān)等組成，構(gòu)成電氣系統(tǒng)監(jiān)控、管理和與DCS等自動化系統(tǒng)互聯(lián)的中心，雖然電氣系統(tǒng)的大量信息通過通信方式接入DCS，但主要用于監(jiān)控功能。硬接線+通信方式的ECS第一次把網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用引入脫硫電氣監(jiān)控系統(tǒng)，使DCS中電氣信息的接入模式發(fā)生了很大變化，電壓、電流、功率、電量和保護(hù)動作信號等大量信息通過通信方式接入DCS，僅與工藝聯(lián)鎖和控制相關(guān)的開關(guān)量輸入、輸出還保留硬接線。

3.2硬接線與通信方式的應(yīng)用優(yōu)勢

取消了硬接線接入所需的大量元件與材料，應(yīng)用成本較低;接入DCS的信息數(shù)量與投資無關(guān)，且信息全面，具有極強的信息系統(tǒng)擴展性;綜合保護(hù)裝置能夠最大化的實現(xiàn)廠用系統(tǒng)電能計量的高精度性，且無需針對性的進(jìn)行電能表的單獨配置，并能夠在網(wǎng)絡(luò)通信的作用下實現(xiàn)自動抄表功能;電氣系統(tǒng)后臺有追憶事故、分析錄波、防誤閉鎖、保護(hù)定值管理等比較復(fù)雜的電氣管理和維護(hù)方面的工作，促使電氣系統(tǒng)自動化水平得到很大幅度提升。

4電氣自動化系統(tǒng)在煙氣脫硫工程中的全通信方式

目前CSPA-2000電氣自動化系統(tǒng)在煙氣脫硫工程中的應(yīng)用是全通信方式的重要體現(xiàn)之一。CSPA-2000系統(tǒng)具有大型實時監(jiān)控軟件平臺，能夠在通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)支持下對煙氣脫硫系統(tǒng)進(jìn)行智能裝置分層綜合保護(hù)，從而確保CSPA-2000應(yīng)用系統(tǒng)的全開放，與集散控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的融合，實現(xiàn)火電廠自動化生產(chǎn)系統(tǒng)與煙氣脫硫自動化系統(tǒng)的整合。全通信方式在煙氣脫硫自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠充分利用自動化系統(tǒng)現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡(luò)通信之間的優(yōu)勢，通過通信系統(tǒng)內(nèi)部的IEC協(xié)議將集散控制系統(tǒng)與電氣監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接，從而實現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)的煙氣脫硫工程應(yīng)用的全覆蓋應(yīng)用。

在全通信方式的系統(tǒng)技術(shù)支持下，通信管理能夠有效融合脫硫工藝的過程對系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)配置，從而實現(xiàn)通信管理機制與脫硫工藝之間的一一對應(yīng)通信管理。另外，在實踐應(yīng)用中，脫硫工藝中的電動機綜保裝置數(shù)量比較少，并且全部采用雙網(wǎng)通信的方式，具有很高的信息通信時效性和可靠性。

結(jié)語

電廠電氣自動化實現(xiàn)了對高、低壓電氣設(shè)備電氣參數(shù)實時監(jiān)測和安全監(jiān)控，有效地提高運行安全性和可靠性，保證供電電能質(zhì)量;運行人員具有了對電氣系統(tǒng)參數(shù)集中監(jiān)視和控制的手段，并與電氣防誤操作相結(jié)合，減少了值班人員，改善了運行人員的工作條件，滿足了電廠綜合運行管理功能。

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（作者單位：冀中能源峰峰集團(tuán)九龍矸石熱電廠）