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簡(jiǎn)介
山東章丘發(fā)電有限責(zé)任公司坐落在龍山文化的發(fā)祥地和女詞人李清照的故鄉(xiāng)，廠區(qū)地勢(shì)平坦，運(yùn)輸方便，資源豐富，地理位置*。
2001年12月，山東電源開(kāi)發(fā)股份有限公司、章丘市供電公司、濟(jì)南魯源電力工程有限公司、濟(jì)南市能源投資有限責(zé)任公司分別以70%、15%、10%、5%的出資比例成立“山東章丘發(fā)電有限責(zé)任公司”。公司規(guī)劃設(shè)計(jì)容量3270MW。一期工程2×135MW燃煤凝汽式發(fā)電機(jī)組分別于2002年9月27日和2002年12月31日移交試生產(chǎn)，創(chuàng)下了山東電網(wǎng)同類型機(jī)組一年雙投的新記錄；取得了全國(guó)同期同類型機(jī)組工程總造價(jià)和單位千瓦造價(jià)zui低的好成績(jī)，跨入了人均擁有容量和單位千瓦機(jī)組創(chuàng)利稅zui高的*行列，達(dá)到了機(jī)組投產(chǎn)與廠區(qū)綠化、竣工決算、環(huán)保驗(yàn)收同步的標(biāo)準(zhǔn)要求。目前公司正在進(jìn)行二期工程2×300MW機(jī)組的籌劃和三期4×600MW機(jī)組的前期規(guī)劃工作。
2002年12月29日，中國(guó)華電集團(tuán)公司成立，山東電源開(kāi)發(fā)股份有限公司移交中國(guó)華電集團(tuán)公司管理，山東章丘發(fā)電有限責(zé)任公司因此成為中國(guó)華電的控股企業(yè)，公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)由山東電源開(kāi)發(fā)股份有限公司負(fù)責(zé)管理。
二、一期工程SUPMAX分散控制系統(tǒng)運(yùn)用概況
公司規(guī)劃設(shè)計(jì)容量3270MW，一期工程兩臺(tái)135MW燃煤凝汽式發(fā)電機(jī)組于2002年建成投產(chǎn)，二期工程兩臺(tái)300MW機(jī)組計(jì)劃于2005年底和2006年7月投產(chǎn)發(fā)電，三期工程4臺(tái)600MW機(jī)組計(jì)劃“十一五”建成投產(chǎn)，其中一期DCS系統(tǒng)采用上海自動(dòng)化儀表股份有限公司DCS公司自行研制開(kāi)發(fā)的SUPMAX分散控制系統(tǒng)。
三、SUPMAX分散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
該廠應(yīng)用的SUPMAX DCS控制系統(tǒng)大致可分為七個(gè)控制功能組，其中包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、鍋爐保護(hù)系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、汽輪機(jī)電調(diào)控制系統(tǒng)以及吹灰程控系統(tǒng)。該分散控制系統(tǒng)不僅包括DCS的基本功能DAS、MCS、FSSS、SCS，還將DEH系統(tǒng)、循環(huán)水泵房系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)全部納入DCS系統(tǒng)監(jiān)視范圍，控制領(lǐng)域幾乎涵蓋了機(jī)、電、爐所有核心設(shè)備的控制，特別是將電氣設(shè)備的操作納入DCS進(jìn)行控制，在國(guó)內(nèi)135MW機(jī)組中尚屬。
3.1 SUPMAX分散控制系統(tǒng)硬件組成及特點(diǎn)
3.1.1硬件系統(tǒng)
章丘電廠一期2×135MW工程單元機(jī)組DCS系統(tǒng)采用單域設(shè)計(jì)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)有控制柜19面，繼電器柜4面，電源柜一面，六個(gè)操作員站，一個(gè)工程師站，一個(gè)歷史數(shù)據(jù)站，2臺(tái)服務(wù)器，4臺(tái)打印機(jī)以及相應(yīng)的通訊系統(tǒng)。
3.1.2 模件特點(diǎn)
該系統(tǒng)單元機(jī)組AI模件1225點(diǎn)，DI模件1752點(diǎn)，AO模件2203點(diǎn)，DO模件1116點(diǎn)。
a. 所有模件均采用固態(tài)電路、標(biāo)準(zhǔn)化、模件化和插入式結(jié)構(gòu)，并有標(biāo)示I/O狀態(tài)的LED指示和診斷顯示。
b. 模件的插拔均有導(dǎo)軌和聯(lián)鎖，以免造成損壞或故障，模件的編址不受在機(jī)柜內(nèi)的插槽位置影響。
c. 機(jī)柜內(nèi)的模件能帶電插拔而不損壞，且不影響其他模件正常工作。在誤加250V直流電壓或交流峰-峰電壓時(shí)，不損壞系統(tǒng)。輸入、輸出通道及其工作電源互相隔離。
d. 模件的種類較少，尺寸規(guī)格符合標(biāo)準(zhǔn)。
e. I/O處理系統(tǒng)均為智能化，以減輕控制系統(tǒng)的處理負(fù)荷，I/O處理系統(tǒng)本身能完成掃描、數(shù)據(jù)整定、數(shù)字化輸入和輸出、線性化、熱偶冷端補(bǔ)償、過(guò)程點(diǎn)質(zhì)量判斷、工程單位換算等功能。
f. 模擬量輸入信號(hào)每秒至少掃描和更新4次，數(shù)字量輸入信號(hào)每秒至少掃描和更新10次，SOE輸入信號(hào)的分辨率小于1毫秒。
g. 模件提供熱偶、熱阻及電流信號(hào)的開(kāi)路、短路以及輸入信號(hào)超出工藝可能范圍的檢查功能，功能在每次掃描過(guò)程中完成。冗余輸入的熱偶、熱阻、變送器信號(hào)的處理由I/O模件來(lái)完成，單個(gè)模件故障，不引起設(shè)備的故障或跳閘。
h. 輸入模件都采取防抖動(dòng)濾波處理，并自動(dòng)進(jìn)行周期性零飄和增益的校正。
3.1.3 I/O模件類型及特性
a. 模擬量輸入SM313，zui大輸入阻抗為250歐姆，并提供直流24V電源；
b. 模擬量輸出SM322，電流或電壓可選，具有驅(qū)動(dòng)回路阻抗大于600歐姆的負(fù)載能力，系統(tǒng)提供24VDC的回路電源；
c. 數(shù)字量輸入SM331 負(fù)端接至隔離地，系統(tǒng)提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入接點(diǎn)的查詢電壓；
d. 數(shù)字量輸出SM332 模件采用點(diǎn)隔離輸出，隔離電壓大于250V，能直接驅(qū)動(dòng)控制用的電動(dòng)機(jī)或中間繼電器；
e. 熱電阻（RTD）輸入SM316 有直接接受三線制的Cu50、Ｐt100等類型的熱電阻的能力，并提供電源；
f. 熱電偶輸入SM314，能直接接受分度號(hào)為E、K型熱電偶型號(hào)，熱電偶在整個(gè)工作段的線性化，在過(guò)程站內(nèi)完成而不需通過(guò)數(shù)據(jù)通訊總線。
3.1.4處理器模件（DPU）特點(diǎn)
每臺(tái)單元機(jī)組DCS系統(tǒng)共設(shè)有#1-#2電氣DPU，#3-#6鍋爐控制DPU ，#7吹灰控制DPU，#8-#9 FSSS控制DPU ，#10-#13汽機(jī)控制DPU，#14 DEH控制DPU 。
a. 處理器模件各司其職，提高了系統(tǒng)的可靠性，處理器模件使用I/O處理系統(tǒng)采集的過(guò)程信息來(lái)完成模擬控制和數(shù)字控制；
b. 處理器模件元器件標(biāo)示清晰，并帶有LED自診斷顯示；
c. 處理器模件的RAM，有電池作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的后備電源，電池的更換不影響模件的工作；
d. 某一個(gè)處理器模件故障，不影響其他處理器模件的運(yùn)行，數(shù)據(jù)通訊總線故障時(shí)，處理器模件能繼續(xù)運(yùn)行；
e. 對(duì)某一個(gè)處理器模件的切除、修改或投運(yùn)，均不影響其他處理器模件的運(yùn)行；
f. 執(zhí)行機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)和重要的模擬量控制功能的控制器如電氣、FSSS、汽機(jī)、鍋爐等采用冗余配置，一旦某個(gè)工作的處理器模件發(fā)生故障，系統(tǒng)能自動(dòng)地快速切換至冗余處理器模件，并在操作員站報(bào)警。對(duì)于順序控制如吹灰系統(tǒng)，由于驅(qū)動(dòng)級(jí)硬件和軟件可獨(dú)立于上一級(jí)工作，控制器不冗余配置；
g. 冗余配置的處理器模件與系統(tǒng)均有并行的接口，，均能接受系統(tǒng)對(duì)它們進(jìn)行組態(tài)和組態(tài)修改，處于后備狀態(tài)的處理器模件，能不斷更新其自身獲得的信息；
h. 電源故障屬系統(tǒng)的可恢復(fù)性故障，一旦重新受電，處理器模件能自動(dòng)恢復(fù)正常工作而無(wú)需運(yùn)行人員干預(yù)。
3.1.5系統(tǒng)通訊特點(diǎn)
系統(tǒng)通訊從上到下分為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。zui上層采用符合TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)，波特率為100Mbps，連接操作員站、工程師站、管理計(jì)算機(jī)等，是實(shí)現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道；中間層采用10Mbps以太網(wǎng)冗余網(wǎng)絡(luò)，連接操作站與控制站，傳輸各種實(shí)時(shí)信息；底層網(wǎng)絡(luò)為控制站內(nèi)部網(wǎng)，符合IEEE802.4協(xié)議。
SUPMAX單域中間層控制網(wǎng)zui多帶18個(gè)，其具體特點(diǎn)如下：
拓?fù)湟?guī)范；總線型結(jié)構(gòu)
傳輸方式：曼徹斯特編碼方式
通訊控制：IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議
傳遞速率: 10Mbps/100Mbps
通訊介質(zhì):星型連接,配有源HUB
通訊距離:zui大2km
3.1.6系統(tǒng)供電特點(diǎn)
a. 系統(tǒng)接受電氣專業(yè)送來(lái)的兩路交流220V，50hz單相電源，其中一路來(lái)自UPS，一路來(lái)自廠用電。
b. 系統(tǒng)在每個(gè)機(jī)柜和站內(nèi)配置冗余電源切換裝置。
c. 對(duì)柜內(nèi)用電裝置，I/O模件、DPU 、通訊模件和變送器等都提供冗余的電源。
d. 變送器供電回路具有單獨(dú)的熔斷器，并具有斷電報(bào)警和過(guò)載保護(hù)措施。
3.1.7系統(tǒng)軟件
Windows NT平臺(tái)，進(jìn)口Cilect流程圖制作軟件，Supview操作界面；軟件組態(tài)靈活、功能完善、易于修改和擴(kuò)展、便于調(diào)試。
3.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及應(yīng)用情況
一期工程的DCS系統(tǒng)，通過(guò)自儀股份DCS公司現(xiàn)場(chǎng)工程師、山東電力研究院和電廠人員的共同努力，兩臺(tái)機(jī)組調(diào)試運(yùn)行都比較順利，熱控保護(hù)投入率達(dá)到，DCS系統(tǒng)的自動(dòng)可投入率達(dá)到。從調(diào)試和運(yùn)行情況來(lái)看，SUPMAX控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)基本滿足了DCS所應(yīng)具有的控制功能，自動(dòng)控制效果比較理想。
一期工程的每臺(tái)機(jī)組共設(shè)有45套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。機(jī)爐協(xié)調(diào)控制采用了DEB400即機(jī)爐兩側(cè)的能量平衡原理控制汽機(jī)調(diào)門和給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)，同時(shí)具有一次調(diào)頻、AGC及快速甩負(fù)荷功能。由于機(jī)組的DEH（即汽輪機(jī)電調(diào)控制）也采用了SUPMAX控制系統(tǒng)，整套機(jī)組在機(jī)、爐的協(xié)調(diào)控制方面更具有一體性。
DCS控制中的鍋爐保護(hù)系統(tǒng)（即FSSS系統(tǒng)）具備有MFT、OFT（即主燃料或燃油故障保護(hù)停爐）、油槍的啟停、油泄漏試驗(yàn)、爐膛吹掃等功能。從調(diào)試運(yùn)行的情況來(lái)看,系統(tǒng)軟硬件動(dòng)作正確可靠，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行起到了保障作用。
汽輪機(jī)的電調(diào)控制系統(tǒng)（即DEH系統(tǒng)）與DCS系統(tǒng)采用了一體化設(shè)計(jì)方案,沒(méi)有出現(xiàn)通訊等問(wèn)題，證明SUPMAX系統(tǒng)能夠達(dá)滿足DEH系統(tǒng)的控制要求。
吹灰程控系統(tǒng)一般由吹灰器廠家配套的PLC設(shè)備進(jìn)行控制,一期工程的吹灰器程控納入DCS系統(tǒng)中,事實(shí)證明此種方案是可行的,DCS系統(tǒng)在軟件編程方面與PLC系統(tǒng)相比更具靈活性和可操縱性,給運(yùn)行和檢修人員帶來(lái)了方便。
工程電氣系統(tǒng)的重要斷路器及刀閘的保護(hù)和控制也都進(jìn)入DCS,用程控實(shí)現(xiàn)了對(duì)勵(lì)磁和同期裝置的控制，這也是本工程DCS系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)。
順序控制系統(tǒng)（即SCS系統(tǒng)）涉及的設(shè)備較多,控制對(duì)象包括風(fēng)機(jī)、泵類、閥門等重要輔機(jī)設(shè)備,SUPMAX系統(tǒng)能夠滿足系統(tǒng)的各種邏輯要求。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（即DAS系統(tǒng)）在一期工程中的應(yīng)用也是比較成功的,能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)各種參數(shù)的特性和精度要求。
事故追憶系統(tǒng)（即SOE系統(tǒng)）對(duì)事件記錄的分辨率達(dá)到了1ms。同時(shí)在報(bào)警和趨勢(shì)方面SUPMAX系統(tǒng)的功能也是完善的,在歷次的事故追憶中提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
SUPMAX系統(tǒng)在軟、硬件方面具有以下一些特點(diǎn)：
1） 硬件齊全可靠。該系統(tǒng)的輸入輸出模件品種齊全，能夠滿足電廠的調(diào)節(jié)控制要求。設(shè)備的可靠性較高，故障率極低。模件的熱插拔功能,在設(shè)備系統(tǒng)維護(hù)上極其方便，實(shí)用性較好。其于兩位式設(shè)備控制的BCM模件和用于DEH控制的測(cè)速模件的精度和使用性較好。
2） 軟件組態(tài)功能十分強(qiáng)大。通過(guò)組態(tài)可以方便地根據(jù)工程要求設(shè)計(jì)程序,基本滿足電廠提出的功能要求。
3） 系統(tǒng)具有較好的開(kāi)放性。一期工程中的現(xiàn)場(chǎng)巡測(cè)系統(tǒng)和鍋爐風(fēng)粉效率的性能計(jì)算系統(tǒng)都具有不同的通訊規(guī)約, SUPMAX系統(tǒng)通過(guò)編制不同的通訊程序較好地完成了通訊。