黃冬蘭，莊續(xù)奎

(1.廣東省電力設計研究院，廣東 廣州 510663；2.珠海橫琴熱電有限公司，廣東 珠海 519015)

隨著國家能源政策的調(diào)整以及節(jié)能環(huán)保要求的進一步提高，大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組在國內(nèi)掀起了新一輪的建設高潮。僅廣東地區(qū)今年就有至少5個以上的燃機項目即將或已經(jīng)開始建設。

燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的全廠控制系統(tǒng)較常規(guī)電廠控制系統(tǒng)有其特點：一方面涉及的系統(tǒng)和設備的數(shù)量及IO點數(shù)較常規(guī)電廠少很多，另一方面由于燃氣輪機本身控制的特殊性，其控制系統(tǒng)一直都是由燃氣輪機廠家配套提供，而主廠房其余設備通常納入業(yè)主單獨采購的控制系統(tǒng)進行控制。此外，各輔助車間大多通過獨立的輔助車間控制網(wǎng)進行控制。由此造成了全廠多套控制系統(tǒng)并存、軟硬件復雜多樣的局面。在多個控制系統(tǒng)存在的情況下，各控制系統(tǒng)互相之間需要通過硬接線、通訊接口來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，從而造成全廠控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、可靠性低、系統(tǒng)集成度低、維護和操作困難等種種問題。

為了避免上述問題，需要在建設之初就對全廠的控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。

1 全廠控制系統(tǒng)優(yōu)化方案

1.1 全廠控制系統(tǒng)一體化

以往電廠控制系統(tǒng)中，輔助車間多采用PLC進行控制，形成獨立的輔助車間控制網(wǎng)，與機組DCS之間的信息共享性差。

隨著分散控制系統(tǒng)(DCS)價格的降低，以及環(huán)境適應能力的提高，輔助車間應用DCS進行控制的案例已經(jīng)越來越多，例如北侖港電廠2×1000MW機組、國華寧海電廠4×600MW機組、內(nèi)蒙古達旗電廠2×600MW機組、廣東梅縣荷樹園寶麗華二期2×300MW機組(CFB)以及越南冒溪電廠等，都是全廠采用DCS進行控制。

輔助車間采用DCS一體化控制，面臨的主要問題是實施過程中的配合及進度控制。一方面，DCS廠家以往大多沒有輔助車間系統(tǒng)設計的經(jīng)驗，在組態(tài)方面可能會有不足，另一方面，由于各輔助車間投運的時間不同，對于DCS系統(tǒng)的采購及供貨也會造成一定的影響。

燃機電廠較普通燃煤電廠在這方面更加有優(yōu)勢。燃機電廠輔助車間較常規(guī)燃煤機組少很多，沒有常規(guī)電廠的輸煤系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)以及除渣系統(tǒng)等，主要的輔助車間為水系統(tǒng)各個車間，相關的配合工作較常規(guī)燃煤電廠少很多，這使得燃機電廠輔助車間控制系統(tǒng)實現(xiàn)與DCS一體化更加方便可行。

采用全廠DCS一體化控制系統(tǒng)，不僅可實現(xiàn)硬件的統(tǒng)一，減少備品備件及維護工作量，而且為實現(xiàn)全廠管控一體化提供了可能性。

1.2 主網(wǎng)輔網(wǎng)一體化

以往電廠控制系統(tǒng)設計一般按照主廠房和輔助車間控制系統(tǒng)相互獨立考慮，一方面是為了系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加清晰，另一方面也是為了減少相互之間的干擾，避免出現(xiàn)誤操作的情況。

隨著技術的發(fā)展，DCS的規(guī)模以及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)都得到了優(yōu)化。目前大多數(shù)DCS的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)都是可以平行連接的。主廠房控制系統(tǒng)網(wǎng)絡和輔助車間控制網(wǎng)絡可以連接成一個大的全廠控制網(wǎng)絡，實現(xiàn)信息的共享，相互之間可以通過軟件閉鎖避免誤操作。

2 優(yōu)化后控制系統(tǒng)的特點及發(fā)展方向

2.1 優(yōu)化后控制系統(tǒng)的特點

根據(jù)以往工程的實施經(jīng)驗，優(yōu)化后的控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

(1) 減少了硬接線和通訊接口，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為提高了全廠自動化程度奠定了基礎。

例如機組自啟停功能的實施過程中，由于很多邏輯和相關信號在調(diào)試期間才能最終確定，而此時控制系統(tǒng)硬件和電纜均已安裝完畢，要增加硬接線信號非常困難。采用一體化的控制系統(tǒng)后，信息高度共享，這類問題就可以得到很好的解決。

(2) 軟硬件的統(tǒng)一

全廠控制系統(tǒng)一體化的實現(xiàn)，使得全廠的軟硬件都可以統(tǒng)一，減少了備品備件種類。采用通用的配置工具和診斷工具，可以簡化對運行、維護人員的培訓。各類操作員站、工程師站、歷史站等，也可避免重復配置，降低了電廠建設投資。

(3) 提高自動化水平，減員增效

通用操作員站畫面整合了全廠設備信息，信息量豐富，在邏輯自動化程度較高的情況下，通過1個操作員即可監(jiān)控整臺機組，可大大減少機組運行人員的數(shù)量。

西班牙巴塞羅那某燃機電廠全廠定員只有不到40人，正常情況兩臺機組集控室內(nèi)僅2人～3人負責完成全廠設備的監(jiān)控，自動化水平很高，得益于該廠全廠控制系統(tǒng)的一體化。

(4) 集中報警

全廠報警信息和SOE 信息均可以集中顯示，所有控制設備的時間標簽一致，在出現(xiàn)事故時，可以迅速準確地調(diào)用報警和SOE 數(shù)據(jù)進行事故分析。

2.2 一體化控制系統(tǒng)發(fā)展方向

由于現(xiàn)階段，燃氣輪機均為進口設備，其控制系統(tǒng)也由主機廠配套提供。而全廠的其他設備的控制系統(tǒng)則由業(yè)主招標采購，很難保證機組控制系統(tǒng)與燃機控制系統(tǒng)采用同樣的硬件。在目前這種情況下最好能采取由燃機控制系統(tǒng)廠家或機島供貨商統(tǒng)一提供全廠的控制系統(tǒng)的操作方式。這種操作方式也會帶來一些新的問題，比如燃機控制系統(tǒng)廠家對全廠其他系統(tǒng)不了解，在工程建設的各個階段會存在大量的配合和協(xié)調(diào)工作，由此可能對工程的進度和質(zhì)量造成一定的影響。

燃機本體控制系統(tǒng)的情況與汽機DEH的情況有些類似，以往DEH也是汽機廠供的專用系統(tǒng)，比較難與DCS形成一體化。但是近幾年，隨著DCS硬件的完善以及汽機廠對DEH控制系統(tǒng)的深入了解，目前國內(nèi)三大主機廠的DEH基本都能做到和DCS采用同樣的硬件，形成一體化的控制系統(tǒng)。

期望在不久的將來，隨著我國對引進的燃機技術的消化以及DCS系統(tǒng)的完善，可以實現(xiàn)燃機控制系統(tǒng)與機組DCS的一體化。

3 實施過程中應注意的問題

采用一體化設計時，輔助車間DCS一般與主廠房DCS一起打包采購，由于部分輔助車間例如鍋爐補給水處理車間一般先于主廠房投產(chǎn)，因此DCS的招標時間較常規(guī)設計需要提前。在這種情況下，會存在一定的風險，在招標時應預估足夠的IO點數(shù)量，同時在簽訂DCS技術協(xié)議時應協(xié)商好在實施過程中產(chǎn)生硬件變化情況下的解決辦法。

此外，由于DCS廠家對于輔助車間系統(tǒng)的工藝流程不太了解，在組態(tài)及調(diào)試過程中需要輔助車間工藝設備供貨商提供一定的協(xié)助和配合，因此在輔助車間設備招標時應寫清楚相關要求，避免現(xiàn)場出現(xiàn)問題影響工程進度和質(zhì)量。

4 某聯(lián)合循環(huán)機組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

廣東省某2×390MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組燃機為GE公司9FA級燃機，燃機控制系統(tǒng)采用GE公司MARK VIe控制系統(tǒng)，除燃機以外的全廠系統(tǒng)及設備采用DCS一體化控制系統(tǒng)進行控制。

全廠各輔助車間，包括原水預處理、鍋爐補給水、廢水處理、天然氣調(diào)壓站、空調(diào)系統(tǒng)等全部采用DCS進行控制。

單元機組控制系統(tǒng)與兩機公用系統(tǒng)以及輔助車間控制系統(tǒng)全部采用DCS，相互連接組成一個大的全廠控制網(wǎng)，各系統(tǒng)之間設置軟件閉鎖，避免出現(xiàn)誤操作的可能。

由于所有系統(tǒng)掛接在全廠控制系統(tǒng)網(wǎng)絡上，提高了各系統(tǒng)之間的信息共享性，而且也方便以后電廠擴建時進行系統(tǒng)的擴展。

該工程DCS已經(jīng)通過招標進行采購，比較遺憾，無法與燃機控制系統(tǒng)實現(xiàn)一體化。目前暫定通過OPC接口與機組DCS進行通訊。

5 結(jié)語

燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠控制系統(tǒng)優(yōu)化設計方案在技術上是可行的，但在實施過程中要精心設計，工程建設各方要全力配合，才能真正得到順利實施。

全廠控制系統(tǒng)優(yōu)化對于節(jié)省投資、提高全廠自動化水平、減少檢修維護工作量等都非常有利。

控制系統(tǒng)的優(yōu)化是一項復雜而細致的工作，也是儀表與控制專業(yè)的關鍵技術之一?？刂葡到y(tǒng)的好壞直接決定機組的控制水平，影響機組的運行效果。隨著越來越多的燃機項目的獲批，新一輪的建設高峰已經(jīng)來臨，在燃機電廠的設計階段，就要勇于創(chuàng)新，對全廠控制系統(tǒng)進行充分的優(yōu)化，以期最大程度的提高自動化水平，同時降低電廠建設投資，節(jié)約運行維護成本，減少檢修工作量。

[1]周小力．燃機控制系統(tǒng)優(yōu)化與改進 [J]．燃氣輪機技術，2008，(2)．

[2]管志龍，范小江．重型燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電廠全廠一體化控制應用[J]．燃氣輪機技術，2011，(1)．