多因素催生火電廠(chǎng) 自動(dòng)化產(chǎn)品升級

   【導讀：自2002年我國實(shí)行“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競價(jià)上網(wǎng)”，發(fā)電廠(chǎng)開(kāi)始作為一個(gè)獨立企業(yè)，直接參與市場(chǎng)競爭。**生產(chǎn)、經(jīng)濟高效是企業(yè)追求的*高目標，電廠(chǎng)自動(dòng)化成為這些發(fā)電廠(chǎng)達到這一目標的必要手段。如今，我國幾乎所有火電廠(chǎng)都安裝了集散控制系統（DCS）。然而，隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結構的調整，火電廠(chǎng)對自動(dòng)化產(chǎn)品又提出了新的要求?！?/span>

　　現場(chǎng)總線(xiàn)是火電廠(chǎng)自動(dòng)化一大趨勢

　　作為目前*新型的控制系統，現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統（FCS）是對傳統DCS產(chǎn)品的升級，是一種全計算機、全數字、雙向通信的新型控制系統，將會(huì )給火電廠(chǎng)**經(jīng)濟運行及提高治理水平帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的效益。

　　“現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在火電廠(chǎng)的應用在我國還僅處于試點(diǎn)階段，試點(diǎn)多為在火電廠(chǎng)部分領(lǐng)域的應用。如2006年投運的采用Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的華能玉環(huán)電廠(chǎng)4×1000?MW超超臨界燃煤機組水處理控制系統。”中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)董景辰介紹說(shuō)，全部采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的電廠(chǎng)目前正在籌備之中，位于吉林省，將采用進(jìn)口設備。

　　而我國目前現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統也有了進(jìn)一步發(fā)展。2010年3月，西安熱工院承擔的“自主知識產(chǎn)權的電站現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS165的研究和開(kāi)發(fā)”通過(guò)驗收，該系統開(kāi)創(chuàng )了國內自主、獨立研發(fā)Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)主站系統的開(kāi)端。“在FCS165系統的研發(fā)過(guò)程中，我們考慮到國內DCS的應用情況，在使用常規DCS的基礎上加入Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。因此，FCS165既不是單純的DCS也不是完全的FCS，可以說(shuō)是DCS向著(zhù)FCS的過(guò)度。” 西安熱工研究院有限公司現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)部工程師崔逸群如是解釋。

　　據介紹，該系統已在華能金陵電廠(chǎng)2臺1000?MW超超臨界機組的凈水和廢水車(chē)間穩定運行了一年兩個(gè)月，2010年9月后，華能秦嶺電廠(chǎng)2臺600?MW機組的主控和輔控將使用這套系統。

　　與傳統DCS傳輸模擬信號不同，FCS通道傳出的是全數字量信號，極大地提高了現場(chǎng)信息化的水平，實(shí)現的控制也更豐富；而且還可以實(shí)時(shí)診斷各儀表儀器的工作質(zhì)量，減少現場(chǎng)運行和維護工作量。

　　然而，由于用戶(hù)對FCS在經(jīng)濟性，**性等諸多方面還存在疑慮，目前的應用情況并不樂(lè )觀(guān)。“一方面，國內FCS起步較晚，整體技術(shù)比國外落后，尤其是在主站系統方面，國內的儀器儀表大都無(wú)法實(shí)現批量生產(chǎn)，國外產(chǎn)品價(jià)格較高，從而限制了我國FSC的應用。另一方面，穩定運行和**生產(chǎn)是電廠(chǎng)的首要考慮的因素，在目前第四代DCS系統穩定運行的前提下，很多電廠(chǎng)不愿意更換控制系統，這也是造成FCS應用面臨阻力的主觀(guān)因素所在。”崔逸群道出了個(gè)中原因。

　　他同時(shí)強調，FCS信號傳輸的通訊速率和執行效率很高，在整個(gè)閉環(huán)回路中完成控制指令的過(guò)程和DCS相比不存在延遲和效率低下；為了提高**性，現場(chǎng)總線(xiàn)對執行機構和電動(dòng)馬達等重要設備數據傳輸全部采用冗余Profibus-DP通訊接口，保證主站和從站之間通訊數據冗余。

　　但目前應用于我國試點(diǎn)工程的FCS還不是真正意義上的現場(chǎng)總線(xiàn)，杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司副總經(jīng)理孟天林告訴記者，對于以提高機組運行效率、煤耗降低為首要任務(wù)的火電廠(chǎng)而言，現在還不是推廣FCS的好時(shí)機。據了解，雖然FCS從概念上來(lái)講是對DCS的升級，但由于目前應用于試點(diǎn)工程的FCS只有占傳輸量40%的模擬量采用現場(chǎng)總線(xiàn)，另外60%的開(kāi)關(guān)量還需要傳統DCS來(lái)控制，而且造價(jià)要比傳統DCS高。“等到FCS的應用真正成熟，技術(shù)管理更簡(jiǎn)捷，價(jià)格也有所降低時(shí)，國產(chǎn)系統再考慮跟進(jìn)也未嘗不可。”他說(shuō)。

　　可以肯定的是，盡管在國內外將現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統應用在火電廠(chǎng)的例子并不多，但作為一種未來(lái)發(fā)展趨勢，掌握相關(guān)技術(shù)和設備制造能力的重要意義不言而喻，我國已經(jīng)搶占了先機。

　　**政策護航電廠(chǎng)自動(dòng)化發(fā)展

　　在自動(dòng)化產(chǎn)品之于火電廠(chǎng)越來(lái)越重要的今天，火電廠(chǎng)對自動(dòng)化產(chǎn)品的**性也提出了新的要求。

　　“在功能**方面，我國即將出臺的火電廠(chǎng)設計規范規定，電廠(chǎng)中鍋爐和汽輪機的保護系統必須采用獲得整體**等級認證的系統，要求達到**等級SIL3。這是一個(gè)新規定，控制系統制造商和儀表制造商都要作出相應的調整來(lái)適應這一新情況。” 董景辰告訴記者。

　　新規定對鍋爐和汽輪機保護系統的**等級認證要求也對相關(guān)企業(yè)提出了新的挑戰。SIL3等級已經(jīng)是一個(gè)較高的要求。過(guò)去這部分功能是由DCS系統完成，新規定一旦出臺，沒(méi)有經(jīng)過(guò)**認證的DCS系統就不能包括這部分功能，要改為采用專(zhuān)門(mén)的**保護系統（EDS），例如Triconex系統、HIMA系統等。如果想繼續采用DCS系統來(lái)實(shí)現，則國內DCS的制造商需要就此做相應的技術(shù)改進(jìn)，對系統進(jìn)行**等級檢測，取得認證之后才能使用。

　　“**等級認證過(guò)程是非常嚴格的，需要從系統的設計開(kāi)始貫徹一系列**的要求，貫穿整個(gè)設計、制造和維護過(guò)程。如果DCS系統沒(méi)有通過(guò)認證，電廠(chǎng)就只能購買(mǎi)達到要求的專(zhuān)業(yè)保護系統產(chǎn)品，這樣會(huì )增加電廠(chǎng)控制系統整體構架的復雜性。目前在2009年開(kāi)始的試點(diǎn)項目中所用的保護系統采用的還是國外產(chǎn)品。”董景辰介紹說(shuō)。

　　提高自動(dòng)化產(chǎn)品的響應速度

　　“隨著(zhù)我國節能減排工作的不斷深入，火電廠(chǎng)在**穩定運行的前提下開(kāi)始追求高效經(jīng)濟運行，如何通過(guò)對火電廠(chǎng)自動(dòng)化產(chǎn)品的優(yōu)化控制，使機組更經(jīng)濟、更優(yōu)化地運行是目前用戶(hù)關(guān)心的主要問(wèn)題，也是火電廠(chǎng)自動(dòng)化產(chǎn)品面臨的重要課題。”孟天林指出。

　　對此，董景辰表示贊同，并指出，通過(guò)控制系統實(shí)現能耗下降，也是一個(gè)電廠(chǎng)核心競爭力的體現。

　　而在智能電網(wǎng)概念如火如荼的大背景下，發(fā)電環(huán)節的智能化也呼之欲出。“之所以智能電網(wǎng)的建立會(huì )對火電廠(chǎng)產(chǎn)生影響，原因就在于隨著(zhù)新能源的發(fā)展，在電網(wǎng)中接入如風(fēng)能、太陽(yáng)能等不穩定電源時(shí)，會(huì )對電網(wǎng)造成很大的沖擊，因此要配備具有一定調節能力的電廠(chǎng)作為補充，配套調峰。這項任務(wù)交給了火電。”董景辰強調。

　　據了解，一般情況下，火電廠(chǎng)是利用汽機的蓄能功能來(lái)調節負荷，而快速調節負荷變化就需要突然加大蒸汽流量，來(lái)釋放蓄能。但由于汽機蓄能是有限的，而且不能持續釋放，如果依靠增加鍋爐供熱來(lái)增加蓄能，需要對煤粉加熱燃燒，這個(gè)過(guò)程勢必比較漫長(cháng)，因此目前火電機組的負荷響應能力相對較差。據了解，火電的調節范圍為額定輸出的30%~90%，一般*低為50%，否則會(huì )對整個(gè)系統的運行產(chǎn)生危險。

　　“機組負荷快速變化有很多制約因素，現在已經(jīng)有企業(yè)在研究電力控制方案，以期改善控制策略提高火電機組快速調峰的能力”。董景辰補充說(shuō)。

　　采訪(fǎng)結束時(shí)，董景辰還對致力于火電廠(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)的企業(yè)提出了更高的期望，“現場(chǎng)總線(xiàn)系統和**是火電廠(chǎng)自動(dòng)化的兩大趨勢，相關(guān)企業(yè)要改變以往只研究自動(dòng)化系統的研發(fā)路子，逐漸轉向研究火電廠(chǎng)自動(dòng)化整體解決方案，也就是說(shuō)研究如何將系統與控制策略相結合，適應快速調整負荷等新的需求。與此同時(shí)，儀器儀表廠(chǎng)商也要注重提高產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和穩定性，爭取走**路線(xiàn)，做**產(chǎn)品，進(jìn)入服務(wù)大電廠(chǎng)的主流市場(chǎng)。”