電廠循環(huán)水系統(tǒng)集控優(yōu)化改造

劉 明,宋振華

(1.華電鐵嶺發(fā)電有限責任公司,遼寧 鐵嶺 112000;2.華能呼倫貝爾能源開發(fā)有限公司,內蒙古 呼倫貝爾 021008)

華電鐵嶺電廠4臺300 MW機組為哈爾濱鍋爐廠生產的亞臨界汽包爐燃煤火力發(fā)電機組,于20世紀90年代初正式投入商業(yè)運行。華電鐵嶺電廠循環(huán)水控制系統(tǒng)原設計采用模擬盤的常規(guī)控制方式,經過10多年的運行,其系統(tǒng)可靠性逐年降低,備件昂貴,水資源的使用與調配控制粗放,控制機柜分散,需要人工抄表,需要人工定時巡視處理,已經越來越不適應當前對控制系統(tǒng)高性能、高可靠性、資源節(jié)約、排放控制等要求。因此,對華電鐵嶺電廠一期4臺機組的循環(huán)水控制系統(tǒng)進行一體化的全面改造是非常必要的。改造后的控制系統(tǒng)采用美國MEDICON公司提供的QUANTUM控制系統(tǒng),并運用當前最新PLC控制技術與以太網絡技術相結合,替代原模擬盤控制設備,實現了對循環(huán)水系統(tǒng)集中管理、遠程監(jiān)控、在線實時抄表以及對循環(huán)水資源進行合理調配,大大提高了循環(huán)水系統(tǒng)的可靠性和工作效率。

1 循環(huán)水系統(tǒng)設備概述

鐵嶺電廠一期循環(huán)水系統(tǒng)為采用冷卻塔—再循環(huán)供水系統(tǒng)擴大單元制,循環(huán)水系統(tǒng)主要設備包括循環(huán)水泵、循環(huán)出口液控蝶閥、平板濾網、平面鋼閘板,循環(huán)水管道伸縮節(jié)等。循環(huán)水系統(tǒng)主要向凝汽器和開式循環(huán)水系統(tǒng)提供冷卻水。每臺機組設置2臺循環(huán)水泵、2根來自廠房外的循環(huán)水管道先后經低壓凝汽器和高壓凝汽器排入廠房外的循環(huán)水管。在低壓凝汽器水側進口和高壓凝汽器水側出口的循環(huán)水管道上設有電動蝶閥,以便隔離凝汽器。在凝汽器循環(huán)冷卻水進出口管道上均設有電動蝶閥。8個管道伸縮節(jié)安裝在2臺機組凝汽器進出口循環(huán)水管道上。設置伸縮節(jié)的目的是滿足凝汽器水室的膨脹,補償由此而引起的位移和可能出現的不均勻沉降,同時吸收或消除管道可能出現的振動。

2 循環(huán)水系統(tǒng)集中監(jiān)控與優(yōu)化改造

2.1 控制系統(tǒng)總體改造方案

a. 對電廠4臺循環(huán)水控制系統(tǒng)進行徹底改造。每座涼水塔采用兩套MODICON QUANTUM系列雙機熱備冗余PLC,將取水系統(tǒng)、水預處理、前水池液位及循環(huán)泵系統(tǒng)部件清理等控制整合在一起。PLC分別安裝在各自就地的控制室,主監(jiān)視站設在主控制室,可完成對全部循環(huán)水設備的操作、系統(tǒng)組態(tài)、報警顯示以及數據備份。系統(tǒng)改造后,完全取消原來的手操水位調節(jié)器、就地水位控制裝置、硬手操盤、模擬屏和常規(guī)顯示控制儀表。

b. 利用MODBUS485協(xié)議及TCP/IP協(xié)議,將4臺機組循環(huán)水控制系統(tǒng)聯網監(jiān)控,信息共享,水資源得以合理利用,運行實現統(tǒng)一管理和監(jiān)控。循環(huán)水泵入口閥、出口閥及隔離閥的開關均由電動機控制,并可以實現旁路調節(jié)閥的快開、快關功能。高、低壓旁路控制系統(tǒng)的控制、保護和聯鎖功能在主機的 DCS分散式控制系統(tǒng)中實現一體化控制。

2.2 控制策略實現

a. 取消取水系統(tǒng)儀表盤、硬手操等設備后,其功能均納入到PLC集中控制和管理。被控設備包括3臺取水泵及相應電動碟閥和止回閥、安裝伸縮節(jié)、旋轉濾網、攔污柵、平面剛閘板。3臺取水泵及相應電動碟閥和止回閥及旋轉濾網清洗等全部實現自動程控操作。

b. 取消每臺涼水塔原配套的前池水位手動調節(jié)控制站,循環(huán)水泵、泵出口門、入口門,中間聯絡門等設備的控制臺,在PLC中重新設計控制程序,以達到全面根據機組運行所需要消耗的工業(yè)水量、脫硫水量,調節(jié)前池進水量、前池出水量,杜絕前池自然溢流造成的水資源浪費。

c. 重新設計通信、監(jiān)控程序,增加監(jiān)控總站對循環(huán)水各個子站及所有設備遠程控制與監(jiān)視功能,增加對循環(huán)水實時流量、壓力等重要參數遠程在線監(jiān)測,并根據流量調整循環(huán)水子站的運行方式。

2.3 集中管控功能實現

優(yōu)化改造網絡拓撲結構如圖1所示,實現了對4臺機組循環(huán)水系統(tǒng)所有原設備進行實時監(jiān)視和操作,內容包括循環(huán)水工藝流程顯示、設備狀態(tài)及過程參數監(jiān)視、操作過程顯示、報警顯示、模擬量實時曲線和歷史曲線顯示等。

在遠程工程師站上用iFix3.5組態(tài)軟件實現對系統(tǒng)監(jiān)控畫面的組態(tài),并通過網絡下載傳輸到各操作員站;在遠程工程師站上實現對PLC控制單元的在線或離線編程,并通過網絡下載到各控制單元的CPU中。

圖1 循環(huán)水管控網絡拓撲圖

控制系統(tǒng)改造后,在管控計算機上可以實現按工藝流程對各子系統(tǒng)的所有變量進行分組顯示,有利于運行人員按功能分別監(jiān)視循環(huán)水各子系統(tǒng)內的所有參數和狀態(tài)。所有重要報警信號具備聲音報警功能,當這些報警信號出現時通過音箱發(fā)出連續(xù)聲音提示,當提示音消失后仍通過計算機蜂鳴器繼續(xù)提醒操作員直至該報警被確認。

3 應用情況及效果

華電鐵嶺電廠循環(huán)水控制系統(tǒng)改造工作已全面完成,改造至今,控制系統(tǒng)可用率100%,儀表投入率100%,設備自動投入率100%。由于本次改造均采用易于采購的高穩(wěn)定性的硬件,直接降低了備品配件的費用,特殊進口備品備件的消耗與儲備較改造前相比大幅度降低,系統(tǒng)在整體可靠性、經濟性上均得到了極大提高。

通過對全廠4臺循環(huán)水控制系統(tǒng)的全面改造,實現了全廠循環(huán)水設備 “零”缺陷啟動,“零”缺陷運行,將改造前由于循環(huán)水控制系統(tǒng)故障引起循環(huán)水系統(tǒng)停運次數由2次/年降為0次/年,極大地提高了電廠機組的整體安全穩(wěn)定性,提升了電廠在市場競爭中的競爭力。

華電鐵嶺電廠實施循環(huán)水控制系統(tǒng)改造后,在全部實現原硬回路控制功能的基礎上,利用先進的計算機網絡控制技術將電廠4臺涼水塔控制進行全面優(yōu)化,并實現統(tǒng)一管控。4臺循環(huán)水子系統(tǒng)的全部聯網,消除了自動化孤島現象,合理使用、調配循環(huán)水資源,有效地減少了自然溢流造成的水資源浪費,保護了環(huán)境,為建設資源節(jié)約型企業(yè)作出了貢獻。

4 結束語

華電鐵嶺電廠循環(huán)水控制系統(tǒng)的改造成功,提高了循環(huán)水系統(tǒng)的可靠性,降低了循環(huán)水系統(tǒng)故障次數,保證了機組凝汽器真空等重要參數在安全范圍內運行,為4臺機組的安全穩(wěn)定運行提供了強有力的保障。本次改造的成功經驗也為同類全套引進的循環(huán)水控制系統(tǒng)改造、聯網一體化控制等提供了經驗。