摘 要：結(jié)合神華勝利電廠2×600MW超臨界機(jī)組主輔控系統(tǒng)的工程實(shí)例，介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)程。同時(shí)對(duì)采用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大型火電機(jī)組主輔機(jī)控制的方案做了簡(jiǎn)單介紹。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線；超臨界；設(shè)備管理；DCS 0 前 言 目前廣泛用于火力發(fā)電廠過程控制的系統(tǒng)是分散控制系統(tǒng)（DCS）和可編程控制器（PLC）。80年代末至今，DCS以其先進(jìn)的技術(shù)、豐富的控制功能、友好的人機(jī)界面等優(yōu)勢(shì)，逐步占領(lǐng)了火電廠機(jī)、爐、電主控領(lǐng)域，而PLC則由于其邏輯處理功能強(qiáng)、境適應(yīng)性好、環(huán)系統(tǒng)獨(dú)立性強(qiáng)、采購(gòu)成本較低等特點(diǎn)，成為電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（水、煤、灰）和機(jī)組輔助系統(tǒng)（吹灰、空壓機(jī)等）的首選控制系統(tǒng)。 80年代末期開始發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和產(chǎn)品，以及由此組成的控制系統(tǒng)——現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ield Control System），引發(fā)了自動(dòng)控制領(lǐng)域的革命。開放的、全數(shù)字化和雙向多站的通訊網(wǎng)絡(luò)，與多功能的智能化現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字儀表是FCS的主要特征，它將使自動(dòng)控制系統(tǒng)的效能產(chǎn)生巨大的飛躍。 1 FCS應(yīng)用情況介紹 全面信息化和多層次的自動(dòng)化是今后發(fā)電企業(yè)發(fā)展的方向，建立數(shù)字化電廠是必由之路，而現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)是數(shù)字化電廠的基礎(chǔ)。 近兩年各大發(fā)電集團(tuán)都十分關(guān)注電廠熱控自動(dòng)化新技術(shù)的應(yīng)用和由此產(chǎn)生的巨大效益。華能玉環(huán)電廠、國(guó)華寧海電廠二期、山東鄒縣二期工程、江蘇望亭聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠、江陰夏港電廠、廣東南海石油化工汽電聯(lián)產(chǎn)工程、陜西楊凌熱電廠、山東龍口電廠、廣安電廠、山西平朔電廠、山西漳山電廠等在電廠外圍輔助系統(tǒng)中成功實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的全面應(yīng)用，并在較短時(shí)間內(nèi)完成了安裝、調(diào)試，并很快投入穩(wěn)定可靠運(yùn)行。大量的工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，證明現(xiàn)場(chǎng)總線在電廠輔助生產(chǎn)控制系統(tǒng)中應(yīng)用是完全可行的。 根據(jù)墨西哥Mazatlan電廠的報(bào)導(dǎo)，首臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的1號(hào)單元機(jī)組（158 MW）在1997年3月17日投入運(yùn)行，曾連續(xù)運(yùn)行12個(gè)月無(wú)故障、無(wú)維護(hù)，改善了鍋爐動(dòng)態(tài)的相應(yīng)特性，與分散控制系統(tǒng)（DCS）和可編程控制器（PLC）相比投資節(jié)省了45％，安裝調(diào)試時(shí)間縮短到3周。由于1號(hào)單元機(jī)組的改造獲得成功，該廠緊接著進(jìn)行了2號(hào)單元機(jī)組（158 MW）的改造，2號(hào)單元機(jī)組于1998年2月14日投入運(yùn)行。同1號(hào)單元機(jī)組一樣，這次改造十分成功，不但投資進(jìn)一步節(jié)省，達(dá)到了50％，而且安裝調(diào)試時(shí)間縮短到1周。 德國(guó)尼德豪森（Niederaussem）電廠較全面地使用了現(xiàn)場(chǎng)總線。該廠采用了PROFIBUS-DP和HART-BUS兩種現(xiàn)場(chǎng)總線。整個(gè)系統(tǒng)包括900臺(tái)馬達(dá)、400個(gè)電磁閥、1000個(gè)閥門定位器和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這些智能設(shè)備均通過PROFIBUS-DP與DPU相連。通過采用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了全廠監(jiān)控，提供更加完善有效的設(shè)備診斷功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程編程和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了全廠數(shù)據(jù)的集中管理，使設(shè)備的狀態(tài)檢修成為可能，提供更多的設(shè)備信息使操作和維護(hù)得到優(yōu)化。 墨西哥Mazatlan電廠、德國(guó)尼德豪森電廠K機(jī)組PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線和近期上海賽科工程FF現(xiàn)場(chǎng)總線的全面成功應(yīng)用，大大激發(fā)了國(guó)內(nèi)各發(fā)電集團(tuán)公司和設(shè)計(jì)院應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線的積極性華能國(guó)際為了在國(guó)內(nèi)電站發(fā)電新技術(shù)的應(yīng)用上處于領(lǐng)先地位，著眼于領(lǐng)導(dǎo)先進(jìn)技術(shù)潮流、合理控制工程造價(jià)、全面提升電廠自動(dòng)化水平，在南京金陵電廠2×1000 MW機(jī)組、九臺(tái)電廠2×600MW機(jī)組的設(shè)計(jì)中已經(jīng)把現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)全面應(yīng)用于機(jī)組控制中。 中國(guó)神華能源股份公司希望將神華勝利電廠一期工程（2×660MW機(jī)組）做為試點(diǎn)單位，在主輔機(jī)控制系統(tǒng)中全面選用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，總線其控制規(guī)模遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)外其他應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的電廠。 2 神華勝利電廠應(yīng)用FCS介紹 神華勝利電廠位于內(nèi)蒙錫林浩特。規(guī)劃容量為8臺(tái)600MW機(jī)組，一期工程建設(shè)2×600 MW機(jī)組。由于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的先進(jìn)性可以大量節(jié)省投資和提高機(jī)組運(yùn)行維護(hù)水平，神華集團(tuán)決定在神華勝利電廠主輔控系統(tǒng)中全面選用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，其中總線選用范圍和規(guī)模為當(dāng)前國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的工程應(yīng)用。 2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線在神華勝利電廠的應(yīng)用原則 （1）影響機(jī)組安全運(yùn)行的主機(jī)和主要輔機(jī)的保護(hù)不納入現(xiàn)場(chǎng)總線，如: 鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）； 汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）； 汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）； 旁路控制系統(tǒng)（BPS）； 事故順序記錄（SOE）。 （2）用于聯(lián)鎖保護(hù)的開關(guān)型氣動(dòng)閥門、電磁閥，不納入現(xiàn)場(chǎng)總線。 （3）國(guó)產(chǎn)電動(dòng)門因現(xiàn)場(chǎng)總線接口不完善，且缺乏相應(yīng)的測(cè)試和應(yīng)用實(shí)踐，不納入現(xiàn)場(chǎng)總線。 （4）開關(guān)量?jī)x表，如壓力開關(guān)、液位開關(guān)、溫度開關(guān)等不納入現(xiàn)場(chǎng)總線。 （5）對(duì)于調(diào)節(jié)型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于非重要調(diào)節(jié)回路的，納入現(xiàn)場(chǎng)總線，下列重要回路，采用常規(guī)硬接線＋HART:給水、汽溫、送、引風(fēng)、磨煤機(jī)。 （6）對(duì)于調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于非重要調(diào)節(jié)回路的，納入現(xiàn)場(chǎng)總線，用于重要回路（給水、汽溫、送、引風(fēng)）的，采用硬接線＋現(xiàn)場(chǎng)總線。 （7）對(duì)于開關(guān)型閥門電動(dòng)裝置，用于非重要系統(tǒng)的，納入現(xiàn)場(chǎng)總線；用于重要系統(tǒng)的，通過現(xiàn)場(chǎng)總線完成正常控制功能（或僅采集信息）保護(hù)、聯(lián)鎖功能通過DCS硬接線完成。 （8）主機(jī)/輔機(jī)保護(hù)和重要聯(lián)鎖的信號(hào)保留硬接線。 （9）380V電動(dòng)機(jī)采用現(xiàn)場(chǎng)總線，6kV電動(dòng)機(jī)也納入現(xiàn)場(chǎng)總線。 （10）主機(jī)/輔機(jī)的溫度測(cè)點(diǎn)，采用遠(yuǎn)程I/O。 （11）僅用于監(jiān)視的測(cè)量信號(hào)，采用現(xiàn)場(chǎng)總線。 （12）廠用電電源系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線。 （13）閉環(huán)控制功能和功能組順序控制邏輯在控制器中完成。 （14）空冷島變頻器在采用特殊的干擾隔離措施后也采用現(xiàn)場(chǎng)總線。 2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線在神華勝利電廠的初步方案 （1）主控系統(tǒng)應(yīng)用方案 神華勝利電廠主控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、旁路控制系統(tǒng)（BPC）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）、給水泵汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（MEH）、電氣控制系統(tǒng)（ECX）等各項(xiàng)控制功能，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行至關(guān)重要，而且實(shí)時(shí)性、可靠性要求最高。采用國(guó)外著名品牌的、具有現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)工程業(yè)績(jī)的DCS/FCS,可保證現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)能如期、可靠地投入運(yùn)行，最大限度地降低工程風(fēng)險(xiǎn)。 （2）輔控系統(tǒng)應(yīng)用方案 在神華勝利電廠輔助控制系統(tǒng)——鍋爐補(bǔ)給水、外水網(wǎng)、凝結(jié)水、燃料網(wǎng)、灰/渣網(wǎng)及脫硫控制應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。采用快速工業(yè)以太網(wǎng)連接鍋爐補(bǔ)給水、外水網(wǎng)、凝結(jié)水、燃料網(wǎng)、灰/渣網(wǎng)和脫硫控制系統(tǒng)，輔控室集中監(jiān)控。在輔控監(jiān)控網(wǎng)采用的是成熟的網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為：全廠外圍各個(gè)控制系統(tǒng)先匯集到各自的子網(wǎng)，然后子網(wǎng)再接人全廠輔網(wǎng)的核心交換機(jī)，整個(gè)輔控網(wǎng)絡(luò)由冗余的雙星型結(jié)構(gòu)構(gòu)成。輔網(wǎng)中心配置了數(shù)據(jù)服務(wù)器、SIS接口服務(wù)器、仿真接口服務(wù)器和操作員站/工程師站等設(shè)備，以滿足電廠全廠輔控的要求。 3 結(jié)束語(yǔ) 雖然神華勝利電廠在電廠主輔系統(tǒng)全面應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線還處在設(shè)計(jì)和招標(biāo)階段，但是，合理規(guī)劃電廠的自動(dòng)化和信息化架構(gòu)，降低工程造價(jià)、提高電廠自動(dòng)化和信息管理水平，以實(shí)事求是和積極的科學(xué)態(tài)度應(yīng)對(duì)新技術(shù)帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)應(yīng)該是從事電力建設(shè)人員需具備的良好職業(yè)素質(zhì)和技術(shù)素養(yǎng)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已基本成熟，應(yīng)抓住當(dāng)前大好的電力建設(shè)機(jī)遇，認(rèn)真學(xué)習(xí)、努力掌握現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、積極穩(wěn)妥地解決工程應(yīng)用中存在的問題，投資方、建設(shè)方以及設(shè)計(jì)院均要轉(zhuǎn)變觀念，同設(shè)備供應(yīng)商一道推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠的應(yīng)用，受享新技術(shù)革命帶來(lái)的效益和成果。神華勝利電廠在主輔系統(tǒng)全面應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)必將給火電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及提高管理水平、建設(shè)信息化的電廠帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的效益。 參考文獻(xiàn): [1]韓璞．火力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控與監(jiān)測(cè)．北京：中國(guó)水利電力出版社，2005． [2]顏渝坪，崔逸群，王春利，等．火電廠現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用．中國(guó)電力，2007,40（3）． [3]崔逸群，顏渝坪，王春利，等．FF與Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線在火電廠的應(yīng)用研究．熱力發(fā)電，2006，（2）． [4]周明．現(xiàn)場(chǎng)總線控制．北京：中國(guó)電力工業(yè)出版社，2001． [5]王慧鋒，何衍慶．現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006． [6]沈軍，杭衛(wèi)華，梁曉叢．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用．電力信息化，2008，6（6）． 詳情請(qǐng)點(diǎn)擊：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在大型火電機(jī)組主輔控系統(tǒng)中的應(yīng)用探討