行
业
产
品
功
能
北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/3/7 11:50:05
近年来，随着改革开放的日益深入，国民经济发展水平不断提高。经济发展，电力先行。为使企业满足发展要求，很多行业纷纷新建或改扩建自备电站，并且，随着企业规模的增大，电厂机组容量也日趋扩大。
企业自备电站的建设，给电力设计市场带来机遇。这使得电力工程设计人员有更多的机会与条件同非电力系统行业充分接触。我院近年陆续承担了多项涉及煤矿、石化、造纸等系统外行业自备电站新建或改、扩建工程的设计。由于每个行业都有各自特点，对于电厂运行要求不尽相同，如何作好设计工作，是每个设计人员都会面临的问题，本文结合东莞海龙纸业有限公司#5机工程的一些具体设计情况，谈几点体会。
一、工程简介
东莞海龙纸业有限公司#5机组是外资独资企业东莞海龙纸业有限公司自备电站机组的一部分。规划容量为3×50MW燃煤脱硫抽汽供热机组，母管制运行。本期建设一台，其中公用系统按规划容量设计。锅炉为武汉锅炉厂生产的WGZ280／9.8.1型高温高压、自然循环、燃煤固态排渣炉，全钢结构，露天布置。轻油点火及助燃，油枪采用机械雾化。汽轮机为南京汽轮机发电机厂生产的C50-8.83／0.648型50MW单抽凝汽式汽轮机，电液调节系统。发电机为南京汽轮机发电机厂生产的QF-60-2.10.5型空冷60MW汽轮发电机。无刷励磁系统。钢球磨中间储仓式热风送粉系统，每台炉配置2台筒形钢球磨煤机，2台皮带给煤机，2台排粉机及12台叶轮给粉机。给煤机及给粉机采用变频调速。平衡通风系统，每台炉配送风机2台，引风机2台，均为离心风机，空预器为管式。回热系统配置3台低压加热器，2台高压加热器，1台除氧器，1台汽封加热器。1台鼓泡除氧器。公用系统配置2台减温减压器。本期工程向同期新建的造纸车间提供0.648MPa、227℃、150t/n的低压蒸汽；电力自用，不与地方电网连接。
二、具体设计
1.控制方式的确定
由于本工程规划容量为3×50MW机组，主汽及给水系统为母管制。根据工程实际，在方案设计阶段，与热机等相关专业配合确定炉、机、电集中控制，控制室采用三机一控的方案。控制室布置在本期机组#5炉和下期机组#6炉之间，经论证布局合理，可行，并据此设计几种控制室布置方案推荐给业主。但是业主看过后提出：三机一控方式固然合理，但本期工程仅建设1台，其余2台机组建设日期尚无定论，从私营企业经营角度来看，不希望为下期牺牲很大的成本与空间，既不产生利润，又造成资金闲置。因此，宁可待下期工程上马时重新再建控制室，而坚持采用一机一控的方式。对于我们提出母管制运行方式存在不同机组间机、炉交叉运行的工况，一机一控不利于三台机组协调控制时。业主认为这可以通过运转人员在三个控制室之间频繁地交换信息，增大其劳动强度将此问题解决，另一方面，本期工程炉、机匹配，暂按单元制控制方式运行也可保证机组安全运行。在业主再三坚持下，我们满足其要求，最终确定控制方式为炉、机、电集中控制，控制室为一机一控。取消电气主控楼，锅炉、汽轮机、发电机、除氧给水、减温减压、消防水泵、循环水泵等系统集中到一个控制室进行统一监控，便于全厂运行调度管理。集控室位于运转层B-C框架#4～#6柱之间。电子设备间分为#1及#2两个。#l电子设备间紧邻集控室位于#3，4柱之间，所有DCS及相关机柜都布置在此，工程师站设在#1电子设备间内。#2电子设备间位于运转层两炉之间处，电源分配柜，热工配电箱等以及电气二次的设备布置于此。
2.控制水平的确定
采用什么样的控制水平，对电厂的运行及管理起着至关重要的作用，决定着电厂的效率和效益。工程设计，首先应充分听取和尊重业主的意见，但是不应盲从，我们必须从设计的角度给予综合考虑和评判，这样才能设计出令业主满意的成品。本上程控制水平的最终确定经历了颇为曲折的过程。
在方案确定阶段，业主在会议纪要里明确指出，本工程采用常规仪表盘的控制方式。对此，我们感到为难。当今，随着计算机技术的飞速发展，控制理论的成熟和控制方式的更新，DCS无论在安全可靠性还是实用性等方面都有很大提高，随着DCS在全国各类电厂的成功应用，电厂自动化控制水平有了本质性的提高，DCS分散控制系统已成为电厂设计的首选。以III型仪表为主的常规仪表盘的控制方式随着时代的发展和科技的进步，在现代化新建电厂中已难觅踪迹，正在被DCS所取代。国内许多早期建造的以常规盘控制为主的电厂都已经或正在进行着DCS改造。海龙纸业规模庞人，资金雄厚，造纸生产线全部为国外进口先进设备，采用先进的控制方式，但自备电站控制水平如此低，令人不解。本着为业主服务，对业主负责的态度，我们就此问题与业主展开专门讨论，将DCS控制从
可操作性、可靠性、稳定性及经济性等方面与仪表盘控制作了比较，明确其优势及合理性，希望业主听取意见改变思想。
然而，作为一个方案的提出，业主必然也有其原因，分析如下：
(1)由于电站只作为纸厂一个提供工业抽汽的辅助车间，相对于整个纸厂的投资仅是一小部分，纸厂上层决策人员对此并未引起足够的重视，在讨论中我们得知：该公司#l～#4机组的控制采用的就是常规仪表盘，对这种控制方式，运行人员非常熟练，加之运行未出现过问题，所以，本台机组顺其自然地采用原有控制水平。
(2)由于该企业性质决定了所有员工都是在为老板打工，工作上如有差错便可能面临着处罚甚至被解聘的危险。该企业明确规定，无论何时，供汽不能中断，纸厂的利润都是以分钟来计算的。由于电站故障造成生产损失，任何员工都无法承受。运行人员宁可选择最熟悉的操作方式，确保自己在上作中不出错，而没时间理会此种运行方式是否合理与先进。因此，基层具体工作人员为自身利益也极力推荐常规仪表盘。
(3)非电力系统行业在自备电站的控制方面，对DCS的了解可能不深，去不同电厂考察DCS运行情况，关心的不是DCS控制系统如何经济、合理、可控，而是想了解其发生多少事故，停几次机等等，将其故障情况片面夸大，造成对DCS的可靠性产生怀疑而对其不信任。
另外，培训运行人员熟练操作DCS需要很长一段时间，脱产学习与该企业用人原则相左；企业必将为此招聘熟练的DCS操作人员替代无用武之地的常规仪表运行人员，造成他们对DCS的抵触；对DCS控制理论利控制方式的方式的不解，易产生对常规仪表的依赖，难以对先进生产方式有认同感，工作中害怕出现操作上的失误而面临处罚解聘的现实等因素等等都造成具体上作人员对DCS的抵触。
针对以上业主宁愿放弃DCS而考虑常规仪表控制方式的种种原因。我们与业主进行了深入细致的沟通，从DCS软硬什配置，电厂运行的安全性、可靠性、易操作性的实例，到DCS投资及控制室布置等方面与常规仪表盘作出比较。经过几次专题论证，业主终于被我们说服了，并明确表示，#5机工程在控制水平上与前4台机组相比要有提高。决定对机组控制采用DCS分散控制系统。但同时提出另一要求，为确保运行可靠，在DCS出现死机时，为能维持其正常运行，要增加足够多的后各手操。对于这项决定，我们同样坚决反对。既然已经决定整个系统采用DCS控制，就完全没有必要增加足够的后备手操，这首先还是对DCS分散控制系统的不信任，害怕DCS系统会出现问题影响生产，仍寄希望于传统的常规盘控制理论与方式。事实证明，DCS对机组监控覆盖面日趋完善，而且机组控制
室人机界面的设计也已经发生了深刻的变化，常规仪表加硬手操的监控模式已被取消，取而代之的是大屏幕、CRT操作员站加软手操。
业主提出"保留部分后备手操以备DCS系统失灵时用以维持机组止常运行"的要求，我们经过论证后认为存在以下几个问题：
(1)不符合《火力发电厂设计技术规程》(DL5000-2000)12.9.4条款关于后备手操设置原则，我们只能按该条款设计确保机组紧急安全停机的必要后备手操。
(2)控制室面积增大。无后备手操DCS方式设计，50MW机组单元控制室面积需要16×8=128m2：保留部分后备手操的DCS控制方式设计，控制室面积最少需要24×8=192m2，控制室位于B-C框架内，这使得控制室显得拥挤狭长，不方便运行。另外也给
主体专业整体布置带来不便。
(3)工程造价大大提高。
(4)安全性没有保证。由于增设常规仪表，无形中增加事故点。机组需要整体协调
控制，只保留部分操作不能保证机组在DCS失控情况下完全安全运行。此时能做的只有安全停机。
(5)运行手段混乱，在运行人员习惯了以CRT和键盘为中心的操作时，一旦出现DCS故障，紧急情况下，执行常规操作，是否还能得心应手，能够适应?
我院认为，根据"大火规"和"二十项反措"规定，当DCS发生故障时，只能通过必备的后备手操来实现紧急停机、停炉，而在此基础上依靠部分手操实现机组完全正常运行几乎是不可能的。
双方各持己见，几经协商，相互作出让步。我们最终尊重并同意业主的建议，保留必要的后备手操，确保造纸生产损失最小化。本着这种原则，控制方案最终敲定为：机组采用DCS分散控制系统，汽轮机控制采用DEH数字电液控制系统，机组运行时以CRT和键盘为中心，在就地人员的配合下，在控制室内可以实现机组的启停、正常运行的监视和操作，以及事故状态下的紧急处理。
为确保DCS在全瘫或操作员站死机的情况下，能够维持机组运行，根据业主要求在后备盘上除了根据"大火规"的规定设置汽包事故放水门、锅炉安全门、交直流润滑油泵等后备操作手段外，后备盘上还保留送引风、给粉、主汽、给水等辅机、阀门、挡板的后备操作手段。具体为：
●甲，乙送风机入口挡板调门M／A操作器；
●甲，乙引风机入口挡板调门M／A操作器；
●左右侧一级减温水调门，二级减温水调门M／A操作器；
●主给水调门，给水大旁路调门，给水小旁路调门M／A操作器；
●凝汽器补给水调节门M／A操作器；
●#1，#2高加水位调门M／A操作器；
●除氧器压力，水位调门M／A操作器；
●#1，#2减温减压器出口压力，温度调门M／A操作器；
这些操作器应能旁路控制系统的处理器，并且能使用与控制驱动器装置相同的电源。切换时双向无扰。此外，控制盘上还设有热工信号光字牌、炉膛火焰电视、水位电视及相关的二次仪表等。
除灰系统采用PLC CRT控制方式，化学水处理、燃油泵房及除渣控制采用常规仪表。辅助系统设有车间控制室。
经历业主对机组控制水平的要求由常规仪表盘到DCS加常规仪表盘的几次变更，以及是否采用人屏幕大屏幕是一台机组一个，还是机一个，炉一个；电气专业后备手操保留数量的数次变更，我们设计了多达11种的集控室布置方案，最终达到了业主的满意。
3.DCS实现的功能
●数据采集系统(DAS)
●模拟量控制系统(MCS)
●炉炉膛安全监控系统(FSSS)
●顺序控制系统(SCS)
●电气控制系统(ECS)
此外，具有通过与DEH通讯实现DEH操作员站的功能和实现其他控制系统(有数据通信接口)的监控功能。
三、存在的问题
1.吹灰系统，定排系统末进入DCS
业主在确定三大主机及与其签定技术协议时，确定将吹灰系统，定排系统采用PLC程控方式控制。在DCS功能强大，运行方式先进的现实情况下，将吹灰、定排纳入DCS系统实现整体控制是十分合理且经济的。由于它们单上控制系统，在程控盘上操作，不但手段落后，而且设备投资增大。
2.设备选型过多，设计繁杂
业主在设备选型时，同一类型设备使用多家产品，诸如，电动执行器分别选用Rotork，德国PS系列及国产引进法国Bernard技术等的产品；后备盘上大量不同类型的常规仪表等，这些设备型号过多，给设计安装及调试运行都增加了复杂性。
3.中标厂家水平良莠不齐
个别厂家甚至没有涉及过电力系统，没有电厂设备运行经验，设计时与他们配合十分困难。
四、几点体会
通过海龙纸业工程全过程的设计，感受到如下几点体会，这对以后类似工程的设计我想会有所借鉴。
1.多与业主进行沟通。完成一项工程设计，首先就要与业主进行沟通，多去了解一些他们的思想，尤其是电力系统外行业，对于其特有的工艺要求，运行工况我们无从了解，只有与其充分沟通的情况下，才能了解其行业特点，设计出满足要求的成品。
2.对随时出现的变更应有思想准备。由于业主所代表的行业在经营、管理、运行特点上或有不同，随时有可能出现变更，造成设计人员重新更改原有设计，有的甚至反复修改。这种现象多发生在工程前期工作中。对此，设计人员应充分理解，给予支持。
3.对业主负责，设计精品上程。作为设计院，设计精品工程，对业主负责是我们的职责，我们有责任为他们推荐更好的设计思想和控制理论，让他们理解、信服。只有这样，才能实现双赢。
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