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神福鸿山电厂2×1000MW超超临界发电机组FCS项目的应用

引言

神华福能鸿山电厂2×1000MW超超临界燃煤发电FCS项目#3号机组于2015年3月22日22点18分,#4号机组于2015年4月24日20时48分,分别顺利通过168小时的试运行工作,机组安装及运行参数均达到国内同类机组的先进水平。 本项目是百万千瓦级火电机组DCS+DEH一体化项目,是目前国内现场总线使用率最广泛的火电FCS项目也是目前中国按现场总线技术设计、控制规模最大的百万机组项目。 

工程概况
神福鸿山电厂分两期建设,规划装机总容量4000MW,本期项目建设的两台1000MW超超临界火电机组,是目前中国按现场总线技术设计、控制规模最大的百万机组项目,项目投资约75.88亿元。项目规划通过数字化电厂的建设,实现创建生态环保、担负社会责任、具有国际一流水平的发电企业的目标。
该项目FCS采用和利时的HOLLiAS MACS分散控制系统,通过现场总线技术构建电力生产过程的数字化网络,通过FCS与SIS一体化的建设,实现了数字化电厂。 
项目规模
表一:单元机组本地I/O数量(一台机组)
常规I/O(点)
锅炉
锅炉吹灰
汽机
电气
取水泵房
合计
AI(4-20mA,HART)
 
 
4
 
 
4
AI(4-20mA外供电)
204
 
57
60
5
346
AI(4-20mA内供电)
205
 
15
 
10
230
RTD
370
 
15
 
10
395
TC
163
 
28
 
 
191
AO(4-20mA,HART)
 
 
 
 
 
 
AO(4-20mA)
61
 
20
 
 
81
DI
1632
5
407
300
90
2434
DO
921
 
145
50
40
1156
PI
 
 
 
20
 
20
1SOE
 
 
58
50
5
113
合计
3556
5
749
480
160
4950
 
表2单元机组远程I/O(RR)数量(一台机组)
远程I/O(点)
锅炉
汽机
电气  
合计
DI
450
300
 
750
DO
150
100
 
250
RTD
259
206
 
465
TC
 
49
 
49
合计
859
655
 
1514
 
表3单元机组现场总线仪表数量(一台机组)
现场总线仪表(台)
锅炉
汽机
电气  
合计
PA
275
225
 
500
合计
275
225
 
500
 
表4单元机组现场总线对象数量(一台机组)
现场总线对象(个)
锅炉
锅炉吹灰
汽机
电气  
合计
电动调节阀DP
117
 
29
 
146
电动调节执行机构DP
36
 
20
 
56
电动门DP
192
5
215
 
412
电动机DP
24
134
35
 
193
电加热器DP
16
 
19
 
35
气动调节阀
20
 
35
 
55
合计
405
139
353
 
897
 
表5 公用系统本地I/O数量
常规I/O(点)
电气
合计
AI(4-20mA,HART)
 
 
AI(4-20mA外供电)
50
50
RTD
 
 
AO(4-20mA)
 
 
DI
50
50
DO
10
10
PI
10
10
SOE
10
10
合计
130
130
 
表6 机组远程I/O数量(一台机组)
RDA(点)
锅炉
汽机
合计
TC
 
 
458
RTD
 
 
42
合计
 
 
500
 
系统配置
和利时HOLLiAS MACS系统是一个开放的系统软件平台,通过将各种控制系统与管理系统相结合,构成一个集成开放的系统平台。在此基础上,和利时结合不同行业自动化控制的需求特点,推出专业化的控制方案,最大限度地满足不同行业的应用需要。
神福鸿山电厂2×1000MW超超临界燃煤发电FCS项目的控制范围包括单元机组、机组脱硫系统和公用系统。整个FCS系统按照HOLLiAS MACS的网络结构划分为#3机组、#3机组脱硫、#4机组、#4机组脱硫以及公用系统共五个域,并且与电厂管理信息系统(MIS)、监控信息系统(SIS)等留有通讯接口。
FCS的主要功能包括:数据采集系统(DAS)、模拟量控制系统(MCS)、顺序控制系统(SCS)、锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)、旁路控制系统(BPS)、汽动给水泵控制系统(MEH+METS)、电气控制系统(ECS)、脱硫系统(FGD)、汽轮机数字电液控制系统(DEH)等。
单元机组系统网配置:6个操作员站,6个工程师站,2台历史站、1个SIS接口站、2台通讯站等。
控制网配置:机、炉、电共分35个站,其中锅炉20个站、汽机14个站,电气1个站;公用3个站。
现场总线柜:锅炉侧:26个;汽机侧:13个;现场总线设备配置81个PA网段;188个DP网段。

 

图一:神福鸿山FCS控制系统硬件配置示意图(单元机组和公用系统)

图二:控制器接入PA、DP总线设备的示意图
 
现场总线设备管理系统(HAMS)在该项目上的应用
 
HAMS设备管理系统是和利时针对工厂设备资产管理的解决方案。HAMS 以 HART、FF 和 Profibus 协议为基础,以EDDL、FDT为技术手段,集数据采集和数据分析于一体,为用户提供一个快速方便的统一管理平台。

HAMS提供的设备管理与维护功能,使智能设备发挥最大效益,减少仪表的损耗并降低维护成本。HAMS通过对设备状态的监测及诊断进行主动性维护和预测性维护,提高整个工厂设备的可靠性与可用性,完全替代传统的手操器功能,实现多种类型仪表的统一管理平台、集成仪表的远程配置与诊断、诊断和维护管理提供维修依据、改变传统的维护工作流程、自动记录所有操作和更改。HAMS系统可大大降低维护成本,更重要的是由于大量采用智能设备,实现了现场级控制设备的数字化管控,大大增加了数字化电厂的数据信息,将传统的计划型设备维护管理变成设备的寿命管理和检修管理。

  

后记
HOLLiAS MACS控制系统在神福鸿山1000MW机组FCS项目上的成功应用,标志着国产DCS系统再次上了一个新的台阶。具有自主知识产权的国产FCS系统,为数字化电厂的实现奠定了基础。
 
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