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　　一、引言
　　
　　我國20世紀(jì)七八十年代所建的125MW～30OMW火電機組，受當(dāng)時技術(shù)條件限制，不論是設(shè)計思想還是設(shè)備配置上，其熱工自動化水平都比較落后，主要體現(xiàn)在監(jiān)控功能不全，運行水平落后，熱控設(shè)備嚴(yán)重老化，維護量大，有的設(shè)備類型遭淘汰，備品備件已無供應(yīng)，嚴(yán)重威脅到機組的正常運行。
　　
　　隨著電力行業(yè)體制改革及電網(wǎng)商業(yè)化運營、競價上網(wǎng)的需要，以及火電機組要適應(yīng)電網(wǎng)自動發(fā)電控制（AGC）的要求，火電廠熱工自動化系統(tǒng)技術(shù)改造已成為必然。同樣，提高輔助車間網(wǎng)絡(luò)化集中監(jiān)控水平，也是進行熱工自動化技術(shù)改造*和有效的技術(shù)措施。
　　
　　為了總結(jié)近年來國內(nèi)火電廠熱工自動化技術(shù)改造的情況，汲取經(jīng)驗并優(yōu)化火電廠熱工自動化技術(shù)改造的方案，江蘇省電力公司受原國家電力公司的委托，于2001年初承接了"火電廠熱工自動化技術(shù)改造研究"的科技項目。該課題包括3個研究內(nèi)容，分別是:火電廠熱工自動化技術(shù)改造綜合可行性研究;汽輪機控制系統(tǒng)改造方案優(yōu)化研究;輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制研究。通過對國內(nèi)近年來200余臺火電機組自動化技術(shù)改造情況的調(diào)查對比和分析研究，提出以下建議，供今后火電廠熱工自動化技術(shù)改造項目參考。
　　
　　二、熱工自動化技術(shù)改造經(jīng)濟評價原則
　　
　　除了自動化控制水平和運行管理水平明顯提高外，熱工自動化改造后的經(jīng)濟效益也是顯著的。評價改造后的經(jīng)濟效益，宜從以下幾個方面來考慮。
　　
　　a.機組穩(wěn)定在額定參數(shù)運行所帶來的效益。由于分散控制系統(tǒng)（DCS）對機組運行參數(shù)在線自動監(jiān)測調(diào)整，同時配合熱工現(xiàn)場設(shè)備的更新，使機組的調(diào)節(jié)品質(zhì)相對于原來人工手動調(diào)整或老式模擬儀表自動調(diào)整有了大幅度的提高，由此產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。
　　
　　b.安全生產(chǎn)所帶來的經(jīng)濟效益。DCS的投入，使機組運行的安全可靠性得到提高，使得誤操作減少，故障分析速度加快，停機時間減少。汽輪機數(shù)字電液控制（DEH）系統(tǒng)保證了汽輪機運行更穩(wěn)定，負(fù)荷響應(yīng)快，故障率低。一般2OOMW機組啟動一次需耗資幾萬元到十幾萬元，而延長停機時間影響電量的經(jīng)濟損失則更大，所以熱工自動化改造為安全生產(chǎn)所帶來的隱性經(jīng)濟效益是很難估量的，也是相當(dāng)可觀的。
　　
　　c.減人增效。DCS/DEH系統(tǒng)的投入為實現(xiàn)單元機組真正的爐、機、電集控，即為機組長值班制創(chuàng)造了條件。從已改造的機組來看，運行人員不僅勞動強度降低，而且監(jiān)盤人員也減少。熱工專業(yè)的檢修人員也可以相應(yīng)減少。
　　
　　d.降低檢修、維護費用。
　　
　　e.基于計算機技術(shù)的熱工自動化技術(shù)改造為火電廠管理和決策信息化奠定了基礎(chǔ)。
　　
　　亞洲開發(fā)銀行（ADB）曾對火電廠儀表和控制（I&C）系統(tǒng)技術(shù)改造帶來的經(jīng)濟效益做出過評估報告。報告中對改造后可獲得的效益歸納為:節(jié)省燃料;提高鍋爐效率和整個機組的效率;雖然鍋爐出力有瓶頸，但仍能增加出力;因易于控制，可提高蒸汽溫度的平均值。其他方面的效益是:增加單元機組的可靠性和可利用率，降低維修費用和改善設(shè)備性能;由于新的改進，使得系統(tǒng)的校正和調(diào)整更容易;降低災(zāi)難性故障所帶來的風(fēng)險和改善人身安全;改進了熱力循環(huán)性能;更好地利用機組出力;優(yōu)化蓄能和與其他各部門間更好地協(xié)調(diào);質(zhì)量更穩(wěn)定;能量消耗降低;環(huán)境負(fù)擔(dān)降低;降低了人員費用。
　　
　　三、DCS改造的現(xiàn)狀及其功能范圍
　　
　　從指標(biāo)測試和運行情況看，機組經(jīng)DCS改造后的系統(tǒng)功能和指標(biāo)基本上都能達到設(shè)計預(yù)定要求和電力行業(yè)規(guī)程要求:人機界面交互功能完善、畫面監(jiān)控功能強;順序控制系統(tǒng)實現(xiàn)了熱力系統(tǒng)的輔機和相關(guān)設(shè)備按順序和時間間隔自動動作，減少了大量繁瑣的人工操作，設(shè)備動作的安全連鎖可避免操作人員的誤操作，保證設(shè)備的安全;系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)都大大優(yōu)于原系統(tǒng)，熱工自動投入率達到，機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的投入，使機組運行中主要熱力參數(shù)控制穩(wěn)定，AGC投入使機組對電網(wǎng)負(fù)荷適應(yīng)能力明顯增強。主要控制功能情況如下。
　　
　　3.1爐機輔機順序控制系統(tǒng)
　　
　　爐機輔機順序控制系統(tǒng)（SCS）采用的順序控制策略是機組運行客觀規(guī)律的要求，也是長期運行經(jīng)驗的結(jié)晶，它相當(dāng)于把熱力系統(tǒng)和輔機運行規(guī)程用邏輯順序控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。采用順序控制后，運行人員只需監(jiān)視各程序步驟執(zhí)行的情況，從而減少了繁瑣的操作。同時，又由于順序控制系統(tǒng)中各個設(shè)備的動作都設(shè)置了嚴(yán)密的安全連鎖條件，無論自動順序操作，還是單臺設(shè)備手動，只要設(shè)備動作條件不滿足，設(shè)備將被閉鎖，從而避免操作人員的誤操作，保證了設(shè)備的安全。
　　
　　單元機組的SCS一般可分為3級，即機組級、功能組級和驅(qū)動級。由于機組級順序控制系統(tǒng)邏輯十分復(fù)雜，條件繁多，老機組改造實現(xiàn)機組級順序控制十分困難，目前已改造機組都沒有設(shè)置這一級功能，因此改造機組的順序控制系統(tǒng)，可暫不考慮機組級功能，但應(yīng)設(shè)計功能齊全的功能組級和驅(qū)動級順序控制。所謂"功能齊全"是指包括單元機組所有的輔機設(shè)備和系統(tǒng)。
　　
　　有些改造機組為了滿足在投AGC運行的負(fù)荷范圍內(nèi)，自動進行負(fù)荷調(diào)節(jié)，消除必須人工干預(yù)的"斷點"，設(shè)計了隨負(fù)荷變化而自動投/切磨煤機組（直吹式系統(tǒng)）或給粉機（中貯式系統(tǒng)）的程序控制，實踐證明，效果良好。
　　
　　3.2爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)
　　
　　爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）是火電機組自動保護和自動控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，其主要功能是保護鍋爐爐膛的安全。此外，F(xiàn)SSS還對氣、油、煤燃燒器進行程序控制和管理，故亦稱燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）。根據(jù)爐膛火焰檢測、爐膛安全保護功能、油槍程控和管理、磨煤機組（制粉系統(tǒng)）和煤燃燒器管理的配置，可以將FSSS分為簡易型、普通型、完善型等多種方式。
　　
　　完善型的功能應(yīng)包括單火嘴火焰檢測（CE鍋爐煤火焰為分層火球檢測），多項鍋爐保護功能，油槍程控和管理，磨煤機組（制粉系統(tǒng)）程控和煤燃燒器管理。
　　
　　由于FSSS是重要安全設(shè)備，老機組大多在DCS改造之前便己加裝了FSSS裝置，或?qū)SSS進行了改造，許多電廠還進行過第2次改造。當(dāng)這些機組進行DCS改造時，F(xiàn)SSS裝置如何考慮，是一個值得仔細(xì)研究的問題。我們認(rèn)為，若FSSS裝置采用分立元件構(gòu)成，且使用時間較長，應(yīng)予以改造，并應(yīng)將FSSS功能納入DCS，功能上應(yīng)達到完善型要求;而對于采用可編程控制器為基礎(chǔ)的FSSS裝置，若運行良好，也可予以保留，但在設(shè)計DCS時應(yīng)考慮將來將FSSS納入的可能，即DCS留有擴展FSSS功能的余地。為了達到改造的預(yù)期效果，F(xiàn)SSS裝置的現(xiàn)場設(shè)備，例如火焰檢測裝置、油槍推進器、燃油截止閥等，凡性能不能滿足要求的都應(yīng)做相應(yīng)的改造。
　　
　　3.3DEH與DCS硬件系統(tǒng)一體化
　　
　　DEH作為一個獨立系統(tǒng)，其電子裝置部分可用DCS來實現(xiàn)，也可采用裝置。若用DCS實現(xiàn)時，應(yīng)具有適用DEH的模件，例如測速模件、伺服模件等。DEH的硬件系統(tǒng)與DCS一體化，硬軟件統(tǒng)一，則DEH無需自己的工程師站和操作員站，可以和DCS共用，從而使DEH簡化，成本降低。對電廠而言，無論人員培訓(xùn)、對計算機系統(tǒng)的操作運行，以及備品備件的采購和管理都帶來好處。操作員站的總數(shù)也可以減少。近年來，DEH與DCS硬件系統(tǒng)一體化的進程向前邁進了一大步，許多DCS制造廠商已具有了實現(xiàn)DEH與DCS一體化的能力，并且已經(jīng)在某些改造工程中實施。
　　
　　DEH與DCS硬件系統(tǒng)的一體化，應(yīng)根據(jù)供貨商的工作經(jīng)驗和業(yè)績確定，不可強求。條件許可時，宜選用一體化的方案。
　　
　　3.4電氣監(jiān)控納入DCS
　　
　　采用DCS實現(xiàn)機組的監(jiān)視、控制和管理，大大改善了運行人員的運行環(huán)境，提高了機組監(jiān)控的可靠性，并為提高機組運行的經(jīng)濟性和事故處理提供了運行和分析的依據(jù)，實現(xiàn)了以操作員站為中心的監(jiān)控方式。而如果電氣部分仍采用常規(guī)的儀表和控制，則在整套單元機組的監(jiān)控上顯得很不協(xié)調(diào)，也給電廠實現(xiàn)機爐電一體化監(jiān)控和管理帶來不便。近期的DCS改造大都考慮了將發(fā)電機-變壓器組和廠用電源系統(tǒng)，包括廠用電源切換控制、發(fā)電機并列/解列等電氣監(jiān)控項目納入DCS，直接由DCS完成監(jiān)控。
　　
　　目前，大多發(fā)電機勵磁系統(tǒng)自動電壓調(diào)整器（AVR）采用的微機調(diào)節(jié)裝置，運行情況良好，因此可不納入DCS，但應(yīng)與DCS有良好的監(jiān)控接口。自動準(zhǔn)同期裝置（ASS）可由DCS實現(xiàn)，也可采用的自動準(zhǔn)同期裝置，或采用DCS實現(xiàn)的ASS與的ASS裝置并存。
　　
　　繼電保護和安全自動裝置宜采用技術(shù)成熟和的微機型裝置，可不納入DCS系統(tǒng)，但也宜與DCS有良好的通信接口。
　　
　　四、集中控制室改造
　　
　　4.1控制盤、臺的改造和常規(guī)顯示控制儀表的設(shè)置
　　
　　4.1.1模擬儀表、M/A操作器、按鈕開關(guān)、報警光字牌的設(shè)置
　　
　　老機組改造初期（1996年～1998年），對模擬儀表、M/A操作器、按鈕/開關(guān)、報警光字牌的設(shè)置持保守態(tài)度，雖然設(shè)置了多個操作員站，但仍保留了一定數(shù)量的后備。隨著熱工自動化改造經(jīng)驗的積累，DCS及其操作員站的高度可靠性和機組可控性的提高，在近期改造中，一般已將M/A操作器全部取消，普通的按鈕/開關(guān)也基本取消，僅保留少量的緊急控制按鈕，保留很少量的模擬儀表，有些機組將報警系統(tǒng)也納入DCS。
　　
　　近期改造的機組基本上達到了《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL5O00——2000）和《單元機組分散控制系統(tǒng)設(shè)計若干技術(shù)問題規(guī)定》（電規(guī)發(fā)（1996）214號）中對新建或擴建單元機組的規(guī)定要求，即:單元機組經(jīng)過改造，其熱工自動化水平可以達到與新建機組的相同要求。
　　
　　將要進行熱控改造的單元機組，其后備監(jiān)控設(shè)備的配置，均宜按《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL5O00——2000）中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，做到"一步到位"，避免重復(fù)改造。
　　
　　4.1.2操作臺、盤的改造
　　
　　機組進行DCS、DEH改造后，實現(xiàn)了以操作員工作站為中心的監(jiān)控方式，原有的控制臺、BTG盤的長度可大大縮短，控制臺、BTG盤的結(jié)構(gòu)也可根據(jù)控制室布置做相應(yīng)改變。
　　
　　對于只做了部分熱控功能改造的機組頂口DCS只考慮了DAS,MCS及部分SCS功能，F(xiàn)SSS仍采用獨立裝置的機組，雖可大量地減少常規(guī)監(jiān)控儀表，但仍有一定數(shù)量的常規(guī)硬手操裝置;BTG盤雖可縮短，但尚不能取消，只能做到以操作員工作站為主，常規(guī)儀表和硬手操操作器（包括開關(guān)/按鈕）為輔的監(jiān)控方式。
　　
　　4.2大屏幕顯示器的采用
　　
　　隨著DCS應(yīng)用的深入，單元機組監(jiān)控已進入以操作員工作站為中心的時代。在人機界面設(shè)置上，如果采用大屏幕顯示器和CRT配合使用，可以緩解運行人員長時間監(jiān)視CRT造成的視覺上的疲勞。大屏幕顯示器對DCS而言，與CRT一樣，都是DCS的操作員終端，因此它能完成CRT上所有的顯示和操作功能。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，在大屏幕顯示器上還可實現(xiàn)工業(yè)電視的功能，如將火焰工業(yè)電視和水位工業(yè)電視納入DCS，在大屏幕顯示器上顯示;也可將聲光報警系統(tǒng)納入DCS，在大屏幕顯示器上實現(xiàn)報警功能，而且還可以有語音效果。
　　
　　大屏幕顯示器的應(yīng)用前景是誘人的，但是目前實際應(yīng)用情況還不太理想，存在的主要問題有:
　　
　　a.價格較昂貴，一套大屏幕顯示裝置一般都需要數(shù)十萬元;
　　
　　b.質(zhì)量不穩(wěn)定，維護費用高，有的大屏屏面亮度不均勻，或亮度低看不清楚，燈泡壽命短，在額定亮度下運行，一般每年或更短時間需更換1次;
　　
　　c.運行實用性低，運行人員基本以普通CRT屏幕監(jiān)控為主，大屏幕顯示器只顯示一些趨勢或幾個主要參數(shù)，類同于常規(guī)BTG盤，起不到操作員工作站的作用。因此，有的電廠平時將大屏幕顯示器關(guān)閉，只當(dāng)有參觀人員時，才將其打開，實際上只作為擺設(shè)。
　　
　　鑒于上述情況，當(dāng)前不宜過于提倡應(yīng)用大屏幕顯示器，其技術(shù)還需改善和提高。從改善運行人員視覺疲勞出發(fā)，也可將操作員工作站CRT改用LED顯示器。
　　
　　五、汽輪機控制系統(tǒng)改造方案的優(yōu)化
　　
　　5.1汽輪機控制系統(tǒng)改造類型
　　
　　5.1.1高壓抗燃油純電調(diào)DEH方案
　　
　　本方案要求另設(shè)一套高壓抗燃油的油源，將原液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)部套去掉，更換調(diào)節(jié)閥操縱座，在調(diào)節(jié)閥的操縱座上放置油動機，直接拖動調(diào)節(jié)閥桿。這種方式又分為*型和簡易型2種方案。所謂*型，即將控制高、中壓主汽門的高、中壓自動關(guān)閉器也改造成高壓抗燃油油動機，原液調(diào)系統(tǒng)中的保安控制也屬于改造的內(nèi)容;而簡易型則保留原自動關(guān)閉器，僅改造調(diào)節(jié)閥油動機，原液調(diào)系統(tǒng)中的保安控制部分基本不動，在保安油與抗燃油之間增設(shè)隔離閥。
　　
　　5.1.2低壓透平油純電調(diào)DEH方案
　　
　　透平油純電調(diào)DEH的方案有多種，主要有:
　　
　　a.保留杠桿傳動機構(gòu)的透平油純電調(diào)DEH方案。DEH控制信號通過電液轉(zhuǎn)換器與油動機構(gòu)成電液接口，實現(xiàn)對機組轉(zhuǎn)速和功率的閉環(huán)控制。電液轉(zhuǎn)換器與油動機滑閥及油動機活塞緊密結(jié)合在一起，油動機脈沖油直接由電液轉(zhuǎn)換器控制，構(gòu)成了電液伺服油動機。DEH伺服單元與電液伺服油動機、線性可變差動變壓器（LVDT）式油動機行程傳感器組成位置伺服隨動系統(tǒng)。將原液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速測量、同步器給定、調(diào)速器滑閥、中間滑閥和油動機反饋滑閥等全部撤除。
　　
　　b.去掉杠桿傳動機構(gòu)的透平油純電調(diào)DEH方案。將凸輪、凸輪軸、原油動機和所有液壓調(diào)節(jié)部件去掉，僅保留保安部套，油動機滑閥與電液轉(zhuǎn)換器組裝在一起，油缸（活塞）固定在凸輪軸座上。油缸代替凸輪推動杠桿來開啟調(diào)節(jié)閥門。高壓調(diào)節(jié)閥為一閥一缸方式，中壓調(diào)節(jié)閥可以為一拖四方式。
　　
　　5.1.3電液并存，聯(lián)合控制方案
　　
　　電調(diào)、液調(diào)聯(lián)合控制：DEH控制信號通過電液轉(zhuǎn)換器和同步器電動機與液壓系統(tǒng)接口，實現(xiàn)對機組轉(zhuǎn)速、功率的閉環(huán)控制。其中，電液轉(zhuǎn)換器與二次脈動油路構(gòu)成電液放大器，取代液壓放大器，接受DEH控制信號完成對油動機的控制。在原液壓系統(tǒng)的脈動油路上并聯(lián)出一個油管，連接到電液轉(zhuǎn)換器，使DEH通過電液轉(zhuǎn)換器控制脈動油來控制機組。
　　
　　電液轉(zhuǎn)換器和同步器可采用轉(zhuǎn)移的方式完成聯(lián)合控制，即:電液轉(zhuǎn)換器擔(dān)任調(diào)節(jié)動態(tài)負(fù)荷的作用，同步器用于承擔(dān)緩變負(fù)荷。穩(wěn)態(tài)時電液轉(zhuǎn)換器處于零位，此時可無擾切除電液轉(zhuǎn)換器，變?yōu)橥狡骺刂品绞健?br />　　
　　5.1.4電液并存，切換控制的方案
　　
　　DEH控制信號通過電液轉(zhuǎn)換器與液壓系統(tǒng)接口，實現(xiàn)對機組轉(zhuǎn)速、功率的閉環(huán)控制。同步器通過脈動油路實現(xiàn)電液跟蹤，DEH可控制切換閥實現(xiàn)無擾切換。為了使電、液之間能夠相互跟蹤，實現(xiàn)無擾切換，增設(shè)模擬脈動油路和跟蹤、切換閥控制回路。
　　
　　5.1.5同步器控制的方案
　　
　　DEH通過原同步器電動機與液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)接口，實現(xiàn)對機組功率的閉環(huán)控制。
　　
　　綜上所述，DEH改造有多種方案，呈現(xiàn)百花齊放的局面，各種改造均有成功實例。改造目的都是為了解決原有液調(diào)系統(tǒng)以下3個方面的問題。
　　
　　a.安全性。部分原機械液調(diào)系統(tǒng)存在嚴(yán)重缺陷的機組通過對控制系統(tǒng)的改造（包括對原凸輪配汽機構(gòu)的改造）消除了原系統(tǒng)存在的卡澀、控制不穩(wěn)定、負(fù)荷突變等問題，在開機和帶負(fù)荷的情況下確保了機組的安全。
　　
　　b.靈活性。實現(xiàn)機組的協(xié)調(diào)運行功能，改造后機組具備了實現(xiàn)協(xié)調(diào)運行的條件，提高了機組自動化水平，大大減輕了運行人員的勞動強度。
　　
　　c.經(jīng)濟性。改造程度較完善的機組，實現(xiàn)了閥門管理功能，為機組實現(xiàn)壽命消耗管理、優(yōu)化運行創(chuàng)造了條件。閥門管理對于帶變動負(fù)荷的機組帶來更好的效率。
　　
　　5.2DEH改造方案選擇原則
　　
　　由于在役汽輪機液調(diào)系統(tǒng)的工作情況、改造要求和改造經(jīng)費等條件均不相同，在汽輪機控制系統(tǒng)的改造中，存在著多種可供選擇的方案。為了選擇*的改造方案，特提出以下選擇原則供參考。
　　
　　a.原機組的液調(diào)系統(tǒng)存在較大缺陷，根本無法適應(yīng)甩負(fù)荷工況下維持空轉(zhuǎn)的要求，應(yīng)考慮選用純電調(diào)DEH的改造方案。
　　
　　b.純電調(diào)DEH系統(tǒng)既可以選用低壓透平油式也可以選用高壓抗燃油式。選用低壓透平油式，可以采用單電液轉(zhuǎn)換器，也可以采用多電液轉(zhuǎn)換器（即每個閥門的油動機都有獨立的電液轉(zhuǎn)換器）。采用單電液轉(zhuǎn)換器，要求杠桿傳動機構(gòu)做相應(yīng)改造;而采用多電液轉(zhuǎn)換器，低壓透平油式和高壓抗燃油式的功能一樣齊全，性能指標(biāo)好，改造工作量與投資較大。單電液轉(zhuǎn)換器式低壓透平油純電調(diào)DEH的功能較前者僅少一項閥門管理功能，但改造工作量和投資較低。
　　
　　c.電液并存，互相切換式的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由于存在切換和跟蹤部件等薄弱環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作復(fù)雜，反而降低了系統(tǒng)的可靠性，從多臺機組改造后的效果看并不理想，不推薦使用。
　　
　　d.同步器改造方案僅適用于原液調(diào)系統(tǒng)工作正常的中小型汽輪機。
　　
　　e.根據(jù)機組在電網(wǎng)中的運行方式來考慮，擔(dān)任調(diào)峰的機組，或啟停次數(shù)頻繁的機組，為了實現(xiàn)壽命管理，宜選擇高壓或低壓純電調(diào)（能做到單閥到順序閥轉(zhuǎn)換控制）。
　　
　　f.單機容量為125MW及以上機組的DEH改造，宜采用高壓或低壓純電調(diào)。
　　
　　g.單機容量為30OMW及以上機組的DEH改造功能應(yīng)齊全，即應(yīng)包括熱應(yīng)力計算和ATC（autothrowovercontrol）等功能。
　　
　　h.高壓抗燃油系統(tǒng)需要獨立的液壓系統(tǒng)，運行維護也較復(fù)雜，抗燃油還有后處理問題，對此應(yīng)予以關(guān)注。
　　
　　六、輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制的實施
　　
　　以可編程邏輯控制器（PLC）為核心的輔助車間順控系統(tǒng)在早期應(yīng)用階段多數(shù)還保留傳統(tǒng)的模擬屏、后備常規(guī)手動控制盤（臺），各系統(tǒng)也基本上按受控對象獨立地配置，在電廠中形成眾多的監(jiān)控"孤島"。近幾年來，由于應(yīng)用技術(shù)的成熟、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和新型計算機控制系統(tǒng)的開發(fā)，已*可以實現(xiàn)以CRT/鼠標(biāo)為主的監(jiān)控方式，同時也為各輔助系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)控提供了條件。目前，國內(nèi)火電廠為減人增效、做到輔助車間少人值守或無人值班，正在積極推廣輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制的應(yīng)用，已有不少電廠實現(xiàn)了部分輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化集中控制，或全部輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化與集中監(jiān)控。
　　
　　6.1輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制的幾項技術(shù)
　　
　　6.1.1覆蓋范圍
　　
　　由于一些老廠的技術(shù)水準(zhǔn)、人員素質(zhì)、設(shè)備狀況等參差不齊，要這些電廠做到全廠輔助車間聯(lián)網(wǎng)，只設(shè)很少的監(jiān)控點還是有困難的。只能根據(jù)實際情況而定。
　　
　　大型火電廠輔助工藝子系統(tǒng)約有40多個，要實現(xiàn)輔助車間的減人增效、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性、安全性和自動化水平，首先應(yīng)著眼于那些工藝相對復(fù)雜、運行可靠性要求高、工藝過程相近而運行管理機構(gòu)重復(fù)的子系統(tǒng)。像化學(xué)水處理車間就包括了凈水預(yù)處理、反滲透、補給水處理、凝結(jié)水精處理、汽水取樣、加藥、廢水處理、凈水站、綜合泵房、循環(huán)水補水處理等子系統(tǒng);除灰車間包括了爐底除渣、干灰氣力輸送、石子煤、電除塵、水力輸送、灰?guī)熨A存、灰漿泵房、脫水倉、干灰增濕轉(zhuǎn)運等子系統(tǒng)。在早期投運的電廠中，大部分是一個子系統(tǒng)一個監(jiān)控點，形成值班人員眾多、監(jiān)控裝置繁雜、運行管理水平低下的局面。因此，火電廠輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制應(yīng)首先做到按水、灰、煤3個車間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中監(jiān)控。
　　
　　6.1.2輔助系統(tǒng)集中控制方式
　　
　　輔助系統(tǒng)的集中控制方式有單元控制室控制和輔助車間控制室控制2種。
　　
　　單元控制室控制又可分為下列2種方式:①輔助系統(tǒng)信號接入DCS，通過DCS操作員工作站直接監(jiān)控輔助系統(tǒng)運行;②在單元控制室另設(shè)獨立的輔助操作員工作站進行監(jiān)控，輔助系統(tǒng)信號不進入DCS。目前這2種方式均有應(yīng)用，前者只在輔助系統(tǒng)采用DCS組成監(jiān)控系統(tǒng)時采用;后者則應(yīng)用較多。由于水、灰、煤3個系統(tǒng)的信息量都很大，I/O總量多達2000點～6000點，CRT畫面也很多，直接接入DCS，不僅經(jīng)濟上不盡合理，對DCS安全性也構(gòu)成一定威脅，加之運行人員管理水平有待提高等原因，建議采用另設(shè)輔助系統(tǒng)操作員工作站的方式。
　　
　　采用輔助車間控制室控制也有2種方式:①水、灰、煤車間將各自所屬子系統(tǒng)分別實現(xiàn)3個獨立的網(wǎng)絡(luò)，并通過相互獨立的3個集中控制室監(jiān)控；②2個或3個車間組成一個網(wǎng)絡(luò)，在一個集中控制室進行監(jiān)控。上述2種方式各有利弊，前者無需改變現(xiàn)有管理體制，便于管理、維護和檢修，尤其適合老廠改造。后者從理論上講可更合理利用監(jiān)控系統(tǒng)資源和大幅減人增效，但因為水、灰、煤3個輔助車間專業(yè)性質(zhì)差別較大，地理位置距離較遠，設(shè)備冗雜，控制對象操作頻繁，現(xiàn)場轉(zhuǎn)動機械和傳感器故障率較高，有一些項目（如:煤、灰、水樣分析）尚需人工協(xié)助，無法實現(xiàn)在線監(jiān)控，因此在目前傳統(tǒng)的工藝設(shè)計和管理模式下有很多不利的因素。
　　
　　無論是在單元控制室還是在輔助車間控制室集中控制，已經(jīng)經(jīng)過改造的電廠都具有2個共同的特點:①控制點上位機均可與掛在網(wǎng)上的各子系統(tǒng)PLC進行通信，實現(xiàn)信息共享;②保留各子系統(tǒng)原有的上位機，作為調(diào)試或集中控制點監(jiān)控失效時的備用手段。
　　
　　6.1.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　
　　與機爐DCS一樣，輔助車間監(jiān)控結(jié)構(gòu)分為管理層、監(jiān)控層、控制層、I/O層。I/O層與控制層之間的網(wǎng)絡(luò)（驅(qū)動級網(wǎng)絡(luò)）由PLC廠商提供網(wǎng)絡(luò)?？刂茖优c監(jiān)控層之間的網(wǎng)絡(luò)（控制級網(wǎng)絡(luò)）也多數(shù)采用PLC廠家的網(wǎng)絡(luò)，少數(shù)采用以太網(wǎng)。監(jiān)控層與管理層之間的網(wǎng)絡(luò)（管理級網(wǎng)絡(luò)）作為監(jiān)控系統(tǒng)的主干網(wǎng)通常選用以太網(wǎng)，根據(jù)信息量的多寡選擇1OOMbit/s或10Mbit/S速率。由于每個主要輔助車間監(jiān)控對象信息量一般都超過2000點，而且輔助系統(tǒng)操作頻繁，信息量大，采用常規(guī)共享以太網(wǎng)易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，因此宜采用全雙工交換式工業(yè)控制用以太網(wǎng)。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)輔助車間集中控制的覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)化是否分步實施、PLC選型等因素綜合考慮。如果一個輔助車間設(shè)立一個控制點、各子系統(tǒng)使用同一型號PLC時，控制級和管理級網(wǎng)絡(luò)宜采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)施工和維護都比較方便。為提高網(wǎng)絡(luò)安全性，通常都采用冗余結(jié)構(gòu)，這對于作為主干網(wǎng)的管理級網(wǎng)絡(luò)尤為重要。當(dāng)煤、灰、水3個車間只設(shè)立一個控制點或各系統(tǒng)使用多種型號的PLC或網(wǎng)絡(luò)化工作分步實施時，控制級和管理級網(wǎng)絡(luò)宜采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這是因為星形網(wǎng)絡(luò)易于檢測和隔離故障、易于擴展和重新配置。由于星形結(jié)構(gòu)采用交換機技術(shù)，可以保證網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點有較高的信息交換速率，對于多輔助車間聯(lián)網(wǎng)非常適合。星形網(wǎng)絡(luò)中的主交換機（管理級）是全網(wǎng)信息中心，為保證網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)冗余設(shè)置。有條件的電廠還可冗余配置各子工藝系統(tǒng)的分支交換機（控制級）。
　　
　　6.1.4操作系統(tǒng)與監(jiān)控軟件
　　
　　操作系統(tǒng)目前以使用WindowsNT居多。系統(tǒng)開放性強，能支持各種硬件平臺，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，采用搶先式多任務(wù)多線程調(diào)度，具有良好的安全性和容錯能力，特別是支持各種客戶端機并具有廣泛和成熟的應(yīng)用經(jīng)驗。也有采用Windows200O或WindowsXP，但需要積累應(yīng)用經(jīng)驗。應(yīng)用較多的監(jiān)控軟件有
　　
　　Inluttion公司的FIX、iFIX軟件和Wonderware公司的IntouCh軟件。此外，像TA公司的AIMAX軟件、我國亞控公司的組態(tài)王軟件、210所的CFAerospace-D軟件等也有應(yīng)用。無論哪一種監(jiān)控軟件，均應(yīng)滿足這樣的基本原則:即保證常規(guī)的監(jiān)控手段，提供網(wǎng)絡(luò)支撐、運行管理等功能。對于輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化而言，就意味著選用的監(jiān)控軟件應(yīng)支持選定的操作系統(tǒng);通過數(shù)據(jù)采集、制表、報警和數(shù)據(jù)庫訪問等功能支持網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控測覽;具有集成化的開發(fā)平臺，以集成第三方應(yīng)用程序;支持較多的硬件產(chǎn)品。
　　
　　6.1.5PLC選型
　　
　　目前，許多PLC產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)支持能力和監(jiān)控性能方面都適用于輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制。電廠用戶可根據(jù)自己的工程情況進行選擇，老廠改造擴展中宜盡量減少PLC的品種。在選擇PLC時，應(yīng)選擇模塊支持較廣、CPU可熱備、網(wǎng)絡(luò)可冗余、支持遠程（現(xiàn)場）I/O的產(chǎn)品。
　　
　　6.2網(wǎng)絡(luò)化實施過程中應(yīng)注意的問題
　　
　　a.在建設(shè)輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和實施集中控制過程中，應(yīng)預(yù)留與廠級實時監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）交換信息的通信接口。對于將輔助車間實時監(jiān)控網(wǎng)已與全廠MIS聯(lián)網(wǎng)的電廠，應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性，應(yīng)設(shè)置可靠的防火墻。
　　
　　b.對于管理水平或運行維護人員素質(zhì)較低、現(xiàn)場監(jiān)控手段不完善的老電廠，宜保留控制級（車間）上位機和適量的現(xiàn)地維護人員。
　　
　　c.應(yīng)選擇有火電廠應(yīng)用PLC經(jīng)驗、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與集成能力強、有業(yè)績、售后服務(wù)體系完善的國內(nèi)供貨商（集成商）實施工程。網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備、集線器、交換機以及傳輸介質(zhì)應(yīng)選用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商的成熟產(chǎn)品。
　　
　　七、全廠實時監(jiān)控信息系統(tǒng)
　　
　　火電廠實時監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）屬于廠級生產(chǎn)過程自動化范疇。SIS通過采用多個接口機連接各個DCS和輔助車間控制系統(tǒng)等進行實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集。其主要目的是實現(xiàn)廠級管理信息系統(tǒng)（MIS）和機組實時控制系統(tǒng)，即各種DCS、輔助車間控制系統(tǒng)、電氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和電能計量系統(tǒng)等之間的橋梁，在整個電廠范圍內(nèi)實現(xiàn)信息共享，真正做到管控一體化，為電廠自動化、信息化和經(jīng)濟運行提供基礎(chǔ)平臺。
　　
　　目前，各火電廠SIS的設(shè)置還處于起步階段，SIS的規(guī)模、功能和技術(shù)條件還不統(tǒng)一，因此尚需要不斷嘗試、總結(jié)和提高。當(dāng)前，可參考下述技術(shù)要求。
　　
　　7.1總要求
　　
　　a.SIS宜采用獨立的分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。下層為接口層網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置多個接口機連接各個DCS和輔助車間控制系統(tǒng)等進行實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集，上層為應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)，掛接各種應(yīng)用服務(wù)器，上下層之間設(shè)置實時/歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)通過防火墻連接到廠級MIS骨干網(wǎng)上。
　　
　　b.SIS應(yīng)易于組態(tài)、易于使用、易于擴展，系統(tǒng)的各項功能應(yīng)由各種功能軟件以實時數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)完成。
　　
　　c.SIS應(yīng)具有完善的自診斷功能，使其具有高度的安全性和可靠性。系統(tǒng)內(nèi)任一部件故障均不應(yīng)影響整個系統(tǒng)的工作。
　　
　　d.SIS應(yīng)采取有效措施，防止各類計算機病毒的侵害、人為的破壞和實時信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)丟失。
　　
　　e.SIS可利用率不低于99.9%。
　　
　　7.2硬件要求
　　
　　SIS宜采用開放的高速網(wǎng)絡(luò)（如10OOMbit/S以太網(wǎng)）作為信息傳遞和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿襟w，主干網(wǎng)的通信介質(zhì)宜采用光纖。
　　
　　接口機是SIS用于采集實時監(jiān)控信息的前端設(shè)備，應(yīng)根據(jù)電廠各實時控制系統(tǒng)的具體條件配置。接口軟件的功能主要是向控制系統(tǒng)讀取全部需要的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，且不會對實時控制系統(tǒng)造成任何影響。
　　
　　實時信息數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)具有較大的存儲容量和*的數(shù)據(jù)壓縮方式，能可靠地保存所有生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)和SIS對這些數(shù)據(jù)的計算、分析結(jié)果，使全廠的運行管理和經(jīng)營管理建立在統(tǒng)一的過程數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。
　　
　　應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用軟件的實際情況予以配置?？捎上到y(tǒng)軟件工程師對SIS網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行管理，維護、開發(fā)和故障診斷，對網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限進行設(shè)置，對網(wǎng)絡(luò)的安全進行監(jiān)視。同時，還可對SIS的各種功能軟件進行管理和二次開發(fā)，使之正常有效地工作。各應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)設(shè)置軟件保護密碼，防止非*人員擅自改變程序。
　　
　　7.3軟件要求
　　
　　SIS軟件宜采用模塊化結(jié)構(gòu)方式，應(yīng)具有良好的兼容性，以便能分階段實施。
　　
　　應(yīng)具有足夠的透明度和可開發(fā)性，并提供編程語言和軟件開發(fā)工具，能使電廠人員根據(jù)生產(chǎn)實際需要對軟件進行修改和再開發(fā)。
　　
　　應(yīng)具有良好的安全性，即能迅速、準(zhǔn)確地進行在線分析、計算，為運行人員提供有效的操作指導(dǎo)，又能避免對運行人員產(chǎn)生干擾。
　　
　　應(yīng)具有自診斷功能，能自動識別和判斷系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)故障或設(shè)備故障，并予以報警。
　　
　　機組上應(yīng)用軟件的選用和開發(fā)，應(yīng)易于實施，易收實效，宜結(jié)合電廠運行經(jīng)驗并經(jīng)過細(xì)致的系統(tǒng)運行試驗獲得實際*運行參數(shù)后進行。
　　
　　SIS應(yīng)用功能的開發(fā)可由國內(nèi)單位自主進行，也可選用國外成熟的應(yīng)用軟件。應(yīng)結(jié)合電廠實際情況首*行需求分析，先試點，成熟后再擴大。