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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。

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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
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现场总线设备管理系统(HAMS)在该项目上的应用
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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。

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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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