電廠二區(qū)四號(hào)鍋爐改造技術(shù)方案

1、北營(yíng)發(fā)電公司二區(qū)4#鍋爐控制系統(tǒng)升級(jí)改造方案本溪北方工業(yè)裝備有限責(zé)任公司2010-3-10目 錄一、工程概況第1頁(yè)二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)第2頁(yè)1、網(wǎng)絡(luò)組成第2頁(yè)2、系統(tǒng)的特點(diǎn)及軟件功能第2頁(yè)2.1系統(tǒng)特點(diǎn)第2頁(yè)2.2軟件功能第3頁(yè)3、系統(tǒng)主要控制功能 第4頁(yè)4、控制系統(tǒng)安全 第6頁(yè)4.1接地系統(tǒng)第6頁(yè)4.2控制連鎖第6頁(yè)5、系統(tǒng)軟硬件配置第6頁(yè)6、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范第7頁(yè)三、工程組織機(jī)構(gòu) 第7頁(yè)1、工程施工原則第8頁(yè)2、工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及軟件程序編程 第8頁(yè)四、工程工期及投資概算 第8頁(yè)發(fā)電二區(qū)四號(hào)鍋爐控制系統(tǒng)升級(jí)改造方案一、工程概況 北營(yíng)集團(tuán)發(fā)電公司二區(qū)4鍋爐，目前控制方式主要為現(xiàn)場(chǎng)儀表盤(pán)手動(dòng)控制, 操作和維護(hù)十分

2、繁瑣?，F(xiàn)有一套浙大中控DCS 數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)陳舊，備品備件已無(wú)法繼續(xù)采購(gòu)，現(xiàn)已影響了4#鍋爐的正常生產(chǎn)運(yùn)行。為了能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)化控制和調(diào)節(jié)功能，確保4#鍋爐的正常穩(wěn)定運(yùn)行，必須采用先進(jìn)的控制技術(shù)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)改造。我公司根據(jù)電廠要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)仔細(xì)調(diào)研制訂了本改造方案。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、網(wǎng)絡(luò)組成:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件以及要實(shí)現(xiàn)的功能, 同時(shí)考慮到今后網(wǎng)絡(luò)拓展等問(wèn)題, 整體網(wǎng)絡(luò)采用具有開(kāi)放性，通用性和可靠性的工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議, 網(wǎng)路結(jié)構(gòu)圖如圖: 圖12、系統(tǒng)的特點(diǎn)及軟件功能2.1系統(tǒng)特征主工藝線上的電氣設(shè)備、儀表設(shè)備與自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成信息集中，控制分散的一體

3、化系統(tǒng)。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)分級(jí)控制，除基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)（設(shè)備級(jí)的自動(dòng)控制）外，還設(shè)有過(guò)程自動(dòng)化級(jí)（監(jiān)控級(jí)），后者采用數(shù)學(xué)模型、專家系統(tǒng)、優(yōu)化分析、預(yù)測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，建立生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)記錄，為提高生產(chǎn)效率創(chuàng)造條件。 系統(tǒng)收集各種信息，形成更多易看、易懂、易分析、易操作的畫(huà)面，為有效的控制鍋爐系統(tǒng)創(chuàng)造有利的條件。自動(dòng)化系統(tǒng)采用開(kāi)放式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，為今后的系統(tǒng)擴(kuò)展創(chuàng)造條件，預(yù)留區(qū)域級(jí)計(jì)算機(jī)及全廠管理級(jí)計(jì)算機(jī)的通訊接口。整個(gè)“三電”系統(tǒng)以自動(dòng)操作為重點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)上充分考慮CRT 解鎖及現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等各種后備手段，以保證各種情況下生產(chǎn)的安全正常進(jìn)行。2.2、軟件功能在下位機(jī)鍋爐控制系統(tǒng)中，可以完成手動(dòng)控制和

4、自動(dòng)控制的切換，下位機(jī)自動(dòng)程序可根據(jù)工藝要求建立安全可靠的邏輯互鎖程序，完成各電氣設(shè)備的啟停控制、順序控制功能。同時(shí)系統(tǒng)中建立了閉環(huán)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠根據(jù)工藝要求，自動(dòng)的對(duì)汽包水位等工藝參數(shù)進(jìn)行PID 閉環(huán)控制功能。在沒(méi)有人工干預(yù)情況下自動(dòng)跟蹤工藝參數(shù)變化實(shí)施調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)過(guò)程的合理性和可靠性，能夠大幅度的提高生產(chǎn)效率，充分合理利用能源。在正常生產(chǎn)情況下，軟件功能可以實(shí)現(xiàn)在自動(dòng)方式下運(yùn)行。在事故狀態(tài)時(shí)，軟件功能可以實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖停機(jī)而保證人身和生產(chǎn)設(shè)備的安全。在部分設(shè)備出現(xiàn)故障情況時(shí)，在不影響整體生產(chǎn)工藝要求的前提下，可以單獨(dú)手動(dòng)控制故障設(shè)備的啟動(dòng)和停止，以便于及時(shí)檢修。系統(tǒng)操作站采用美國(guó)W

5、ONDERWEAR 公司的專業(yè)工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件INTOUCH10.0，INTOUCH 具有對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、模擬工藝流程、報(bào)警、趨勢(shì)和報(bào)告等功能，并可利用VB 編寫(xiě)用戶特殊功能。完成的主要功能如下：菜單畫(huà)面：通過(guò)菜單選擇可以進(jìn)入指定畫(huà)面。系統(tǒng)總體畫(huà)面：全部設(shè)備按工藝流程要求布置畫(huà)面，通過(guò)該畫(huà)面可以直觀的了解系統(tǒng)全部生產(chǎn)過(guò)程。系統(tǒng)局部監(jiān)視畫(huà)面：對(duì)系統(tǒng)重要工藝流程可以局部放大觀察。系統(tǒng)選擇操作畫(huà)面：對(duì)某些設(shè)備控制進(jìn)行自動(dòng)操作或手動(dòng)操作方式；通過(guò)CRT 完成操作設(shè)備啟/停功能的畫(huà)面。參數(shù)設(shè)定畫(huà)面：操作人員可以方便的通過(guò)鼠標(biāo)鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)設(shè)定值進(jìn)行修改，修改值一旦輸入并經(jīng)確認(rèn)后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)按

6、新的設(shè)定值運(yùn)行。閉環(huán)控制回路調(diào)節(jié)畫(huà)面：系統(tǒng)的控制是一個(gè)具有PID 調(diào)節(jié)功能的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過(guò)此畫(huà)面來(lái)設(shè)定工藝參數(shù)及PID 參數(shù)等，并利用棒圖或趨勢(shì)等形式來(lái) 顯示各工藝參數(shù)，使操作人員清晰的看到調(diào)節(jié)過(guò)程和動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化。動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)及歷史趨勢(shì)畫(huà)面：對(duì)主要的檢測(cè)參數(shù)，進(jìn)行采集并繪制成曲線實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示和記錄，并可進(jìn)行歷史記錄查詢和歷史趨勢(shì)的顯示。報(bào)警畫(huà)面：系統(tǒng)可對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理診斷，把故障狀態(tài)的參數(shù)寫(xiě)入報(bào)警表格，以報(bào)警語(yǔ)音的形式提示給操作人員，由控制系統(tǒng)或人工做出相應(yīng)處理，確保系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。報(bào)警范圍包括：給水操作臺(tái)壓力低報(bào)警；汽泡水位高/低報(bào)警；主蒸汽溫度高/低；壓力高/低報(bào)警；高爐煤氣壓力低

7、報(bào)警；電源箱故障報(bào)警。操作指導(dǎo)畫(huà)面：即幫助畫(huà)面，指導(dǎo)操作人員如何對(duì)畫(huà)面進(jìn)行操作。3、系統(tǒng)主要控制功能操作方式：設(shè)手動(dòng)方式和自動(dòng)方式。手動(dòng)方式：操作員通過(guò)上位機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)操作箱對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行的單項(xiàng)操作。主要用在系統(tǒng)維修或故障時(shí)的緊急操作方式。自動(dòng)方式：根據(jù)各系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，自動(dòng)地完成各工作順序、設(shè)備之間的運(yùn)行連鎖等。全部控制通過(guò)過(guò)程計(jì)算機(jī)與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)協(xié)同完成。 主要控制功能說(shuō)明：鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)汽包水位控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標(biāo)，通過(guò)調(diào)整進(jìn)水量的多少來(lái)達(dá)到進(jìn)出平衡，將汽包北營(yíng)集團(tuán)發(fā)電公司二區(qū)鍋爐自動(dòng)化改造方案 水位維持在汽水分離界面

8、最大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證 生產(chǎn)安全。由于鍋爐水位系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)有自平衡能力的被控對(duì)象，運(yùn)行中存在虛 假水位現(xiàn)象， 實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)情況采用水位單沖量、 水位蒸汽量雙重量和水位、 蒸汽量、給水量三沖量的控制系統(tǒng)。 控制目標(biāo)值： （汽包水位均勻量為： ±300， 水位控制在中間值， 偏差±10%） 三沖量水位控制模式：監(jiān)測(cè)汽包水位、蒸汽流量、給水流量，將汽包水位作為主 控變量， 給水流量作為輔助被控變量的串級(jí)控制系統(tǒng)與蒸汽流量作為前饋信號(hào)組 成前饋串級(jí)反饋控制方式。 三沖量水位控制實(shí)現(xiàn)方式： 1） 在異常情況下，如液位偏離正常值較大時(shí)，采用規(guī)則控制，可以快

9、速恢復(fù)水 位，保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 2） 當(dāng)水位控制和主蒸汽溫度控制發(fā)生矛盾時(shí)，可根據(jù)矛盾的主要方面進(jìn)行兩者 的協(xié)調(diào)控制。 3） 它包含給水流量控制回路和汽包水位控制回路兩個(gè)控制回路，實(shí)質(zhì)上是蒸汽 本溪北方工業(yè)裝備有限責(zé)任公司 第 5 頁(yè) 共8頁(yè) 北營(yíng)集團(tuán)發(fā)電公司二區(qū)鍋爐自動(dòng)化改造方案 流量前饋與水位流量串級(jí)系統(tǒng)組成的復(fù)合控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，鍋爐 汽包水位控制系統(tǒng)中的給水流量控制回路可迅速改變進(jìn)水量以完成粗調(diào)， 然后再 由汽包水位調(diào)節(jié)器完成水位的細(xì)調(diào)。 4、控制系統(tǒng)安全 4.1、 4.1、接地系統(tǒng) 此工程需在現(xiàn)場(chǎng)安裝接地系統(tǒng)，接地系統(tǒng)要求如下： PLC 柜、MCC 柜均設(shè)接地銅排或

10、端子，并用20mm2 銅質(zhì)電纜連接至接地極， 接地電阻：4。 計(jì)算機(jī)邏輯地應(yīng)有專門(mén)獨(dú)立的接地極，與其它接地極之間距離大于 20 米，接 地電阻：4。 儀表系統(tǒng)的保護(hù)接地與儀表的屏蔽接地可公用一個(gè)接地極，接地電阻：10 。 4.2、 4.2、控制連鎖 為了確保系統(tǒng)設(shè)備及人身安全，即使系統(tǒng)處于機(jī)旁手動(dòng)模式運(yùn)行，控制系統(tǒng) 也必須保留非常重要的、少量的保護(hù)性連鎖，來(lái)保證設(shè)備的安全正常運(yùn)行。 5、系統(tǒng)軟硬件配置： 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，上位機(jī)控制系統(tǒng)采用 DELL 公司的臺(tái)式計(jì)算機(jī)，下位 機(jī)控制系統(tǒng)采用目前穩(wěn)定性好，安全等級(jí)高的施耐德公司 Quantum 系列 PLC。具 體模板類型及 IO 點(diǎn)分配見(jiàn)下表

11、： 名稱 數(shù)字量輸入模板 數(shù)字量輸出模板 模擬量輸入模板 模擬量輸出模板 實(shí)際點(diǎn)數(shù) 288 72 101 32 配置點(diǎn)數(shù) （余量 20%） 352 96 128 40 模板數(shù)/塊 11 3 8 5 系統(tǒng)軟件配置： 根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要，我們配置如下軟件系統(tǒng)對(duì)工藝進(jìn)行控制。 操作系統(tǒng) 組態(tài)軟件 Windows 2000 professional Service Pack4 Intouch10.0(中文版 本溪北方工業(yè)裝備有限責(zé)任公司 第 6 頁(yè) 共8頁(yè) 北營(yíng)集團(tuán)發(fā)電公司二區(qū)鍋爐自動(dòng)化改造方案 下位機(jī)編成軟件 Unity Pro XL V4.0 6、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 我方在工程設(shè)計(jì)施工過(guò)程中將遵循一下標(biāo)準(zhǔn)和

12、規(guī)范 HG/T 20573-95 GB50052-95 ISA S5.1 ANSIMC96.1 DIN43762 IEC297.1 IEC297.3 ISARP55.1 JB/T IEC682 ANSIC37.9a GB50168-92 GB50169-92 6808-93 分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 儀表符號(hào)與識(shí)別 熱電阻 熱電偶 工業(yè)機(jī)柜機(jī)械規(guī)范 機(jī)箱機(jī)械規(guī)范 計(jì)算機(jī)硬件測(cè)試 模擬量輸入輸出信道模板通用技術(shù)條件 基本環(huán)境測(cè)試程序和電子部件和電子設(shè)備的等價(jià)測(cè)試 振蕩測(cè)試指南 電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 火電施工質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)

13、定標(biāo)準(zhǔn) （熱工儀表及控制功能篇） DL5007.7.4.1-92 電力建設(shè)安全工作規(guī)程（火力發(fā)電廠部分） 三、工程組織機(jī)構(gòu) 合同簽訂后，北方裝備指定一名項(xiàng)目經(jīng)理，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)在工程全過(guò)程中的各項(xiàng)工 作，如開(kāi)工會(huì)（KOM） 、工程進(jìn)度、系統(tǒng)配置、軟件組態(tài)、技術(shù)服務(wù)、圖紙資料、 工廠驗(yàn)收（FAT） 、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收（SAT） 、系統(tǒng)投運(yùn)等。 總工程師 工程部經(jīng)理 項(xiàng)目經(jīng)理 項(xiàng)目工程師 質(zhì)量管理 物質(zhì)管理 安全管理 第 7 頁(yè) 共8頁(yè) 計(jì)劃管理 本溪北方工業(yè)裝備有限責(zé)任公司 北營(yíng)集團(tuán)發(fā)電公司二區(qū)鍋爐自動(dòng)化改造方案 1、工程施工原則 、 此次改造工程由北營(yíng)鋼鐵集團(tuán)統(tǒng)一指揮， 北方工業(yè)裝備有限責(zé)任公司結(jié)合實(shí) 際的

14、現(xiàn)場(chǎng)條件制定具體的施工方案，并單獨(dú)進(jìn)行施工。整體工程施工分為五個(gè)階 段：第一階段設(shè)計(jì)工程圖紙(原理圖、接線圖、安裝圖，制定設(shè)備材料定貨清單， 編制嚴(yán)謹(jǐn)合理的控制程序；第二階段組織系統(tǒng)控制柜組裝、調(diào)試；第三階段遵照 北營(yíng)集團(tuán)的總體計(jì)劃和發(fā)電公司具體實(shí)際情況安排合理的現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間， 并結(jié)合 現(xiàn)場(chǎng)工藝和實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和完善， 保證程序的合理性和實(shí)用 性；第四階段對(duì)發(fā)電公司的操作人員和維修人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其能夠熟練操作此 系統(tǒng)并且掌握系統(tǒng)工作原理，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行基本的維護(hù)；第五階段保證在工程 交付后一年內(nèi)全面細(xì)致的售后服務(wù)。 2、工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及軟件程序編輯 根據(jù)北營(yíng)集團(tuán)以及發(fā)電公司提供的工藝參數(shù)和最