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基于Ovation系统的辅助系统监视方案比较与选择

作者:时间:2011-11-09来源:网络收藏

  1 引言

  统计表明,发电机组约80%的事故停机是由于锅炉故障引起的,而其中70%的故障是由受热面损坏造成的。受热面管路的损坏直接或间接地与运行过程中受热面的超温有关,如果处理不及时就会导致爆管。而且一旦发生爆管等事故,其经济损失相当严重。因此虽然其金属壁温不参与控制,但对于金属壁温的监测,关系到锅炉运行的安全和锅炉的寿命以及电厂的经济效益。

  通常许多电厂的锅炉壁温数据采集是通过温度巡测记录仪实现的,仅用于btg盘的和报警管理。随着电厂运行和管理水平的提高,要求实现锅炉壁温的超温统计和管理,常规单纯采用温度巡测仪已不能满足要求。目前,dcs分散控制系统已普遍应用于电站,可将这些温度信号全部进入dcs,进行金属壁温的采集,便于分析。实现金属壁温的监测有多种方案,包括dcs一体化方案、智能远程i/o及ff技术,他们均具有物理分散性好、可靠性高、精度高、施工费用少[1]等诸多优点,近几年已经越来越多地被应用在火电机组中。

  哪种方案更具有市场竞争力、具体项目如何选用是一个需要在实践中不断探索的问题。本文以直流炉金属壁温为例,分析三种基于ovation系统的温度方案,对各自的优缺点进行了分析比较。

  2 几种方案对比分析

  ovation系统是艾默生过程控制公司在总结wdpf系统大量使用经验的基础上,吸纳了最新技术成就的产物,ovation网络数据高速公路的容量能满足每秒200,000点的实时信息传输,网络全域的通讯速率为100mbps,能支持1,000个结点。并以开放的计算机标准贯穿整个系统,使该系统可随着世界计算机技术进步而进步,易于吸纳第三方开发的高性能应用软件,易于实现全厂乃至整个电力系统的信息一体化,延长了dcs系统的生命周期。甘肃平凉电厂于1997年1月首次正式将ovation作为其2×300mw机组的控制系统。

  现以某机组一台直流炉为例,对基于ovation系统的几种方案进行对比分析。该炉距中控室1000米,螺旋水冷壁出口金属壁温、上部水冷壁出口金属壁温、顶棚管出口金属壁温等233个温度测点,均采用k分度热电偶,量程范围为0~550℃。

  2.1 ovation一体化远程i/o系统

 摒弃巡回检测装置,原进入巡回检测装置的测点直接进入ovation系统,可有2种不同的方式。

  其一,是将控制器布置在相应的锅炉现场电子设备间内,信息通过冗余高速通讯总线引入控制室。但由于现场环境恶劣,需要采取适当空调和防尘措施。这种方案简单易行,估计电缆约节省30-40%,可收到一定的实效。

1 引言

  统计表明,发电机组约80%的事故停机是由于锅炉故障引起的,而其中70%的故障是由受热面损坏造成的。受热面管路的损坏直接或间接地与运行过程中受热面的超温有关,如果处理不及时就会导致爆管。而且一旦发生爆管等事故,其经济损失相当严重。因此虽然其金属壁温不参与控制,但对于金属壁温的监测,关系到锅炉运行的安全和锅炉的寿命以及电厂的经济效益。

  通常许多电厂的锅炉壁温数据采集是通过温度巡测记录仪实现的,仅用于btg盘的和报警管理。随着电厂运行和管理水平的提高,要求实现锅炉壁温的超温统计和管理,常规单纯采用温度巡测仪已不能满足要求。目前,dcs分散控制系统已普遍应用于电站,可将这些温度信号全部进入dcs,进行金属壁温的采集,便于分析。实现金属壁温的监测有多种方案,包括dcs一体化方案、智能远程i/o及ff技术,他们均具有物理分散性好、可靠性高、精度高、施工费用少[1]等诸多优点,近几年已经越来越多地被应用在火电机组中。

  哪种方案更具有市场竞争力、具体项目如何选用是一个需要在实践中不断探索的问题。本文以直流炉金属壁温为例,分析三种基于ovation系统的温度监视方案,对各自的优缺点进行了分析比较。

  2 几种方案对比分析

  ovation系统是艾默生过程控制公司在总结wdpf系统大量使用经验的基础上,吸纳了最新技术成就的产物,ovation网络数据高速公路的容量能满足每秒200,000点的实时信息传输,网络全域的通讯速率为100mbps,能支持1,000个结点。并以开放的计算机标准贯穿整个系统,使该系统可随着世界计算机技术进步而进步,易于吸纳第三方开发的高性能应用软件,易于实现全厂乃至整个电力系统的信息一体化,延长了dcs系统的生命周期。甘肃平凉电厂于1997年1月首次正式将ovation作为其2×300mw机组的控制系统。

  现以某机组一台直流炉为例,对基于ovation系统的几种方案进行对比分析。该炉距中控室1000米,螺旋水冷壁出口金属壁温、上部水冷壁出口金属壁温、顶棚管出口金属壁温等233个温度测点,均采用k分度热电偶,量程范围为0~550℃。

  2.1 ovation一体化远程i/o系统

 摒弃巡回检测装置,原进入巡回检测装置的测点直接进入ovation系统,可有2种不同的方式。

  其一,是将控制器布置在相应的锅炉现场电子设备间内,信息通过冗余高速通讯总线引入控制室。但由于现场环境恶劣,需要采取适当空调和防尘措施。这种方案简单易行,估计电缆约节省30-40%,可收到一定的实效。

  其二,是将控制器布置在中控室,现场仪表通过布置在现场的ovation远程i/o站与控制器通信,此远程i/o站为防水防尘的密封机柜,设备价格略贵,但是可以耐恶劣环境(环境温度≤60℃防尘),而且省去了电子设备间的土建费用,节省了约30-40%的电缆用量,比较起来还是经济的。在工程上,数据采集系统(das系统)常采用ovation远程i/o站的方式。

图1所示为一体化远程i/o系统总体结构。

基于Ovation系统的辅助系统监视方案比较与选择

            图1 ovation一体化的远程i/o系统

  远程i/o模块放在远离控制室的锅炉某一平台,通过光纤与中控室的控制器的通讯,速率为10mbps,i/o模块内部通讯速率为2mbps。每个远程i/o接口卡能支持8个远程节点,每个远程节点最多可以支持64个i/o模块。模拟量输入模块最多支持8个模拟量输入点。

  对于该机组金属壁温的233个测点,仅需一个远程节点即可,电子室的主控柜需要1对远程i/o接口卡(pcrr卡),2块互为冗余的mau模块(光纤转换模块)。锅炉房的远程节点由2块互为冗余的远程i/o模块以及32块tc模块组成(每个tc模块有8个通道)。这样32块可支持256个测点,平均每个模块接7或8个测点,剩余23个通道作为备用。

 该方案的优点是:ovation一体化的远程i/o子系统扩大dcs功能范围,提供灵活的方法实现对整个工厂的各个关键部位的分散i/o控制,系统整体协调性好,有利于实现信息共享、统一技术装备,减少备品备件,方便运行维护和管理。且在三种方案中,ovation一体化的远程i/o系统与dcs的通讯速率是最快的。

 2.2 基于modbus协议的远程i/o系统

  随着国产远程i/o设备的研制成功,采用国内有成功案例的远程i/o系统,经通讯接口送入dcs系统。在dcs向fcs发展过程中,这种方案起到了承前启后的作用。

  在与第三方系统进行通讯方面,ovation使用modbus协议的串行通讯控制器。modbus协议是一种主从式点对点的通讯协议,允许一台主机和多台从机之间进行通信。通过此协议,控制器经由网络和第三方设备之间可以相互通信,进行信息交换。

  本系


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