用户中心

资讯 > 应用案例

数字化电厂技术在大容量、高参数机组的应用

作者:张志峰、李利,西门子(中国)有限公司自动化与驱动部2005.12.11阅读 3505

  引言
  现代火力发电机组,特别是大容量、高参数机组,其复杂程度越来越高,对这样的机组的操作、控制和检修的要求也越来越高。传统的DCS 由于其信息只限于过程测点,造成大量设备管理信息和维修信息的缺失,因此很难对机组的优化操作、优化检修起到有效的指导作用。
  基于数字化电厂技术的仪控系统,凭借其强大的现场总线支持功能和日益丰富的智能现场仪表和设备,将传统DCS 信息采集、诊断监控范围大大扩展,从而可以有效地获取现场设备的管理和维修信息,通过高速通信网络,这些信息可以送到SIS 等上层软件,对机组的优化操作和优化维修进行进一步的指导。
  本文将重点介绍全球第一个真正意义上的大型数字化电厂——德国尼德豪森电厂,并结合尼德豪森电厂的应用控制工程网版权所有,对数字化电厂技术做初步探讨。
  尼德豪森电厂简介
  位于德国西部的尼德豪森电厂隶属于德国RWE电力公司,该电厂K机组采用了热电联产方式,总出力达到1012MW,该机组为超超临界机组,主汽温度为580℃,主汽压力达到27 MPA。由于采用了过程优化技术,整个机组的效率达到了45%。
  西门子公司为该机组提供了基于数字化电厂技术的仪控系

统,系统供货范围涵盖传统意义上的 DCS、DEH、变送器、智能高中压配电系统、智能低压配电系统、电磁阀、阀门定位器、电动执行机构、MIS、SIS及主控室设计。
  仪控系统中DCS系统大量采用了 PROFIBUS 现场总线技术,通过现场总线,将智能仪表、执行机构、高低压智能保护装置及电磁阀等接入主 DCS,同时现场设备的管理信息、设备维修信息等通过现场总线进入DCS和上层SIS/MIS软件,从而实现了机组的优化操作及优化维修管理,使整台机组仅配备一名操作员。
  尼德豪森电厂 K 机组于2002年12月投入商业运行,是目前全球范围全面采用数字化电厂技术的装机容量最大的机组。
  系统配置
  K机组 DCS系统配置如图1所示。系统共分三个层次控制工程网版权所有,即:操作管理层、过程控制层和现场设备层。操作管理层集成了SIS、MIS和ERP功能,能实时监控整个机组的运行状况和设备的状态,能实现数据归档管理、设备状态检修管理、报表管理等。过程控制层包括多对冗余的控制单元DPU、工业通讯网络等,DPU实现对机组的控制和协调,并提供与管理层和现场智能设备层的接口。现场设备层包括远程智能I/O、带PROFIBUS总线接口的智能设备,如:执行机构、变送器、智能马达控制器等。操作管理层与过程控制层通过高速工业以太网相连,过程控制层与现场设备层通过PROFIBUS现场总线相连控制工程网版权所有,通讯速率可达12M(见图2)。


系统配置图
图1:系统配置图
过程控制层与现场设备层连接图
图2 :过程控制层与现场设备层连接图


  1.系统配置特点
  DCS系统包括2700个模拟量输入、模拟量输出点3个、流量计输入点63个、开关量输入3798个、开关量输出67个,这些信号中采用常规信号的,通过ET200远程I/O进行采集并通过PROFIBUS-DP与DPU相连;采用HART协议的仪表通过HART协议与远程I/O ET200通讯。除此而外,整个系统包括721台智能马达保护装置(SIMOCODE)、670个电磁阀、957个阀门定位器、698台电动执行机构,这些智能设备均通过PROFIBUS-DP与DPU相连。
  DCS 与现场设备的连接方式根据距离和环境有两种,即光纤电缆连接和屏蔽双绞线连接。对本身具有两个 PROFIBUS 端口的智能设备(如  SIPOS 电动执行机构),DCS可直接通过冗余 PROFIBUS 与智能设备相连;对于本身只有一个 PROFIBUS 端口的智能设备,DCS冗余 PROFIBUS  现场总线先连接到该智能设备就地安装机柜内(如开关柜)的Y 型转换器,再由Y型转换器(已转换成一条PROFIBUS现场总线)在就地柜内与智能设备相连。这样就能保证从DCS电子间到就地智能设备安装柜为双重化冗余PROFIBUS现场总线连接。
  2.使用数字化电厂技术带来的好处
  尼德豪森电厂 K 机组使用数字化电厂技术带来的好处可以归纳如下:
  在技术层面上,由于在DCS系统中采用现场总线PROFIBUS,PROFIBUS的屏蔽双绞线和光纤大大提高了系统信号的抗干扰能力控制工程网版权所有,提高了系统整体可靠性;同时现场总线的使用,也使得从热工过程到系统的信号转换环节减少,系统整体精度提高;另外现场总线预制电缆的使用,大大减少了传统手工作业的镙钉端子数量,从而提高了系统的整体安全性。


现场智能设备和仪表与DPU相连
图3 :现场智能设备和仪表与DPU相连


  在运行层面上,由于采用PROFIBUS现场总线系统CONTROL ENGINEERING China版权所有,系统的监控范围从传统的系统端子排扩展到全厂,真正实现了全厂监控;同时由于可方便采集设备的管理、诊断及维修信息,使系统具有完善有效的设备诊断功能,真正实现现场设备的远程编程

























版权声明:版权归控制工程网所有,转载请注明出处!

频道推荐

关于我们

控制工程网 & CONTROL ENGINEERING China 全球工业控制、自动化和仪器仪表领域的先锋媒体

CE全球

联系我们

商务及广告合作
任小姐(北京)                 夏小姐(上海)
电话:010-82053688      电话:18616877918
rendongxue@cechina.cn      xiashuxian@cechina.cn
新闻投稿:王小姐

关注我们的微信

关于我们 | 网站地图 | 联系我们
© 2003-2020    经营许可编号:京ICP证120335号
公安机关备案号:110102002318  服务热线:010-82053688