0 前 言
目前廣泛用于火力發(fā)電廠過程控制的系統(tǒng)是分散控制系統(tǒng)（DCS）和可編程控制器（PLC）,。80年代末至今,，DCS以其先進(jìn)的技術(shù)、豐富的控制功能、友好的人機(jī)界面等優(yōu)勢,，逐步占領(lǐng)了火電廠機(jī),、爐、電主控領(lǐng)域,，而PLC則由于其邏輯處理功能強(qiáng),、境適應(yīng)性好、環(huán)系統(tǒng)獨(dú)立性強(qiáng),、采購成本較低等特點(diǎn),，成為電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（水、煤,、灰）和機(jī)組輔助系統(tǒng)（吹灰,、空壓機(jī)等）的首選控制系統(tǒng)。
80年代末期開始發(fā)展起來的現(xiàn)場總線技術(shù)和產(chǎn)品,，以及由此組成的控制系統(tǒng)——現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS,，F(xiàn)ield Control System），引發(fā)了自動(dòng)控制領(lǐng)域的革命,。開放的,、全數(shù)字化和雙向多站的通訊網(wǎng)絡(luò)，與多功能的智能化現(xiàn)場數(shù)字儀表是FCS的主要特征,，它將使自動(dòng)控制系統(tǒng)的效能產(chǎn)生巨大的飛躍,。
1 FCS應(yīng)用情況介紹
全面信息化和多層次的自動(dòng)化是今后發(fā)電企業(yè)發(fā)展的方向，建立數(shù)字化電廠是必由之路,，而現(xiàn)場總線系統(tǒng)是數(shù)字化電廠的基礎(chǔ),。
近兩年各大發(fā)電集團(tuán)都十分關(guān)注電廠熱控自動(dòng)化新技術(shù)的應(yīng)用和由此產(chǎn)生的巨大效益。華能玉環(huán)電廠,、國華寧海電廠二期,、山東鄒縣二期工程、江蘇望亭聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠,、江陰夏港電廠,、廣東南海石油化工汽電聯(lián)產(chǎn)工程,、陜西楊凌熱電廠,、山東龍口電廠、廣安電廠,、山西平朔電廠,、山西漳山電廠等在電廠外圍輔助系統(tǒng)中成功實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場總線技術(shù)的全面應(yīng)用，并在較短時(shí)間內(nèi)完成了安裝,、調(diào)試,，并很快投入穩(wěn)定可靠運(yùn)行。大量的工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，證明現(xiàn)場總線在電廠輔助生產(chǎn)控制系統(tǒng)中應(yīng)用是完全可行的,。
根據(jù)墨西哥Mazatlan電廠的報(bào)導(dǎo),，首臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的1號(hào)單元機(jī)組（158 MW）在1997年3月17日投入運(yùn)行，曾連續(xù)運(yùn)行12個(gè)月無故障,、無維護(hù),，改善了鍋爐動(dòng)態(tài)的相應(yīng)特性，與分散控制系統(tǒng)（DCS）和可編程控制器（PLC）相比投資節(jié)省了45％,，安裝調(diào)試時(shí)間縮短到3周,。由于1號(hào)單元機(jī)組的改造獲得成功，該廠緊接著進(jìn)行了2號(hào)單元機(jī)組（158 MW）的改造,，2號(hào)單元機(jī)組于1998年2月14日投入運(yùn)行,。同1號(hào)單元機(jī)組一樣，這次改造十分成功,，不但投資進(jìn)一步節(jié)省,，達(dá)到了50％，而且安裝調(diào)試時(shí)間縮短到1周,。
德國尼德豪森（Niederaussem）電廠較全面地使用了現(xiàn)場總線,。該廠采用了PROFIBUS-DP和HART-BUS兩種現(xiàn)場總線。整個(gè)系統(tǒng)包括900臺(tái)馬達(dá),、400個(gè)電磁閥,、1000個(gè)閥門定位器和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這些智能設(shè)備均通過PROFIBUS-DP與DPU相連,。通過采用 PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了全廠監(jiān)控,，提供更加完善有效的設(shè)備診斷功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程編程和維護(hù),，實(shí)現(xiàn)了全廠數(shù)據(jù)的集中管理,，使設(shè)備的狀態(tài)檢修成為可能，提供更多的設(shè)備信息使操作和維護(hù)得到優(yōu)化,。
墨西哥Mazatlan電廠,、德國尼德豪森電廠K機(jī)組PROFIBUS現(xiàn)場總線和近期上海賽科工程FF現(xiàn)場總線的全面成功應(yīng)用，大大激發(fā)了國內(nèi)各發(fā)電集團(tuán)公司和設(shè)計(jì)院應(yīng)用現(xiàn)場總線的積極性華能國際為了在國內(nèi)電站發(fā)電新技術(shù)的應(yīng)用上處于領(lǐng)先地位,，著眼于領(lǐng)導(dǎo)先進(jìn)技術(shù)潮流,、合理控制工程造價(jià)、全面提升電廠自動(dòng)化水平,，在南京金陵電廠2×1000 MW機(jī)組,、九臺(tái)電廠2×600MW機(jī)組的設(shè)計(jì)中已經(jīng)把現(xiàn)場總線技術(shù)全面應(yīng)用于機(jī)組控制中。
中國神華能源股份公司希望將神華勝利電廠一期工程（2×660MW機(jī)組）做為試點(diǎn)單位,，在主輔機(jī)控制系統(tǒng)中全面選用現(xiàn)場總線技術(shù),，總線其控制規(guī)模遠(yuǎn)大于國內(nèi)外其他應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)的電廠,。
2 神華勝利電廠應(yīng)用FCS介紹
神華勝利電廠位于內(nèi)蒙錫林浩特。規(guī)劃容量為8臺(tái)600MW機(jī)組,，一期工程建設(shè)2×600 MW機(jī)組,。由于現(xiàn)場總線技術(shù)的先進(jìn)性可以大量節(jié)省投資和提高機(jī)組運(yùn)行維護(hù)水平，神華集團(tuán)決定在神華勝利電廠主輔控系統(tǒng)中全面選用現(xiàn)場總線系統(tǒng),，其中總線選用范圍和規(guī)模為當(dāng)前國內(nèi)最大規(guī)模的工程應(yīng)用,。
2.1 現(xiàn)場總線在神華勝利電廠的應(yīng)用原則
（1）影響機(jī)組安全運(yùn)行的主機(jī)和主要輔機(jī)的保護(hù)不納入現(xiàn)場總線，如:
鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）,；
汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）,；
汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）；
旁路控制系統(tǒng)（BPS）,；
事故順序記錄（SOE）,。
（2）用于聯(lián)鎖保護(hù)的開關(guān)型氣動(dòng)閥門,、電磁閥,，不納入現(xiàn)場總線。
?。?）國產(chǎn)電動(dòng)門因現(xiàn)場總線接口不完善,，且缺乏相應(yīng)的測試和應(yīng)用實(shí)踐，不納入現(xiàn)場總線,。
?。?）開關(guān)量儀表，如壓力開關(guān),、液位開關(guān),、溫度開關(guān)等不納入現(xiàn)場總線。
?。?）對(duì)于調(diào)節(jié)型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),，用于非重要調(diào)節(jié)回路的，納入現(xiàn)場總線,，下列重要回路,，采用常規(guī)硬接線＋HART:給水、汽溫,、送,、引風(fēng)、磨煤機(jī),。
（6）對(duì)于調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),，用于非重要調(diào)節(jié)回路的，納入現(xiàn)場總線,，用于重要回路（給水,、汽溫、送,、引風(fēng)）的,，采用硬接線＋現(xiàn)場總線。
?。?）對(duì)于開關(guān)型閥門電動(dòng)裝置,，用于非重要系統(tǒng)的，納入現(xiàn)場總線,；用于重要系統(tǒng)的,，通過現(xiàn)場總線完成正常控制功能（或僅采集信息）保護(hù),、聯(lián)鎖功能通過DCS硬接線完成,。
（8）主機(jī)/輔機(jī)保護(hù)和重要聯(lián)鎖的信號(hào)保留硬接線。
?。?）380V電動(dòng)機(jī)采用現(xiàn)場總線,，6kV電動(dòng)機(jī)也納入現(xiàn)場總線。
?。?0）主機(jī)/輔機(jī)的溫度測點(diǎn),，采用遠(yuǎn)程I/O。
?。?1）僅用于監(jiān)視的測量信號(hào),，采用現(xiàn)場總線。
?。?2）廠用電電源系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線,。
（13）閉環(huán)控制功能和功能組順序控制邏輯在控制器中完成。
（14）空冷島變頻器在采用特殊的干擾隔離措施后也采用現(xiàn)場總線,。
2.2 現(xiàn)場總線在神華勝利電廠的初步方案
?。?）主控系統(tǒng)應(yīng)用方案
神華勝利電廠主控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）,、旁路控制系統(tǒng)（BPC）,、順序控制系統(tǒng)（SCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）,、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）,、給水泵汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（MEH）、電氣控制系統(tǒng)（ECX）等各項(xiàng)控制功能,，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行至關(guān)重要,，而且實(shí)時(shí)性、可靠性要求最高,。采用國外著名品牌的,、具有現(xiàn)場總線技術(shù)工程業(yè)績的DCS/FCS,可保證現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)能如期,、可靠地投入運(yùn)行，最大限度地降低工程風(fēng)險(xiǎn),。
（2）輔控系統(tǒng)應(yīng)用方案
在神華勝利電廠輔助控制系統(tǒng)——鍋爐補(bǔ)給水,、外水網(wǎng)、凝結(jié)水,、燃料網(wǎng),、灰/渣網(wǎng)及脫硫控制應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。采用快速工業(yè)以太網(wǎng)連接鍋爐補(bǔ)給水,、外水網(wǎng),、凝結(jié)水、燃料網(wǎng),、灰/渣網(wǎng)和脫硫控制系統(tǒng),，輔控室集中監(jiān)控。在輔控監(jiān)控網(wǎng)采用的是成熟的網(wǎng)絡(luò),、監(jiān)控技術(shù),，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為：全廠外圍各個(gè)控制系統(tǒng)先匯集到各自的子網(wǎng)，然后子網(wǎng)再接人全廠輔網(wǎng)的核心交換機(jī),，整個(gè)輔控網(wǎng)絡(luò)由冗余的雙星型結(jié)構(gòu)構(gòu)成,。輔網(wǎng)中心配置了數(shù)據(jù)服務(wù)器、SIS接口服務(wù)器,、仿真接口服務(wù)器和操作員站/工程師站等設(shè)備,，以滿足電廠全廠輔控的要求。
3 結(jié)束語
雖然神華勝利電廠在電廠主輔系統(tǒng)全面應(yīng)用現(xiàn)場總線還處在設(shè)計(jì)和招標(biāo)階段,，但是,，合理規(guī)劃電廠的自動(dòng)化和信息化架構(gòu)，降低工程造價(jià),、提高電廠自動(dòng)化和信息管理水平,，以實(shí)事求是和積極的科學(xué)態(tài)度應(yīng)對(duì)新技術(shù)帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)應(yīng)該是從事電力建設(shè)人員需具備的良好職業(yè)素質(zhì)和技術(shù)素養(yǎng)。現(xiàn)場總線技術(shù)已基本成熟,，應(yīng)抓住當(dāng)前大好的電力建設(shè)機(jī)遇,，認(rèn)真學(xué)習(xí)、努力掌握現(xiàn)場總線技術(shù),、積極穩(wěn)妥地解決工程應(yīng)用中存在的問題,，投資方、建設(shè)方以及設(shè)計(jì)院均要轉(zhuǎn)變觀念,，同設(shè)備供應(yīng)商一道推動(dòng)現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠的應(yīng)用,，受享新技術(shù)革命帶來的效益和成果。神華勝利電廠在主輔系統(tǒng)全面應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)必將給火電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及提高管理水平,、建設(shè)信息化的電廠帶來實(shí)實(shí)在在的效益,。