簡介
山東章丘發(fā)電有限責任公司坐落在龍山文化的發(fā)祥地和女詞人李清照的故鄉(xiāng)，廠區(qū)地勢平坦，運輸方便，資源豐富，地理位置*。
2001年12月，山東電源開發(fā)股份有限公司、章丘市供電公司、濟南魯源電力工程有限公司、濟南市能源投資有限責任公司分別以70%、15%、10%、5%的出資比例成立“山東章丘發(fā)電有限責任公司”。公司規(guī)劃設計容量3270MW。一期工程2×135MW燃煤凝汽式發(fā)電機組分別于2002年9月27日和2002年12月31日移交試生產(chǎn)，創(chuàng)下了山東電網(wǎng)同類型機組一年雙投的新記錄；取得了全國同期同類型機組工程總造價和單位千瓦造價zui低的好成績，跨入了人均擁有容量和單位千瓦機組創(chuàng)利稅zui高的*行列，達到了機組投產(chǎn)與廠區(qū)綠化、竣工決算、環(huán)保驗收同步的標準要求。目前公司正在進行二期工程2×300MW機組的籌劃和三期4×600MW機組的前期規(guī)劃工作。
2002年12月29日，中國華電集團公司成立，山東電源開發(fā)股份有限公司移交中國華電集團公司管理，山東章丘發(fā)電有限責任公司因此成為中國華電的控股企業(yè)，公司的生產(chǎn)經(jīng)營由山東電源開發(fā)股份有限公司負責管理。
二、一期工程SUPMAX分散控制系統(tǒng)運用概況
公司規(guī)劃設計容量3270MW，一期工程兩臺135MW燃煤凝汽式發(fā)電機組于2002年建成投產(chǎn)，二期工程兩臺300MW機組計劃于2005年底和2006年7月投產(chǎn)發(fā)電，三期工程4臺600MW機組計劃“十一五”建成投產(chǎn)，其中一期DCS系統(tǒng)采用上海自動化儀表股份有限公司DCS公司自行研制開發(fā)的SUPMAX分散控制系統(tǒng)。
三、SUPMAX分散控制系統(tǒng)簡介
該廠應用的SUPMAX DCS控制系統(tǒng)大致可分為七個控制功能組，其中包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、鍋爐保護系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、汽輪機電調(diào)控制系統(tǒng)以及吹灰程控系統(tǒng)。該分散控制系統(tǒng)不僅包括DCS的基本功能DAS、MCS、FSSS、SCS，還將DEH系統(tǒng)、循環(huán)水泵房系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)全部納入DCS系統(tǒng)監(jiān)視范圍，控制領域幾乎涵蓋了機、電、爐所有核心設備的控制，特別是將電氣設備的操作納入DCS進行控制，在國內(nèi)135MW機組中尚屬。
3.1 SUPMAX分散控制系統(tǒng)硬件組成及特點
3.1.1硬件系統(tǒng)
章丘電廠一期2×135MW工程單元機組DCS系統(tǒng)采用單域設計，每臺機組設有控制柜19面，繼電器柜4面，電源柜一面，六個操作員站，一個工程師站，一個歷史數(shù)據(jù)站，2臺服務器，4臺打印機以及相應的通訊系統(tǒng)。
3.1.2 模件特點
該系統(tǒng)單元機組AI模件1225點，DI模件1752點，AO模件2203點，DO模件1116點。
a. 所有模件均采用固態(tài)電路、標準化、模件化和插入式結構，并有標示I/O狀態(tài)的LED指示和診斷顯示。
b. 模件的插拔均有導軌和聯(lián)鎖，以免造成損壞或故障，模件的編址不受在機柜內(nèi)的插槽位置影響。
c. 機柜內(nèi)的模件能帶電插拔而不損壞，且不影響其他模件正常工作。在誤加250V直流電壓或交流峰-峰電壓時，不損壞系統(tǒng)。輸入、輸出通道及其工作電源互相隔離。
d. 模件的種類較少，尺寸規(guī)格符合標準。
e. I/O處理系統(tǒng)均為智能化，以減輕控制系統(tǒng)的處理負荷，I/O處理系統(tǒng)本身能完成掃描、數(shù)據(jù)整定、數(shù)字化輸入和輸出、線性化、熱偶冷端補償、過程點質量判斷、工程單位換算等功能。
f. 模擬量輸入信號每秒至少掃描和更新4次，數(shù)字量輸入信號每秒至少掃描和更新10次，SOE輸入信號的分辨率小于1毫秒。
g. 模件提供熱偶、熱阻及電流信號的開路、短路以及輸入信號超出工藝可能范圍的檢查功能，功能在每次掃描過程中完成。冗余輸入的熱偶、熱阻、變送器信號的處理由I/O模件來完成，單個模件故障，不引起設備的故障或跳閘。
h. 輸入模件都采取防抖動濾波處理，并自動進行周期性零飄和增益的校正。
3.1.3 I/O模件類型及特性
a. 模擬量輸入SM313，zui大輸入阻抗為250歐姆，并提供直流24V電源；
b. 模擬量輸出SM322，電流或電壓可選，具有驅動回路阻抗大于600歐姆的負載能力，系統(tǒng)提供24VDC的回路電源；
c. 數(shù)字量輸入SM331 負端接至隔離地，系統(tǒng)提供對現(xiàn)場輸入接點的查詢電壓；
d. 數(shù)字量輸出SM332 模件采用點隔離輸出，隔離電壓大于250V，能直接驅動控制用的電動機或中間繼電器；
e. 熱電阻（RTD）輸入SM316 有直接接受三線制的Cu50、Ｐt100等類型的熱電阻的能力，并提供電源；
f. 熱電偶輸入SM314，能直接接受分度號為E、K型熱電偶型號，熱電偶在整個工作段的線性化，在過程站內(nèi)完成而不需通過數(shù)據(jù)通訊總線。
3.1.4處理器模件（DPU）特點
每臺單元機組DCS系統(tǒng)共設有#1-#2電氣DPU，#3-#6鍋爐控制DPU ，#7吹灰控制DPU，#8-#9 FSSS控制DPU ，#10-#13汽機控制DPU，#14 DEH控制DPU 。
a. 處理器模件各司其職，提高了系統(tǒng)的可靠性，處理器模件使用I/O處理系統(tǒng)采集的過程信息來完成模擬控制和數(shù)字控制；
b. 處理器模件元器件標示清晰，并帶有LED自診斷顯示；
c. 處理器模件的RAM，有電池作數(shù)據(jù)存儲的后備電源，電池的更換不影響模件的工作；
d. 某一個處理器模件故障，不影響其他處理器模件的運行，數(shù)據(jù)通訊總線故障時，處理器模件能繼續(xù)運行；
e. 對某一個處理器模件的切除、修改或投運，均不影響其他處理器模件的運行；
f. 執(zhí)行機組聯(lián)鎖保護和重要的模擬量控制功能的控制器如電氣、FSSS、汽機、鍋爐等采用冗余配置，一旦某個工作的處理器模件發(fā)生故障，系統(tǒng)能自動地快速切換至冗余處理器模件，并在操作員站報警。對于順序控制如吹灰系統(tǒng)，由于驅動級硬件和軟件可獨立于上一級工作，控制器不冗余配置；
g. 冗余配置的處理器模件與系統(tǒng)均有并行的接口，，均能接受系統(tǒng)對它們進行組態(tài)和組態(tài)修改，處于后備狀態(tài)的處理器模件，能不斷更新其自身獲得的信息；
h. 電源故障屬系統(tǒng)的可恢復性故障，一旦重新受電，處理器模件能自動恢復正常工作而無需運行人員干預。
3.1.5系統(tǒng)通訊特點
系統(tǒng)通訊從上到下分為三層網(wǎng)絡結構。zui上層采用符合TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)，波特率為100Mbps，連接操作員站、工程師站、管理計算機等，是實現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道；中間層采用10Mbps以太網(wǎng)冗余網(wǎng)絡，連接操作站與控制站，傳輸各種實時信息；底層網(wǎng)絡為控制站內(nèi)部網(wǎng)，符合IEEE802.4協(xié)議。
SUPMAX單域中間層控制網(wǎng)zui多帶18個，其具體特點如下：
拓撲規(guī)范；總線型結構
傳輸方式：曼徹斯特編碼方式
通訊控制：IEEE802.3標準協(xié)議
傳遞速率: 10Mbps/100Mbps
通訊介質:星型連接,配有源HUB
通訊距離:zui大2km
3.1.6系統(tǒng)供電特點
a. 系統(tǒng)接受電氣專業(yè)送來的兩路交流220V，50hz單相電源，其中一路來自UPS，一路來自廠用電。
b. 系統(tǒng)在每個機柜和站內(nèi)配置冗余電源切換裝置。
c. 對柜內(nèi)用電裝置，I/O模件、DPU 、通訊模件和變送器等都提供冗余的電源。
d. 變送器供電回路具有單獨的熔斷器，并具有斷電報警和過載保護措施。
3.1.7系統(tǒng)軟件
Windows NT平臺，進口Cilect流程圖制作軟件，Supview操作界面；軟件組態(tài)靈活、功能完善、易于修改和擴展、便于調(diào)試。
3.2 現(xiàn)場調(diào)試及應用情況
一期工程的DCS系統(tǒng)，通過自儀股份DCS公司現(xiàn)場工程師、山東電力研究院和電廠人員的共同努力，兩臺機組調(diào)試運行都比較順利，熱控保護投入率達到，DCS系統(tǒng)的自動可投入率達到。從調(diào)試和運行情況來看，SUPMAX控制系統(tǒng)的硬件、軟件設計基本滿足了DCS所應具有的控制功能，自動控制效果比較理想。
一期工程的每臺機組共設有45套自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。機爐協(xié)調(diào)控制采用了DEB400即機爐兩側的能量平衡原理控制汽機調(diào)門和給粉機的轉速來，同時具有一次調(diào)頻、AGC及快速甩負荷功能。由于機組的DEH（即汽輪機電調(diào)控制）也采用了SUPMAX控制系統(tǒng)，整套機組在機、爐的協(xié)調(diào)控制方面更具有一體性。
DCS控制中的鍋爐保護系統(tǒng)（即FSSS系統(tǒng)）具備有MFT、OFT（即主燃料或燃油故障保護停爐）、油槍的啟停、油泄漏試驗、爐膛吹掃等功能。從調(diào)試運行的情況來看,系統(tǒng)軟硬件動作正確可靠，對機組的安全運行起到了保障作用。
汽輪機的電調(diào)控制系統(tǒng)（即DEH系統(tǒng)）與DCS系統(tǒng)采用了一體化設計方案,沒有出現(xiàn)通訊等問題，證明SUPMAX系統(tǒng)能夠達滿足DEH系統(tǒng)的控制要求。
吹灰程控系統(tǒng)一般由吹灰器廠家配套的PLC設備進行控制,一期工程的吹灰器程控納入DCS系統(tǒng)中,事實證明此種方案是可行的,DCS系統(tǒng)在軟件編程方面與PLC系統(tǒng)相比更具靈活性和可操縱性,給運行和檢修人員帶來了方便。
工程電氣系統(tǒng)的重要斷路器及刀閘的保護和控制也都進入DCS,用程控實現(xiàn)了對勵磁和同期裝置的控制，這也是本工程DCS系統(tǒng)的一個特點。
順序控制系統(tǒng)（即SCS系統(tǒng)）涉及的設備較多,控制對象包括風機、泵類、閥門等重要輔機設備,SUPMAX系統(tǒng)能夠滿足系統(tǒng)的各種邏輯要求。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（即DAS系統(tǒng)）在一期工程中的應用也是比較成功的,能夠滿足現(xiàn)場各種參數(shù)的特性和精度要求。
事故追憶系統(tǒng)（即SOE系統(tǒng)）對事件記錄的分辨率達到了1ms。同時在報警和趨勢方面SUPMAX系統(tǒng)的功能也是完善的,在歷次的事故追憶中提供了準確數(shù)據(jù)。
SUPMAX系統(tǒng)在軟、硬件方面具有以下一些特點：
1） 硬件齊全可靠。該系統(tǒng)的輸入輸出模件品種齊全，能夠滿足電廠的調(diào)節(jié)控制要求。設備的可靠性較高，故障率極低。模件的熱插拔功能,在設備系統(tǒng)維護上極其方便，實用性較好。其于兩位式設備控制的BCM模件和用于DEH控制的測速模件的精度和使用性較好。
2） 軟件組態(tài)功能十分強大。通過組態(tài)可以方便地根據(jù)工程要求設計程序,基本滿足電廠提出的功能要求。
3） 系統(tǒng)具有較好的開放性。一期工程中的現(xiàn)場巡測系統(tǒng)和鍋爐風粉效率的性能計算系統(tǒng)都具有不同的通訊規(guī)約, SUPMAX系統(tǒng)通過編制不同的通訊程序較好地完成了通訊。