現場總線技術在火電廠的應用研究
來源:用戶上傳
作者:
摘要：文章對目前火電廠中開始逐漸應用的現場總線技術的概念進行介紹，分析其余其他控制系統所表現出的特點和優勢，基于目前國內外對火電廠中現場總線技術的應用情況，以及目前應用中出現的問題，提出了火電廠中未來現場總線技術的應用和發展趨勢。
關鍵詞：現場總線技術；火電廠；應用
1引言
在目前我國社會用電負荷在不斷增加以及給火電廠帶來較大生產壓力的同時，我國的各項科學技術也在不斷進步并推動了火電廠中自動化儀表技術、計算機信息網絡技術以及過程控制技術的發展和應用。更是推動火電廠工業控制領域出現了較大的技術變革，也就是在火電廠中開始廣泛應用現場總線技術來提升其結構和性能。此技術中的現場總線就是對現場的智能設備以及自動化系統進行連接，并且是一種數字式、雙向傳輸以及多分支結構的通信網絡。此技術的應用可以在目前火電廠中越來越多的智能設備應用的同時，實現對其運行中數據的采集和處理，而且可以發揮其對運算進行控制以及進行數據輸出等作用。在對上述數據處理完成之后通過現場總線向控制室的操作員站進行傳輸，便于運行人員來掌握電廠設備的運行狀態并且實現對就地設備的控制。實現了火電廠中信息集中以及控制分散的控制模式，也是目前火電廠過程控制的主要發展方向和趨勢。
2現場總線技術特點
目前在火電廠中應用的現場總線技術與傳統的DCS相比所表現出的特點主要有以下幾個方面：一是信息量比較大的特點。這主要是由于在現場總線技術中的現場儀表中可以具有較多的控制功能，還可以實現多變量的測量和傳輸，以及遠程整定儀表設定值，在其自診斷的基礎上來預測維護以及管理現場設備。二是具有節約資源的特點。這主要是由于采用此技術進行現場智能設備與DCS總線接口的連接不需要對I/O模件的點位進行占用，因此減少了DCS模件柜以及繼電器柜及其所占用的設備面積。三是具有安裝簡單的特點。這主要是有采用此技術可以實現在一對雙絞線或者光纜上進行多個設備的掛接，因此節省了電纜和槽盒、電纜橋架的用量，而且在現場控制設備增加時也不需要再增加新的電纜。四是具有維護方便的特點。這主要是由于通過此技術可以將智能設備的信息向工程師站以及操作員站輸送，幫助運行人員掌握就地設備信息以及故障狀況，可以實現在故障發生時的快速排查。五是具有較高性能的特點。主要表現在測量和控制準確性能的提高以及誤差的降低。而且也簡化了系統結構和減少了設備連線，加強了現場儀表的內部功能，實現了信號往返傳輸的減少以及系統工作可靠性的提高。此外，還可以實現對設備的標準化和功能模塊化的簡單設計，也便于進行重構。
3現場總線技術應用現狀
3.1國外應用情況
目前在全球范圍內具有比較高的智能化程度以及現場總線技術應用最為全面且樁基容量最大的機組就是德國RWE集團的尼德豪森電廠中的1×950MW機組，其主要實現了將全民健設備狀態和信息通過總線向DCS系統的傳輸。此外，在美國的OPPD能源集團的Nebraska電廠中的2×740MW機組中，也在其中的大約一半的設備和儀表中應用了現場總線。在德國的Niederraussen電廠中的1×950MW機組中，也將此技術在除FSSS、DEH以及ETS之外的其他的被控對象中應用。意大利的TIRRENOPEWER聯合循環電廠也在除燃機、DEH、ETS之外基本采用了現場總線。
3.2國內應用情況
我國首次對國產的現場總線控制系統進行應用時在秦嶺電廠的2×660MW超臨界機組中，通過此控制系統主要實現對其中的主控17個工藝系統以及7個輔助車間系統，目前設備運行穩定。此外，在金陵電廠中的2×1000MW超超臨界機組中也采用了此種現場總線控制系統，在除FSSS、DEH、ETS、MEH、METS 等系統之外的主機的單回路控制設備中使用了現場總線，還有在輔助生產車間中的鍋爐補給水、凈水站以及廢水處理中應用了此控制系統。還有我國的鄒縣電廠中的2×1000MW超超臨界機組也對我國首個FF總線技術進行應用，其主要在汽輪機軸封系統、發電機溫度測點和鍋爐壁溫測點中應用。江陰夏港電廠中的2×330MW機組也在380V開關柜電氣馬達控制中應用了現場總線。國華寧海發電廠中的4×600MW機組中的閉式水系統34個現場總線電動門采用了現場總線控制系統。萊州電廠中的2×1000MW機組中的海水淡化、凝結水精處理、鍋爐補給水、二次風系統等也采用了此技術。此外還有我國其他多個電廠中都在不同的設備和系統中應用了現場總線。
4現場總線技術應用前景
在目前火電廠中對現場總線技術進行應用過程中，表現出以下問題需要在后續的發展和進步中進行突破：首先就是由于在目前的總線上掛接的設備數量較多，導致在出現總線斷開時會對系統運行造成嚴重的影響，這就需要重點做好主機重要保護設備和應用的研究與技術突破。其次就是由于現場總線技術對本安防爆技術的要求比較高，要求要嚴格控制總線上所掛接的負載供電的關聯設備的輸出電壓和電流。為了滿足此要求就需要增加總線上可掛接的負載數，但是這也增加了電纜的使用。最后就是存在總線網絡通信中數據包傳輸延遲的問題，而且還存在傳輸過程總的誤碼和丟包率問題，增加了控制系統分析和綜合情況的復雜性。
正是由于上述問題沒有被解決，也導致了目前在火電廠中存在DCS系統和現場總線并存使用的情況，但是在目前網絡技術和控制技術發展的同時，正在大力推進現場總線的應用并推動火電廠向數字化控制方向發展。而針對目前現場總線控制系統所采用的管理網格結構容易導致上述通信延遲以及誤碼問題的情況，則需要采用以太網一通到底的方式來改進。此種方式節省了從現場設備對數據包進行接收、解碼以及向控制設備進行復制等過程，只需要在報文經過從站節點的同時來對相應的編址數據進行讀取并且將輸入數據向報文中插入，不僅延遲比較短而且不限簡單、通信性能優良且成本較低，是未來的主要研究以及發展趨勢。
5結語
在目前數字化火電廠在不斷發展和進步的同時，現場總線技術由于具有較大的信息量、節約資源、安裝簡單、維護方便、性能高等優點而在火電廠應用中表現出較強的優勢。但是由于目前從全球范圍內針對火電廠中應用現場總線技術的案例還比價少，且通常是與DCS系統共存的情況，而且在應用中也表現出較多的缺點和問題。這就需要在目前網絡技術和控制技術快速發展的同時，通過對網絡結構的簡化以及對高速以太網協議理念的應用，突破目前現場總線技術的應用瓶頸，實現在整個電廠范圍內對此技術的應用。
參考文獻：
[1] 李土波. 現場總線技術在火力發電廠電氣控制系統中的運用[J]. 山東工業技術， 2017（1）：197-198.
[2] 胡建， 李偉， 劉傳榮， et al. 現場總線技術在火力發電廠電氣控制系統中的應用[J]. 南方農機， 2017（16）.
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14865386.htm
