现场总线技术在大型火电机组的应用策略

现场总线技术在大型火电机组的应用策略

郝龙 刘俊武

华电轮台热电有限公司 新疆维吾尔族自治区 841000

摘要：随着当今社会经济的发展与用电需求的增加，大型火电机组已经在火电厂得到了广泛应用。而在大型火电机组的具体应用中，现场总线技术是实现机组运行控制，保障其运行质量与安全的关键。基于此，本文便以某火电厂的大型火电机组为例，对现场总线技术在其中的应用进行分析。

关键词：火电厂；大型火电机组；现场总线技术

引言：在对火电厂大型火电机组进行控制的过程中，现场总线控制技术至关重要。尤其是在当今的科学技术发展中，现场总线技术也实现了数字化与自动化，并逐渐朝着更加智能化的方向发展。为实现大型火电机组运行效果的良好控制，电力企业应加强现场总线技术的应用研究，使其在具体的机组控制中得以良好应用，以此来发挥出其充分的技术优势，促进火力发电行业的良好发展。

1. 工程概况

本次所研究的是某火电厂建设项目，在该项目中，共设置了两套350MW的大型火电机组。具体建设中，考虑到现场总线技术具有运维水平高、经济效益好以及技术水平先进等的诸多优势，决定通过现场总线技术来进行火电机组的运行控制。因此，在该建设项目中，将现场总线系统作为了整个电厂的主轴控制系统，其现场总线规划范围以及规模都十分庞大。本文便是对其大型火电机组中的现场总线技术应用进行分析。

二、现场总线技术概述

所谓现场总线技术，就是在电气工程与自动化领域发展过程中形成的一种工业控制总线。借助于这个工业控制总线，可以让工业现场中的执行机构、控制器以及智能仪表等的各种设备实现数字通信，并对各种设备与高级控制系统的信息传递进行控制，以此来确保设备的良好运行^[1]。因为现场总线具有简单、可靠、实用、经济等的多方面优势，所以在当今的工业控制领域中，该技术已经得到了广泛应用。尤其是在大型火电机组的应用与控制过程中，该技术更是发挥出了非常显著的应用优势。

现场总线技术具备完全开放的特征，具体应用中，用户可按照统一的技术标准，对各种品牌、各种功能的产品进行集成，使其在一个整体的控制系统中得到统一控制，而在这个统一控制形式的系统中，所有功能相同的产品之间又可以自由替换。在这样的情况下，用户在对自动化控制设备进行选择与集成的过程中就拥有了足够的主动权，以此来彻底摆脱传统电力机组的分散化控制模式，让现场总线控制系统的应用功能得以充分发挥。同时，通过现场总线技术的应用，也让整体的电力机组控制结构得到了进一步简化，使其便捷性与可靠性得到了进一步的提升。尤其是随着数字化通信技术的应用，更是让信号传输精度与可靠性实现了显著提升，这对于电力行业的信息化、自动化与智能化发展都有着十分深远的影响意义。

三、大型火电机组中的现场总线技术具体应用分析

（一）应用原则分析

在本次火电厂建设项目中，现场总线技术的主要应用原则包括以下的几个方面：第一，会对机组安全运行造成影响的主机以及主要辅机保护并不在现场总线范围内，比如事故顺序记录、汽轮机紧急跳闸等的系统。第二，用来进行连锁保护的电磁阀和气动阀门并不在现场总线范围内。第三，因为国产电动门不具备完善的总线接口，且相应的实践与测试也并不完善，所以并不在现场总线范围内。第四，温度、液位以及压力等的这些开关量仪表不在现场总线范围内。第五，非重要的调节回路以及气动执行机构在现场总线范围内，重要回路控制应通过常规硬接线加HAR的形式来实现，比如磨煤机、引风机、送风机等。第六，非重要调节回路中的电动执行机构在现场总线范围内，而重要回路控制则需要通过现场总线和硬接线结合的方式来实现。第七，非重要系统中的开关阀门电动装置在现场总线范围内，借助于现场总线对其控制功能加以保护，通过DCS硬线实现其连锁功能。第八，主辅机保护以及重要连锁信号应通过硬接线实现。第九，通过现场总线进行380V电动机以及6KV电动机控制。第十，通过远程I/O进行主辅机中的温度测点控制；第十一，只用来进行监视的测量信号通过现场总线控制。第十二，电厂自身电力供应的电源系统用现场总线控制。第十三，闭环控制这一功能以及功能组具体控制逻辑的完成需要在控制器中实现。第十四，因该项目中的变频器干扰隔离措施比较特殊，所以需借助于现场总线进行控制。

2. 现场主控制系统的应用方案分析

在本次所建设的火电厂中，主控制系统的主要组成模块包括八个，其一是DAS，也叫做数据采集模块；其二是MCS，也叫做模拟量控制模块；其三是BPC，也叫做旁控制模块；其四是SCS，也叫做顺序控制模块；其五是FSSS，也叫做炉膛安全监控模块；其六是DEH，也叫做汽轮机数字电液控制模块；其七是MEH，也叫做给水泵汽轮机数字电液控制模块；其八是ECS，也叫做电气控制模块^[2]。在具体的大型火电机组运行控制过程中，每一个模块都具有独属于自己的控制功能，且各个模块之间又可以达到良好的协调合作效果，进而对整体机组的运行质量与运行安全起到良好的保护作用。

基于此，在现场总线技术的应用中，不仅要有效确保其通信与控制的实时性，同时也要确保其通信与控制的可靠性。为达到这一目标，本次项目中，特将DCS/FCS形式的现场总线技术应用其中，该技术在国外具有非常良好的应用效果，可有效确保现场总线控制系统运行的实时性与可靠性，实现工程风险的最大化降低。下图为DCS/FCS形式的现场总线连接结构示意图：

图1-DCS/FCS形式的现场总线连接结构示意图

2. 现场辅助系统的应用方案分析

在本次所建设的火电厂工程项目中，其主要的辅助系统包括锅炉补给水系统、凝结水系统、外网水系统、氨站系统、循环水加药系统、灰渣网系统以及脱硫控制系统。在对这些辅助系统进行控制的过程中，其控制模式都选择了现场总线控制系统。具体控制中，借助于工业以太网来实现现场总线控制系统和各个辅助系统之间的有效连接，并在辅控室内对各个辅助系统进行集中监控。辅助监控工网中所应用到的网络技术以及监控技术都十分成熟，具体监控中，首先是将整个电厂外围的每一个控制系统都汇集到与之相对应的监控子网中，然后再借助于监控子网将其全部接入到整个电厂辅助控制网络的核心交换机上，通过这样的方式，就构成了一个双星型冗余形式的辅助控制网络^[3]。在这个辅助控制网络中，主要的设备包括工程师站、操作员站、接口仿真服务器、SIS接口服务器以及数据服务器等，借助于这些设备，便可让整个电厂中的所有辅助控制需求得以全面满足。

结束语：

综上所述，在当今的经济社会中，伴随着人们用电需求的增加，电力行业也获得了良好的发展。因此，越来越多的电力电厂项目开始投入建设施工。而在此类工程的具体建设施工过程中，如果依然采用传统的分散控制方式来进行大型火电机组的控制，机组的运行情况将很难得到及时全面的了解，这样便会对系统运行的安全性和稳定性造成不利影响。为有效避免此类问题，电力企业就应该对现场总线技术加以深入研究，并根据实际情况，结合实际需求，对现场总线控制系统加以良好应用。这样才可以让机组中的各个设备运行都得到实时监控，并实现各项信息的及时有效传输，以此来确保机组的监控效果，满足火电厂实际的经营与发展需求。

参考文献：

[1]崔家政.现场总线在数字化电厂中的应用[J].电子技术,2021(05):180-181.

[2]周裕宏.火电厂现场总线控制系统故障分析及处理[J].电力安全技术,2021(01):60-62.

[3]张浩龙,刘威,孔德伟,杨明望,崔灿.FF与Profibus现场总线在火电厂应用中的故障诊断及处理[J].自动化仪表,2020(07):102-106.