基于Ovation系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)監(jiān)視方案比較與選擇

　 1 引言

　 統(tǒng)計表明，發(fā)電機(jī)組約80%的事故停機(jī)是由于鍋爐故障引起的，而其中70%的故障是由受熱面損壞造成的。受熱面管路的損壞直接或間接地與運行過程中受熱面的超溫有關(guān)，如果處理不及時就會導(dǎo)致爆管。而且一旦發(fā)生爆管等事故，其經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。因此雖然其金屬壁溫不參與控制，但對于金屬壁溫的監(jiān)測，關(guān)系到鍋爐運行的安全和鍋爐的壽命以及電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

　 通常許多電廠的鍋爐壁溫數(shù)據(jù)采集是通過溫度巡測記錄儀實現(xiàn)的，僅用于btg盤的監(jiān)視和報警管理。隨著電廠運行和管理水平的提高，要求實現(xiàn)鍋爐壁溫的超溫統(tǒng)計和管理，常規(guī)單純采用溫度巡測儀已不能滿足要求。目前，dcs分散控制系統(tǒng)已普遍應(yīng)用于電站，可將這些溫度信號全部進(jìn)入dcs，進(jìn)行金屬壁溫的采集，便于分析。實現(xiàn)金屬壁溫的監(jiān)測有多種方案，包括dcs一體化方案、智能遠(yuǎn)程i/o及ff技術(shù)，他們均具有物理分散性好、可靠性高、精度高、施工費用少[1]等諸多優(yōu)點，近幾年已經(jīng)越來越多地被應(yīng)用在火電機(jī)組中。

　 哪種方案更具有市場競爭力、具體項目如何選用是一個需要在實踐中不斷探索的問題。本文以直流爐金屬壁溫為例，分析三種基于ovation系統(tǒng)的溫度監(jiān)視方案，對各自的優(yōu)缺點進(jìn)行了分析比較。

　 2 幾種方案對比分析

　 ovation系統(tǒng)是艾默生過程控制公司在總結(jié)wdpf系統(tǒng)大量使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，吸納了最新技術(shù)成就的產(chǎn)物，ovation網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高速公路的容量能滿足每秒200,000點的實時信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)全域的通訊速率為100mbps，能支持1,000個結(jié)點。并以開放的計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)貫穿整個系統(tǒng)，使該系統(tǒng)可隨著世界計算機(jī)技術(shù)進(jìn)步而進(jìn)步，易于吸納第三方開發(fā)的高性能應(yīng)用軟件，易于實現(xiàn)全廠乃至整個電力系統(tǒng)的信息一體化，延長了dcs系統(tǒng)的生命周期。甘肅平?jīng)鲭姀S于1997年1月首次正式將ovation作為其2×300mw機(jī)組的控制系統(tǒng)。

　 現(xiàn)以某機(jī)組一臺直流爐為例，對基于ovation系統(tǒng)的幾種方案進(jìn)行對比分析。該爐距中控室1000米，螺旋水冷壁出口金屬壁溫、上部水冷壁出口金屬壁溫、頂棚管出口金屬壁溫等233個溫度測點，均采用k分度熱電偶，量程范圍為0～550℃。

　 2.1 ovation一體化遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)

　摒棄巡回檢測裝置,原進(jìn)入巡回檢測裝置的測點直接進(jìn)入ovation系統(tǒng)，可有2種不同的方式。

　 其一，是將控制器布置在相應(yīng)的鍋爐現(xiàn)場電子設(shè)備間內(nèi)，信息通過冗余高速通訊總線引入控制室。但由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，需要采取適當(dāng)空調(diào)和防塵措施。這種方案簡單易行，估計電纜約節(jié)省30-40％，可收到一定的實效。

1 引言

　 統(tǒng)計表明，發(fā)電機(jī)組約80%的事故停機(jī)是由于鍋爐故障引起的，而其中70%的故障是由受熱面損壞造成的。受熱面管路的損壞直接或間接地與運行過程中受熱面的超溫有關(guān)，如果處理不及時就會導(dǎo)致爆管。而且一旦發(fā)生爆管等事故，其經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。因此雖然其金屬壁溫不參與控制，但對于金屬壁溫的監(jiān)測，關(guān)系到鍋爐運行的安全和鍋爐的壽命以及電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

　 通常許多電廠的鍋爐壁溫數(shù)據(jù)采集是通過溫度巡測記錄儀實現(xiàn)的，僅用于btg盤的監(jiān)視和報警管理。隨著電廠運行和管理水平的提高，要求實現(xiàn)鍋爐壁溫的超溫統(tǒng)計和管理，常規(guī)單純采用溫度巡測儀已不能滿足要求。目前，dcs分散控制系統(tǒng)已普遍應(yīng)用于電站，可將這些溫度信號全部進(jìn)入dcs，進(jìn)行金屬壁溫的采集，便于分析。實現(xiàn)金屬壁溫的監(jiān)測有多種方案，包括dcs一體化方案、智能遠(yuǎn)程i/o及ff技術(shù)，他們均具有物理分散性好、可靠性高、精度高、施工費用少[1]等諸多優(yōu)點，近幾年已經(jīng)越來越多地被應(yīng)用在火電機(jī)組中。

　 哪種方案更具有市場競爭力、具體項目如何選用是一個需要在實踐中不斷探索的問題。本文以直流爐金屬壁溫為例，分析三種基于ovation系統(tǒng)的溫度監(jiān)視方案，對各自的優(yōu)缺點進(jìn)行了分析比較。

　 2 幾種方案對比分析

　 ovation系統(tǒng)是艾默生過程控制公司在總結(jié)wdpf系統(tǒng)大量使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，吸納了最新技術(shù)成就的產(chǎn)物，ovation網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高速公路的容量能滿足每秒200,000點的實時信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)全域的通訊速率為100mbps，能支持1,000個結(jié)點。并以開放的計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)貫穿整個系統(tǒng)，使該系統(tǒng)可隨著世界計算機(jī)技術(shù)進(jìn)步而進(jìn)步，易于吸納第三方開發(fā)的高性能應(yīng)用軟件，易于實現(xiàn)全廠乃至整個電力系統(tǒng)的信息一體化，延長了dcs系統(tǒng)的生命周期。甘肅平?jīng)鲭姀S于1997年1月首次正式將ovation作為其2×300mw機(jī)組的控制系統(tǒng)。

　 現(xiàn)以某機(jī)組一臺直流爐為例，對基于ovation系統(tǒng)的幾種方案進(jìn)行對比分析。該爐距中控室1000米，螺旋水冷壁出口金屬壁溫、上部水冷壁出口金屬壁溫、頂棚管出口金屬壁溫等233個溫度測點，均采用k分度熱電偶，量程范圍為0～550℃。

　 2.1 ovation一體化遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)

　摒棄巡回檢測裝置,原進(jìn)入巡回檢測裝置的測點直接進(jìn)入ovation系統(tǒng)，可有2種不同的方式。

　 其一，是將控制器布置在相應(yīng)的鍋爐現(xiàn)場電子設(shè)備間內(nèi)，信息通過冗余高速通訊總線引入控制室。但由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，需要采取適當(dāng)空調(diào)和防塵措施。這種方案簡單易行，估計電纜約節(jié)省30-40％，可收到一定的實效。

　 其二，是將控制器布置在中控室，現(xiàn)場儀表通過布置在現(xiàn)場的ovation遠(yuǎn)程i/o站與控制器通信，此遠(yuǎn)程i/o站為防水防塵的密封機(jī)柜，設(shè)備價格略貴，但是可以耐惡劣環(huán)境（環(huán)境溫度≤60℃防塵），而且省去了電子設(shè)備間的土建費用，節(jié)省了約30-40％的電纜用量，比較起來還是經(jīng)濟(jì)的。在工程上，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（das系統(tǒng)）常采用ovation遠(yuǎn)程i/o站的方式。

圖1所示為一體化遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。

　　　　　　　　　　　 圖1 ovation一體化的遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)

　 遠(yuǎn)程i/o模塊放在遠(yuǎn)離控制室的鍋爐某一平臺，通過光纖與中控室的控制器的通訊，速率為10mbps，i/o模塊內(nèi)部通訊速率為2mbps。每個遠(yuǎn)程i/o接口卡能支持8個遠(yuǎn)程節(jié)點，每個遠(yuǎn)程節(jié)點最多可以支持64個i/o模塊。模擬量輸入模塊最多支持8個模擬量輸入點。

　 對于該機(jī)組金屬壁溫的233個測點，僅需一個遠(yuǎn)程節(jié)點即可，電子室的主控柜需要1對遠(yuǎn)程i/o接口卡（pcrr卡），2塊互為冗余的mau模塊（光纖轉(zhuǎn)換模塊）。鍋爐房的遠(yuǎn)程節(jié)點由2塊互為冗余的遠(yuǎn)程i/o模塊以及32塊tc模塊組成（每個tc模塊有8個通道）。這樣32塊可支持256個測點，平均每個模塊接7或8個測點，剩余23個通道作為備用。

　該方案的優(yōu)點是：ovation一體化的遠(yuǎn)程i/o子系統(tǒng)擴(kuò)大dcs功能范圍，提供靈活的方法實現(xiàn)對整個工廠的各個關(guān)鍵部位的分散i/o控制，系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)性好，有利于實現(xiàn)信息共享、統(tǒng)一技術(shù)裝備，減少備品備件，方便運行維護(hù)和管理。且在三種方案中，ovation一體化的遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)與dcs的通訊速率是最快的。

　2.2 基于modbus協(xié)議的遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)

　 隨著國產(chǎn)遠(yuǎn)程i/o設(shè)備的研制成功，采用國內(nèi)有成功案例的遠(yuǎn)程i/o系統(tǒng)，經(jīng)通訊接口送入dcs系統(tǒng)。在dcs向fcs發(fā)展過程中，這種方案起到了承前啟后的作用。

　 在與第三方系統(tǒng)進(jìn)行通訊方面，ovation使用modbus協(xié)議的串行通訊控制器。modbus協(xié)議是一種主從式點對點的通訊協(xié)議，允許一臺主機(jī)和多臺從機(jī)之間進(jìn)行通信。通過此協(xié)議，控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和第三方設(shè)備之間可以相互通信，進(jìn)行信息交換。

　 本系