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(jì)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(yùn)行過程中受熱面的超溫有關(guān)，如果處理不及時(shí)就會(huì)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(duì)于金屬壁溫的監(jiān)測(cè)，關(guān)系到鍋爐運(yùn)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?cái)?shù)據(jù)采集是通過溫度巡測(cè)記錄儀實(shí)現(xiàn)的，僅用于btg盤的監(jiān)視和報(bào)警管理。隨著電廠運(yùn)行和管理水平的提高，要求實(shí)現(xiàn)鍋爐壁溫的超溫統(tǒng)計(jì)和管理，常規(guī)單純采用溫度巡測(cè)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(hào)全部進(jìn)入dcs，進(jìn)行金屬壁溫的采集，便于分析。實(shí)現(xiàn)金屬壁溫的監(jiān)測(cè)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(fèi)用少[1]等諸多優(yōu)點(diǎn)，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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、具體項(xiàng)目如何選用是一個(gè)需要在實(shí)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(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較。

　 2 幾種方案對(duì)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(yàn)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(diǎn)的實(shí)時(shí)信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)全域的通訊速率為100mbps，能支持1,000個(gè)結(jié)點(diǎn)。并以開放的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)貫穿整個(gè)系統(tǒng)，使該系統(tǒng)可隨著世界計(jì)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(shí)現(xiàn)全廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的信息一體化，延長(zhǎng)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(tái)直流爐為例，對(duì)基于ovation系統(tǒng)的幾種方案進(jìn)行對(duì)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(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，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(cè)裝置,原進(jìn)入巡回檢測(cè)裝置的測(cè)點(diǎn)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(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)單易行，估計(jì)電纜約節(jié)省30-40％，可收到一定的實(shí)效。

1 引言

　 統(tǒng)計(jì)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(yùn)行過程中受熱面的超溫有關(guān)，如果處理不及時(shí)就會(huì)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(duì)于金屬壁溫的監(jiān)測(cè)，關(guān)系到鍋爐運(yùn)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?cái)?shù)據(jù)采集是通過溫度巡測(cè)記錄儀實(shí)現(xiàn)的，僅用于btg盤的監(jiān)視和報(bào)警管理。隨著電廠運(yùn)行和管理水平的提高，要求實(shí)現(xiàn)鍋爐壁溫的超溫統(tǒng)計(jì)和管理，常規(guī)單純采用溫度巡測(cè)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(hào)全部進(jìn)入dcs，進(jìn)行金屬壁溫的采集，便于分析。實(shí)現(xiàn)金屬壁溫的監(jiān)測(cè)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(fèi)用少[1]等諸多優(yōu)點(diǎn)，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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、具體項(xiàng)目如何選用是一個(gè)需要在實(shí)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(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較。

　 2 幾種方案對(duì)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(yàn)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(diǎn)的實(shí)時(shí)信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)全域的通訊速率為100mbps，能支持1,000個(gè)結(jié)點(diǎn)。并以開放的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)貫穿整個(gè)系統(tǒng)，使該系統(tǒng)可隨著世界計(jì)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(shí)現(xiàn)全廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的信息一體化，延長(zhǎng)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(tái)直流爐為例，對(duì)基于ovation系統(tǒng)的幾種方案進(jìn)行對(duì)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(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，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(cè)裝置,原進(jìn)入巡回檢測(cè)裝置的測(cè)點(diǎn)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(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)單易行，估計(jì)電纜約節(jié)省30-40％，可收到一定的實(shí)效。

　 其二，是將控制器布置在中控室，現(xiàn)場(chǎng)儀表通過布置在現(xiàn)場(chǎng)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(jià)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(fèi)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(tái)，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(gè)遠(yuǎn)程i/o接口卡能支持8個(gè)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，每個(gè)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)最多可以支持64個(gè)i/o模塊。模擬量輸入模塊最多支持8個(gè)模擬量輸入點(diǎn)。

　 對(duì)于該機(jī)組金屬壁溫的233個(gè)測(cè)點(diǎn)，僅需一個(gè)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)即可，電子室的主控柜需要1對(duì)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(diǎn)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(gè)tc模塊有8個(gè)通道）。這樣32塊可支持256個(gè)測(cè)點(diǎn)，平均每個(gè)模塊接7或8個(gè)測(cè)點(diǎn)，剩余23個(gè)通道作為備用。

　該方案的優(yōu)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工廠的各個(gè)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(shí)現(xiàn)信息共享、統(tǒng)一技術(shù)裝備，減少備品備件，方便運(yùn)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(guó)產(chǎn)遠(yuǎn)程i/o設(shè)備的研制成功，采用國(guó)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊協(xié)議，允許一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)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