和利時現場總線控制系統在大唐三門峽火電廠三期擴建工程項目的應用

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和利時現場總線控制系統在大唐三門峽火電廠三期擴建工程項目的應用三門峽火電廠位於河南省三門峽市陝縣大營鄉，由華北電力設計院進行設計。鍋爐採用哈爾濱鍋爐廠的超超臨界參數變壓運行直流爐，超超臨界參數、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天島式布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、切圓燃燒方式，Π型鍋爐。

目錄

案例背景介紹

1　項目背景

三門峽火電廠位於河南省三門峽市陝縣大營鄉，由華北電力設計院進行設計。鍋爐採用哈爾濱鍋爐廠的超超臨界參數變壓運行直流爐，超超臨界參數、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天島式布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、切圓燃燒方式，Π型鍋爐。同步建設脫硝裝置。汽輪機採用上海汽輪機廠的超超臨界、一次中間再熱、四缸、四排汽、單軸、凝汽式汽輪機。機組的銘牌出力（TRL）為1000MW（扣除靜態勵磁和非同軸驅動的主油泵、氫密封油泵所消耗的功率）。發電機採用上海發電機廠的1000MW水氫氫冷卻、自並勵靜止勵磁發電機。

該項目DCS控制系統應用於單元機組、公用、輔網、脫硫、脫硝、輸煤、MEH等全廠工藝系統。採用全廠一體化現場總線控制技術，系統規模如下：

（1）主機配置測點數量：常規測點10635點，其中鍋爐側：3561點，汽機側749，電氣側980點，遠程I/O爐側2158點，遠程I/O機側162點；

（2）主機配置硬件規模：操作員6台，工程師2台，歷史站2台，控制站35台，鍋爐側現場總線櫃20個（DP網段69，PA網段40），汽機側現場總線櫃12個（DP網段35，PA網段27）；

（3）主機配置總線設備數量：總線設備共1202台，其中鍋爐側DP設備432台，汽機側DP設備220台，鍋爐側PA設備379台，汽機側PA設備172台。

該項目為國內電力行業百萬機組採用國產現場總線技術應用規模最大，Hart及Profibus協議的智能設備單台機組3402台，其中Hart設備1815台，Profibus設備1587台，全廠兩台機組近7000台設備，並且是首次採用國產軟件系統實現多種不同協議在同一軟件平台的設備管理，具有里程碑意義，為後來百萬機組應用現場總線技術和設備管理提供了應用典範。

案例實施與應用情況

2　和利時現場總線控制系統

和利時現場總線控制系統是基於先進自動化技術開發的集成工業自動化系統。它用一個開放的系統軟件平台，將和利時多年開發的各種自動化系統和設備進行有機結合，可根據不同行業的自動化控制需求，提供專業解決方案。其子系統覆蓋了企業經營管理層、企業成產管理層和裝置與過程控制層。圖1為系統架構圖。

系統在信息化和集成化方面採用了開放式實時關係數據庫，在其基礎上實現了多個管理子系統，並集成了多種滿足不同行業用戶需求的控制系統和設備。控制器組態符合IEC61131-3標準，不僅擁有平台的高性能通用控制算法，同時可以集成各種層次的控制功能。系統通過多種現場總線（特別是Profibus-DP），支持多種分布式主控單元和智能儀表。同時，監視平台可提供高效的集中管理。通過開放的數據庫和網絡接口、協議以及總線，可在各個層面上與第三方系統或設備連接。本系統集成火電、化工等各行業的先進控制算法平台，為工廠自動控制和企業管理提供全面專業的解決方案。

3　現場總線技術的成功應用

3.1　大唐三門峽火電廠三期擴建工程

大唐三門峽火電廠三期擴建工程FCS控制系統採用和利時KM系列現場總線控制系統，現場總線協議為Profibus-DP和PA，相對應的傳輸技術（物理層）分別是RS485和MBP。全廠工藝系統的控制均採用現場總線技術，對現場智能儀表、氣動定位器、電動執行機構、液位計進行監控。DCS能夠滿足常規控制方式與現場總線ProfibusDP/PA的無縫結合。現場總線設備應用範圍超過60%，處於國內先進水平。現場總線通信電纜敷設嚴格按照火電行業施工標準，全廠現場總線電纜全部單獨布線，保證了設備通信的安全穩定。

3.2　現場總線技術應用

大唐三門峽火電廠三期擴建工程為國內電力行業百萬機組採用國產現場總線技術應用規模最大的項目，Hart及Profibus協議的智能設備單台機組3402台，其中Hart設備1815台，Profibus設備1587台，全廠兩台機組近7000台設備，並且是首次採用國產軟件系統實現多種不同協議在同一軟件平台的設備管理，具有里程碑意義，為後來百萬機組應用現場總線技術和設備管理提供了典範。項目中DP設備包括電動執行機構、馬達控制器、變頻器等，PA設備包括壓力變送器、流量計、氣動定位器及液位計等。冗餘PROFIBUS網絡覆蓋整個單元機組的鍋爐房、汽機房。為了提高總線控制的可靠性，採取了DP冗餘總線配置方案，現場主機的DP設備選用DP雙冗餘接口。圖2為現場總線系統網絡結構。