基金会现场总线在火力发电厂的应用.pdf

第3 8卷 第 5期 2 0 1 6年 5月 华 电技 术 Hu a di a n Te c h n o l o g y V0 1 ． 38 No． 5 Ma v ． 2 01 6 基金会现场总线在 火力发 电厂 的应用 崔超超 ， 张莹 ， 沈东生 ， 崔逸群 1 ． 西安热工研究院有 限公 司， 西安7 1 0 0 3 2 ； 2 ． 华 能新 疆轮台电厂 ， 新疆巴音郭楞8 4 1 6 0 0 摘要 通过华 能新疆 轮台电厂 2 3 5 0 MW 超 临界燃煤机组 大规模 应用 总线 的工程实 践 ， 介 绍火 力发 电厂基金会 现场 总线的设计、 施工原则和调试方法， 探讨基金会现场总线在火力发电厂应用中的设计 、 施工和调试规范， 供同类工程实施 时参考。 关键词 火力发电厂 ； 基金会现场总线； 总线网段设计； 总线调试 ； 质量控制 中图分类号 T M 6 2 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 6 0 5 0 0 0 80 3 1 工程概况 华能新疆轮 台电厂 以下简称轮 台电厂 位 于 新疆巴音郭楞 自治州轮台县， 一期 建设 23 5 0 M W 超临界 、 空冷热 电联产机组 ， 锅炉为哈尔滨锅炉制造 厂生产的 HG一1 1 8 2 ／ 2 5 ． 4一Y M1型超临界直流锅 炉 ， 炉高 7 8 ． 0 0 m， 炉宽 3 7 ． 4 0 m， 跨度 4 4 ． 8 0 H I ， 锅炉 侧主要 热 工 电缆 桥 架 布 置 在 锅 炉 6 ． 0 0 ， 1 2 ． 0 0， 2 4 ． 9 0 ， 3 7 ． 4 0， 4 8 ． 1 O， 5 8 ． 3 5 ， 6 5 ． 5 0 m层处 ； 汽轮机为 上海汽 轮机 厂 生产 的 C C J K 3 5 02 4 ． 2 ／ 4 ． 2 ／ 0 ． 4 ／ 5 6 6 ／ 5 6 6型超临界表 面间接空冷凝汽式汽轮机 ， 汽 轮机平台跨度 7 0 m， 汽轮机侧主要电缆桥架布置在 汽轮机 6 ． 0 0 ， 1 2 ． 0 0IT I 层处 ； 发 电机为上海电气发 电 机厂生产的 Q F S N一 3 5 02型同步汽轮发电机 。工 程同步建设脱硫 、 脱硝工程 ， 采用石灰石 一石膏湿法 脱硫工艺 ， 每台锅炉配 1套脱硫装置 ， 浆液吸收塔塔 高4 0 ． 0 0 m， 直径 1 4 ． 0 0 m， 石膏脱水系统布置在脱硫 综合楼 l 4 ． 0 0 m层处 ， 跨度 2 0 ． 0 0 1 “13 ； 2台机组脱硝系 统共用 1 组脱硝还原剂系统 ； 机组采用间接空气冷 却 ， 2台机组共用 1台问冷塔 ， 1 2个扇区， 间冷塔直 径 1 5 3 ． 9 4 m； 辅机冷却采用辅机循环水 和闭式循环 水 ， 主要设备布置在辅机循环水泵房 ， 跨度 5 0 ． 0 0 m， 宽 1 0 ． 0 0 m。化学水处理 系统布置在化学水处理车 间 ， 跨度 5 0 ． 0 0 m， 宽 l 0 ． 0 0 m。表 1给出了该工程基 金会现场 F F 总线 的应用范围。 F F总线分 为低速 Hl和高速 HS E 2种通信 速 率 ， H1 物理层 的主要 电气特性如下 采用位同步数 字化传输方式 ； 传输波特率为 3 1 ． 2 5 k b i t ／ s ； 驱动 电 压 9～ 3 2 V D C； 信号电流 9 m A， 电缆采用屏蔽双绞 线 ； 电缆长度 1 9 0 0 I1 3 ． 主干 十分支 ， 分支 电缆长 度 2 0～1 2 0m， 挂接设备数量 3 2台 。 ．轮台电厂分散控制系统 D C S 为艾默生过程控 制公司的 O V A T I O N系统 ， F F总线 电源为 PF公 司 冗余 电源 ， 接线盒为 P F公司 8分支接线盒 ， F F总 线线缆屏蔽层设计在 D C S侧统一接地。 2 F F总线网段设计原则 2 ． 1 工 艺原 则 与传统的 D C S信号电缆划分原则相 同， 总线信 号首先按照工艺系统划分进入不同的 D C S机柜 。 2 ． 2距离原则 根据国 内外 大型 石化项 目 F F总线 的应用 测 表 1 F F总线应 用范围 收稿 日期 2 0 1 6 0 31 7 ； 修 回 日期 2 0 1 6 0 51 0 算 及艾默生过程控制有限公 司的推荐容量 ， 确定 F F卡件 、 电源 、 接线盒 的数 量 。 此工程按照每个 总 第 5期 崔超超 ， 等 基金会现场总线在火力发 电厂的应用 9 线 网段 9～1 0台仪表 含定位 器 ， 每 段主干 电缆 1 0 0 0 m内， 分支电缆 6 0 m的要求进行 D C S硬件设 计 。表 2给出了艾默生过程控制有限公司推荐的网 段分支 长度 ， 图 1给出 了轮台电厂 F F总线网段 拓扑结构。 表 2总线网段推荐距离 总 台数 不 同分支数 时的推荐距 离／ m 2 ． 3 冗余原则 具有冗余关系的仪表需进入不同的网段 。 2 ． 4防护原则 F F总线传输数字信号， 对线路抗干扰要求较 高 ， 在设计阶段需要进行专 门的防护设计 J 。例如 电缆竖井 ， 槽盒内要单独设计总线 电缆走 向的小槽 盒 ， 条件不具备的地方要设计全封闭金属隔板 ， 在设 计说 明中注明与其他 电缆 的安全距离要求等。 此工程总线设计 阶段在参考 D C S供 应商技术 要求的前提下 ， 总线仪表充分利用仪表箱平 面布置 图和仪表箱清册 ， 定位器类设备主要利用设计 院提 供的具体位置展开 网段的设计 ， 图 2给出了此工程 汽轮机侧6 m层仪表箱的平面布置图， 图中 低加为 低压加热器 ； 高加为高压加热器 ； 汽机变为汽轮机变 压器 ； 照明变为照明变压器。 3 工程实施 3 ． 1 技术交底 在现场工程实施之前 ， 由设计人员对总线 网段 的设计技术和安装技术进行详细的技术交底 。通过 技术交底 ， 达到 以下几个 目标 1 确定 F F总线接 线盒 的具体位置 要求易 于维护 ， 与动力 电缆等保 持安全距离 ； 2 确定 F F总线接线盒主干 电缆的 走向 电缆在专用 的槽盒 内 ， 与动力 电缆 等保 持安 全距离 ； 3 F F线缆屏蔽层接地 统一在 D C S侧接 地 ， 现场接线盒和仪表都不允许接地 ； 4 接线的 F F电源调节器 } 一 _ _I _ 胃 一 FF 总 线 电 缆 篷 F F 总 线 电 缆 i 出 星 晶 l 』 一 j 0 ％ 匕 F F设备 1 争 一 0 s J 匕 F F设备2 分 一一{ j 匕F F 设备3 2 0 l 7 ．． 0 二 『 ] 匕F F 设备4 l 0 一 J 匕F F 设备5 j _ 萋 士 } E F F 设 备6 H I i l l 1 l ，n J i 0 l 1 0 ④ 一 _ 量 n 热网 加热器1 l 一 一 [[ 蛋 苫 甘 莩 [[ 墨 n 1 OCVB1 2 阐 丽 磊_r 一 一⋯ ] 一 一 [[j 二p 量 I 一 量 ⋯一 r r 一 [[三 萤 l ～ r L I 謇 F F总线通信连接盒 1 现场 图 1总线 网段 拓扑结构 【 1 0 C VB 1 0I F F总线通信 连接盒 2 现场 F F设备 1 F F设备 2 F F设备 4 班 陵 F F设备 6 图 2汽轮 机侧 6m层仪表箱平面布置 图 l 0 华 电技 术 第 3 8卷 工艺要求 电缆剥开裸露部分长度合适 ， 冷压处理 ， 网段屏蔽线应保证 网段 内连通 。 3 ． 2网段优化 网段优化主要针对分支 电缆超过 6 0 1T I 距 离的 网段 ， 方法主要有 以下几种 1 网段调整 ， 对 于冗 余仪表 ， 通过网段仪表的重新分配 ， 同时满足冗余和 距离的要求 ； 2 设计增加 串接接线盒 ， 锅炉房仪表 分散且跨度大 ， 总线电缆若全部通过竖井或平台桥 架走向 ， 分支长度很容易超限， 此种情况可以通过增 加 串接接线盒 的方式来解决 ； 3 设计增加直通 穿 线管或者直通电缆槽盒 ， 汽轮机房仪表较为密集 ， 个 别仪表虽然距离很近 ， 但 中间没有设计 电缆槽盒， 此 种情况可通过增加直通穿线管或直接槽盒来达到设 计 的距离要求。 3 ． 3 施工指导和全过程质量监督 鉴于国内施工单位普遍对总线施工缺乏认识 ， 而 总线通信问题大多是 由于施工质量无 法保证导 致 的 ， 因此， 有必要针对总线施工工艺推行全过程质 量控制， 提出具体的质量控制点 ， 由监理单位对施工 质量进行严格监督。此工程总线施工质量控制点主 要有 1 总线 电缆与其他 电缆的安全距离 ； 2 总线 电缆接线头的制作工艺 ； 3 总线屏蔽与接地 。 4总线调试 4 ． 1 单体调试 总线类变送器在 出厂之前 已经进行 了严格的校 验和标定 ， 现场一般无需单独校验 。液位计 、 分析仪 表 、 流量计等仪表需要根据现场工艺要求对仪表进 行设定和调试 ， 定位器则需要进行 自整定 。需要 注意的是 ， 各类仪表除了完成常规的各种设置外 ， 还 需要用手操器将仪表 内的资源块和传感器块全部置 于 自动方式 ， 至此才完成了总线设备的单体调试。 4 ． 2系统调试 调试过程 设 备匹配 ， 建立连接 。在 系统调 试前要求施工方将 仪表 的调试 标签汇 总交 给 D C S 调试方 ， 对于调试标签上无设备 K K S编码或者调试 标签遗失 的需要用手操器获得仪表 的设 备 I D。调 试标签交付调试方后 ， 由调试方负 责完成仪表的组 态和匹配 。系统调试过程 中， 施工方还需要将设备 单体调试过程 中所设定的各种参数提交给 D C S调 试方 ， 比如液位计需要提供单位、 测量范围 ， 定位器 需要提供通道等。 此工程在 调试 阶段参 照化 工行 业 F F总线 经 验 ， 由设计方统筹 、 D C S调试方 和施工单位共 同 商定工作范围。施工方负责仪表 的设备 I D、 测量参 数 、 测定范 围、 工程单 位； 调试方负责输入输 出功能 块的组态 ， 建立连接 ， 根据施工方提供的参数获得最 终结果 。 4 ． 3 通信质量检测 在完成所有 网段系统调试之后 ， 需要调试人员 利用相关专用工具对总线 网段的通信质量进行全范 围的检测并出具相关的通信质量检测报告。 此工程在系统调试完成后利用 F B T一6对每个 网段的通信质量进行了检测主要检测网段的电 压 、 各种噪声及信号丢失等 ， 并出具 了检测报告。 5 结束语 F F总线在 国内火电行业 已逐渐大规模应用 ， 但 相关 的设计理论还没有 建立 和完善 ， 各参建单位在 工程实施过程 中的职责和工作 范围仍然划分 不清 晰 ， D C S供应方软件组态和通信质量检测 的功能还 不够强 大， 这些都给 F F总线在火 电行业 的应 用带 来了一定 困扰 ， 相信随着更多工程的规范应用 ， 这些 问题将得到很好的解决。 参考文献 [ 1 ] 崔逸群 ， 颜渝坪， 王春利， 等． F F和 P r o fi b u s 现场总线在 火电厂的应用研究[ J ] ． 热力发电， 2 0 0 6 2 4 0 4 4 ． [ 2 ] 卞正岗． 在发电厂建设中采用基金会现场总线技术[ J ] ． 工业控制技术 ， 2 0 0 9 1 2 7 2 9 ． [ 3 ] 钟耀球 ， 张卫 华． F F总线 控 制系 统设 计 与应 用 [ M] ． 北 京 中国电力 出版社 ， 2 0 1 0 ． [ 4 ] E me r s o n P r o c e s s M a n a g e m e n t P o w e r Wa t e r S o l u t i o n I n c ． F o u n d a t i o n fi e l d b u s u s e r g u i d e f o r o v a t i o n 3 ． 2 OW3 2 0 3 0 [ R] ． U S A E m e r s o n P r o c e s s M a n a g e m e n t P o w e r＆ Wa t e r S o l ut i o n I n c， 2 0 09． [ 5 ] 曾卫东， 王春利， 颜渝坪， 等． 大型火电机组现场总线控 制系统的设计探讨[ J ] ． 热力发电， 2 0 1 0 3 58 ． [ 6 ] 火力发电厂现场总线安装技术导则 D L ／ T 1 2 1 2 --2 0 1 3 [ S ] ． [ 7 ] 魏志， 蔡霞 ， 邹跃平． F F现场总线的安装与调试[ J ] ． 自动 化仪表， 2 0 0 7 ， 2 8 7 6 1 6 6 ． [ 8 ] 刘宇穗， 陈勇， 李军． 现场总线控制系统的屏蔽、 接地分 析[ J ] ． 热力发 电 ， 2 0 0 9 ， 3 8 6 8 89 0 ． [ 9 ] 石洪波， 钟耀球． 横河 F F总线定位器 Y V P I 1 0的应用 [ C ] ／ ／ 中国有色金属学会． 中国有色金属行业 自动化仪 表学术会议 论 文集． 长春 东北 师 范大 学 出版 社 ， 2 0 1 1 3 947． [ 1 0 ] 柴占杰． 基金会现场总线仪表与系统的调试 [ J ] ． 化工 自动化及仪表， 2 0 1 5 7 8 3 28 3 4 ． 本文责编 白银雷 作者简 介 崔超超 1 9 8 4 一 ， 男， 陕西咸阳人 ， 工程师， 从事电厂现 场 总线 与控 制技 术 方 面 的研究 工 作 E ma i l c u i c h a o c h a o t p r i ． e o m． c a 。