神福鸿山电厂2×1000MW超超临界发电机组FCS项目的应用
引言
神华福能鸿山电厂2×1000MW超超临界燃煤发电FCS项目#3号机组于2015年3月22日22点18分，#4号机组于2015年4月24日20时48分，分别顺利通过168小时的试运行工作，机组安装及运行参数均达到国内同类机组的先进水平。 本项目是百万千瓦级火电机组DCS+DEH一体化项目，是目前国内现场总线使用率最广泛的火电FCS项目也是目前中国按现场总线技术设计、控制规模最大的百万机组项目。
神福鸿山电厂分两期建设，规划装机总容量4000MW，本期项目建设的两台1000MW超超临界火电机组，是目前中国按现场总线技术设计、控制规模最大的百万机组项目，项目投资约75.88亿元。项目规划通过数字化电厂的建设，实现创建生态环保、担负社会责任、具有国际一流水平的发电企业的目标。
该项目FCS采用和利时的HOLLiAS MACS分散控制系统，通过现场总线技术构建电力生产过程的数字化网络，通过FCS与SIS一体化的建设，实现了数字化电厂。
项目规模
表一：单元机组本地I/O数量（一台机组）
|
常规I/O（点）
|
锅炉
|
锅炉吹灰
|
汽机
|
电气
|
取水泵房
|
合计
|
|
AI（4-20mA，HART）
|
|
|
4
|
|
|
4
|
|
AI（4-20mA外供电）
|
204
|
|
57
|
60
|
5
|
346
|
|
AI（4-20mA内供电）
|
205
|
|
15
|
|
10
|
230
|
|
RTD
|
370
|
|
15
|
|
10
|
395
|
|
TC
|
163
|
|
28
|
|
|
191
|
|
AO（4-20mA，HART）
|
|
|
|
|
|
|
|
AO（4-20mA）
|
61
|
|
20
|
|
|
81
|
|
DI
|
1632
|
5
|
407
|
300
|
90
|
2434
|
|
DO
|
921
|
|
145
|
50
|
40
|
1156
|
|
PI
|
|
|
|
20
|
|
20
|
|
1SOE
|
|
|
58
|
50
|
5
|
113
|
|
合计
|
3556
|
5
|
749
|
480
|
160
|
4950
|
表2单元机组远程I/O（RR）数量（一台机组）
|
远程I/O（点）
|
锅炉
|
汽机
|
电气
|
合计
|
|
DI
|
450
|
300
|
|
750
|
|
DO
|
150
|
100
|
|
250
|
|
RTD
|
259
|
206
|
|
465
|
|
TC
|
|
49
|
|
49
|
|
合计
|
859
|
655
|
|
1514
|
表3单元机组现场总线仪表数量（一台机组）
|
现场总线仪表（台）
|
锅炉
|
汽机
|
电气
|
合计
|
|
PA
|
275
|
225
|
|
500
|
|
合计
|
275
|
225
|
|
500
|
表4单元机组现场总线对象数量（一台机组）
|
现场总线对象（个）
|
锅炉
|
锅炉吹灰
|
汽机
|
电气
|
合计
|
|
电动调节阀DP
|
117
|
|
29
|
|
146
|
|
电动调节执行机构DP
|
36
|
|
20
|
|
56
|
|
电动门DP
|
192
|
5
|
215
|
|
412
|
|
电动机DP
|
24
|
134
|
35
|
|
193
|
|
电加热器DP
|
16
|
|
19
|
|
35
|
|
气动调节阀
|
20
|
|
35
|
|
55
|
|
合计
|
405
|
139
|
353
|
|
897
|
表5 公用系统本地I/O数量
|
常规I/O（点）
|
电气
|
合计
|
|
AI（4-20mA，HART）
|
|
|
|
AI（4-20mA外供电）
|
50
|
50
|
|
RTD
|
|
|
|
AO（4-20mA）
|
|
|
|
DI
|
50
|
50
|
|
DO
|
10
|
10
|
|
PI
|
10
|
10
|
|
SOE
|
10
|
10
|
|
合计
|
130
|
130
|
表6 机组远程I/O数量（一台机组）
|
RDA（点）
|
锅炉
|
汽机
|
合计
|
|
TC
|
|
|
458
|
|
RTD
|
|
|
42
|
|
合计
|
|
|
500
|
和利时HOLLiAS MACS系统是一个开放的系统软件平台，通过将各种控制系统与管理系统相结合，构成一个集成开放的系统平台。在此基础上，和利时结合不同行业自动化控制的需求特点，推出专业化的控制方案，最大限度地满足不同行业的应用需要。
神福鸿山电厂2×1000MW超超临界燃煤发电FCS项目的控制范围包括单元机组、机组脱硫系统和公用系统。整个FCS系统按照HOLLiAS MACS的网络结构划分为#3机组、#3机组脱硫、#4机组、#4机组脱硫以及公用系统共五个域，并且与电厂管理信息系统（MIS）、监控信息系统（SIS）等留有通讯接口。
FCS的主要功能包括：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、旁路控制系统（BPS）、汽动给水泵控制系统（MEH+METS）、电气控制系统（ECS）、脱硫系统（FGD）、汽轮机数字电液控制系统（DEH）等。
单元机组系统网配置：6个操作员站，6个工程师站，2台历史站、1个SIS接口站、2台通讯站等。
控制网配置：机、炉、电共分35个站，其中锅炉20个站、汽机14个站，电气1个站；公用3个站。
现场总线柜：锅炉侧：26个；汽机侧：13个；现场总线设备配置81个PA网段；188个DP网段。
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图一：神福鸿山FCS控制系统硬件配置示意图（单元机组和公用系统）
图二：控制器接入PA、DP总线设备的示意图
现场总线设备管理系统（HAMS）在该项目上的应用
HAMS设备管理系统是和利时针对工厂设备资产管理的解决方案。HAMS 以 HART、FF 和 Profibus 协议为基础，以EDDL、FDT为技术手段，集数据采集和数据分析于一体，为用户提供一个快速方便的统一管理平台。
HAMS提供的设备管理与维护功能，使智能设备发挥最大效益，减少仪表的损耗并降低维护成本。HAMS通过对设备状态的监测及诊断进行主动性维护和预测性维护，提高整个工厂设备的可靠性与可用性，完全替代传统的手操器功能，实现多种类型仪表的统一管理平台、集成仪表的远程配置与诊断、诊断和维护管理提供维修依据、改变传统的维护工作流程、自动记录所有操作和更改。HAMS系统可大大降低维护成本，更重要的是由于大量采用智能设备，实现了现场级控制设备的数字化管控，大大增加了数字化电厂的数据信息，将传统的计划型设备维护管理变成设备的寿命管理和检修管理。
HOLLiAS MACS控制系统在神福鸿山1000MW机组FCS项目上的成功应用，标志着国产DCS系统再次上了一个新的台阶。具有自主知识产权的国产FCS系统，为数字化电厂的实现奠定了基础。
