摘要：目前，電力系統(tǒng)外行業(yè)自備電站項目越來越多，針對外系統(tǒng)電廠設(shè)計在要求上與系統(tǒng)內(nèi)電廠或有不同的情況，本文著重以東莞海龍紙業(yè)有限公司#5機工程為例，詳述了部分內(nèi)容的具體設(shè)計細節(jié)，進而談出了幾點體會。 ——由玖龍紙業(yè)工程設(shè)計引起的思考 近年來，隨著改革開放的日益深入，國民經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高。經(jīng)濟發(fā)展，電力先行。為使企業(yè)滿足發(fā)展要求，很多行業(yè)紛紛新建或改擴建自備電站，并且，隨著企業(yè)規(guī)模的增大，電廠機組容量也日趨擴大。 企業(yè)自備電站的建設(shè)，給電力設(shè)計市場帶來機遇。這使得電力工程設(shè)計人員有更多的機會與條件同非電力系統(tǒng)行業(yè)充分接觸。我院近年陸續(xù)承擔了多項涉及煤礦、石化、造紙等系統(tǒng)外行業(yè)自備電站新建或改、擴建工程的設(shè)計。由于每個行業(yè)都有各自特點，對于電廠運行要求不盡相同，如何作好設(shè)計工作，是每個設(shè)計人員都會面臨的問題，本文結(jié)合東莞海龍紙業(yè)有限公司#5機工程的一些具體設(shè)計情況，談幾點體會。 一、工程簡介 東莞海龍紙業(yè)有限公司#5機組是外資獨資企業(yè)東莞玖龍紙業(yè)有限公司自備電站機組的一部分。規(guī)劃容量為3×50MW燃煤脫硫抽汽供熱機組，母管制運行。本期建設(shè)一臺，其中公用系統(tǒng)按規(guī)劃容量設(shè)計。鍋爐為武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ280/9.8 -1型高溫高壓、自然循環(huán)、燃煤固態(tài)排渣爐，全鋼結(jié)構(gòu)，露天布置。輕油點火及助燃，油槍采用機械霧化。汽輪機為南京汽輪機發(fā)電機廠生產(chǎn)的C50-8.83/0.648型50MW單抽凝汽式汽輪機，電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。發(fā)電機為南京汽輪機發(fā)電機廠生產(chǎn)的 QF-60-2-10.5型空冷60MW汽輪發(fā)電機。無刷勵磁系統(tǒng)。鋼球磨中間儲倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，每臺爐配置2臺筒形鋼球磨煤機， 2臺皮帶給煤機， 2臺排粉機及12臺葉輪給粉機。給煤機及給粉機采用變頻調(diào)速。平衡通風(fēng)系統(tǒng)， 每臺爐配送風(fēng)機2臺， 引風(fēng)機2臺， 均為離心風(fēng)機， 空預(yù)器為管式。回熱系統(tǒng)配置3臺低壓加熱器，2臺高壓加熱器，1臺除氧器，1臺汽封加熱器。1臺鼓泡除氧器。公用系統(tǒng)配置2臺減溫減壓器。本期工程向同期新建的造紙車間提供0.648MPa、227℃、150t/h的低壓蒸汽；電力自用，不與地方電網(wǎng)連接。 二、具體設(shè)計 1． 控制方式的確定 由于本工程規(guī)劃容量為3×50MW機組，主汽及給水系統(tǒng)為母管制。根據(jù)工程實際，在方案設(shè)計階段，與熱機等相關(guān)專業(yè)配合確定爐、機、電集中控制，控制室采用三機一控的方案。控制室布置在本期機組#5爐和下期機組#6爐之間，經(jīng)論證布局合理，可行，并據(jù)此設(shè)計幾種控制室布置方案推薦給業(yè)主。但是業(yè)主看過后提出：三機一控方式固然合理，但本期工程僅建設(shè)1臺，其余2臺機組建設(shè)日期尚無定論，從私營企業(yè)經(jīng)營角度來看，不希望為下期犧牲很大的成本與空間，既不產(chǎn)生利潤，又造成資金閑置。因此，寧可待下期工程上馬時重新再建控制室，而堅持采用一機一控的方式。對于我們提出母管制運行方式存在不同機組間機、爐交叉運行的工況，一機一控不利于三臺機組協(xié)調(diào)控制時。業(yè)主認為這可以通過運轉(zhuǎn)人員在三個控制室之間頻繁地交換信息，增大其勞動強度將此問題解決，另一方面，本期工程爐、機匹配，暫按單元制控制方式運行也可保證機組安全運行。在業(yè)主再三堅持下，我們滿足其要求，最終確定控制方式為爐、機、電集中控制，控制室為一機一控。取消電氣主控樓，鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、除氧給水、減溫減壓、消防水泵、循環(huán)水泵等系統(tǒng)集中到一個控制室進行統(tǒng)一監(jiān)控，便于全廠運行調(diào)度管理。集控室位于運轉(zhuǎn)層B-C框架#4～#6柱之間。電子設(shè)備間分為#1及#2兩個。#1電子設(shè)備間緊鄰集控室位于#3，4柱之間，所有DCS及相關(guān)機柜都布置在此，工程師站設(shè)在#1電子設(shè)備間內(nèi)。#2電子設(shè)備間位于運轉(zhuǎn)層兩爐之間處，電源分配柜，熱工配電箱等以及電氣二次的設(shè)備布置于此。 2． 控制水平的確定 采用什么樣的控制水平，對電廠的運行及管理起著至關(guān)重要的作用，決定著電廠的效率和效益。工程設(shè)計，首先應(yīng)充分聽取和尊重業(yè)主的意見，但是不應(yīng)盲從，我們必須從設(shè)計的角度給予綜合考慮和評判，這樣才能設(shè)計出令業(yè)主滿意的成品。本工程控制水平的最終確定經(jīng)歷了頗為曲折的過程。 在方案確定階段，業(yè)主在會議紀要里明確指出，本工程采用常規(guī)儀表盤的控制方式。對此，我們感到大吃一驚。當今，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，控制理論的成熟和控制方式的更新，DCS無論在安全可靠性還是實用性等方面都有很大提高，隨著DCS在全國各類電廠的成功應(yīng)用，電廠自動化控制水平有了本質(zhì)性的提高，DCS分散控制系統(tǒng)已成為電廠設(shè)計的首選。以Ⅲ型儀表為主的常規(guī)儀表盤的控制方式隨著時代的發(fā)展和科技的進步，在現(xiàn)代化新建電廠中已難覓蹤跡，正在被DCS所取代。國內(nèi)許多早期建造的以常規(guī)盤控制為主的電廠都已經(jīng)或正在進行著DCS改造。玖龍紙業(yè)規(guī)模龐大，資金雄厚，造紙生產(chǎn)線全部為國外進口先進設(shè)備，采用先進的控制方式，但自備電站控制水平如此低，令人不解。本著為業(yè)主服務(wù)，對業(yè)主負責的態(tài)度，我們就此問題與業(yè)主展開專門討論，將DCS控制從可操作性、可靠性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟性等方面與儀表盤控制作了比較，明確其優(yōu)勢及合理性，希望業(yè)主聽取意見改變思想。 然而，作為一個方案的提出，業(yè)主必然也有其原因，分析如下： ⑴．由于電站只作為紙廠一個提供工業(yè)抽汽的輔助車間，相對于整個紙廠的投資僅是一小部分，紙廠上層決策人員對此并未引起足夠的重視，在討論中我們得知：該公司#1～#4機組的控制采用的就是常規(guī)儀表盤，對這種控制方式，運行人員非常熟練，加之運行未出現(xiàn)過問題，所以，本臺機組順其自然地采用原有控制水平。 ⑵．由于該企業(yè)性質(zhì)決定了所有員工都是在為老板打工，工作上如有差錯便可能面臨著處罰甚至被解聘的危險。該企業(yè)明確規(guī)定，無論何時，供汽不能中斷，紙廠的利潤都是以分鐘來計算的。由于電站故障造成生產(chǎn)損失，任何員工都無法承受。運行人員寧可選擇最熟悉的操作方式，確保自己在工作中不出錯，而沒時間理會此種運行方式是否合理與先進。因此，基層具體工作人員為自身利益也極力推薦常規(guī)儀表盤。 ⑶．非電力系統(tǒng)行業(yè)在自備電站的控制方面，對DCS的了解可能不深，去不同電廠考察DCS運行情況，關(guān)心的不是DCS控制系統(tǒng)如何經(jīng)濟、合理、可控，而是想了解其發(fā)生多少事故，停幾次機等等，將其故障情況片面夸大，造成對DCS的可靠性產(chǎn)生懷疑而對其不信任。 另外，培訓(xùn)運行人員熟練操作DCS需要很長一段時間，脫產(chǎn)學(xué)習(xí)與該企業(yè)用人原則相左；企業(yè)必將為此招聘熟練的DCS操作人員替代無用武之地的常規(guī)儀表運行人員，造成他們對DCS的抵觸；對DCS控制理論和控制方式的不了解，易產(chǎn)生對常規(guī)儀表的依賴，難以對先進生產(chǎn)方式有認同感，工作中害怕出現(xiàn)操作上的失誤而面臨處罰解聘的現(xiàn)實等因素等等都造成具體工作人員對DCS的抵觸。 針對以上業(yè)主寧愿放棄DCS而考慮常規(guī)儀表控制方式的種種原因。我們與業(yè)主進行了深入細致的溝通，從DCS軟硬件配置，電廠運行的安全性、可靠性、易操作性的實例，到DCS投資及控制室布置等方面與常規(guī)儀表盤作出比較。經(jīng)過幾次專題論證，業(yè)主終于被我們說服了，并明確表示，#5機工程在控制水平上與前4臺機組相比要有提高。決定對機組控制采用DCS分散控制系統(tǒng)。但同時提出另一要求，為確保運行可靠，在DCS出現(xiàn)死機時，為能維持其正常運行，要增加足夠多的后備手操。對于這項決定，我們同樣堅決反對。既然已經(jīng)決定整個系統(tǒng)采用DCS控制，就完全沒有必要增加足夠的后備手操，這首先還是對DCS分散控制系統(tǒng)的不信任，害怕DCS系統(tǒng)會出現(xiàn)問題影響生產(chǎn)，仍寄希望于傳統(tǒng)的常規(guī)盤控制理論與方式。事實證明，DCS對機組監(jiān)控覆蓋面日趨完善，而且機組控制室人機界面的設(shè)計也已經(jīng)發(fā)生了深刻的變化，常規(guī)儀表加硬手操的監(jiān)控模式已被取消，取而代之的是大屏幕、CRT操作員站加軟手操。 業(yè)主提出"保留部分后備手操以備DCS系統(tǒng)失靈時用以維持機組正常運行"的要求，我們經(jīng)過論證后認為存在以下幾個問題： ⑴．不符合《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL 5000-2000）12.9.4條款關(guān)于后備手操設(shè)置原則，我們只能按該條款設(shè)計確保機組緊急安全停機的必要后備手操。 ⑵．控制室面積增大。無后備手操DCS方式設(shè)計，50MW機組單元控制室面積需要16×8=128m2；保留部分后備手操的DCS控制方式設(shè)計，控制室面積最少需要24×8=192m2，控制室位于B-C框架內(nèi)，這使得控制室顯得擁擠狹長，不方便運行。另外也給主體專業(yè)整體布置帶來不便。 ⑶．工程造價大大提高。 ⑷．安全性沒有保證。由于增設(shè)常規(guī)儀表，事故點無形中增加。機組需要整體協(xié)調(diào)控制，只保留部分操作不能保證機組在DCS失控情況下完全安全運行。此時能做的只有安全停機。 ⑸．運行手段混亂，在運行人員習(xí)慣了以CRT和鍵盤為中心的操作時，一旦出現(xiàn)DCS故障，緊急情況下，執(zhí)行常規(guī)操作，是否還能得心應(yīng)手，能夠適應(yīng)？ 我院認為，根據(jù)"大火規(guī)"和"二十項反措"規(guī)定，當DCS發(fā)生故障時，只能通過必備的后備手操來實現(xiàn)緊急停機、停爐，而在此基礎(chǔ)上依靠部分手操實現(xiàn)機組完全正常運行幾乎是不可能的。 雙方各持己見，幾經(jīng)協(xié)商，相互作出讓步。我們最終尊重并同意業(yè)主的建議，保留必要的后備手操，確保造紙生產(chǎn)損失最小化。本著這種原則，控制方案最終敲定為：機組采用DCS分散控制系統(tǒng)，汽輪機控制采用DEH數(shù)字電液控制系統(tǒng)，機組運行時以CRT和鍵盤為中心，在就地人員的配合下，在控制室內(nèi)可以實現(xiàn)機組的啟停、正常運行的監(jiān)視和操作，以及事故狀態(tài)下的緊急處理。 為確保DCS在全癱或操作員站死機的情況下，能夠維持機組運行，根據(jù)業(yè)主要求在后備盤上除了根據(jù)"大火規(guī)"的規(guī)定設(shè)置汽包事故放水門、鍋爐安全門、交直流潤滑油泵等后備操作手段外，后備盤上還保留送引風(fēng)、給粉、主汽、給水等輔機、閥門、擋板的后備操作手段。具體為： ● 甲，乙送風(fēng)機入口擋板調(diào)門M/A操作器； ● 甲，乙引風(fēng)機入口擋板調(diào)門M/A操作器； ● 左右側(cè)一級減溫水調(diào)門，二級減溫水調(diào)門M/A操作器； ● 主給水調(diào)門，給水大旁路調(diào)門，給水小旁路調(diào)門M/A操作器； ● 凝汽器補給水調(diào)節(jié)門M/A操作器； ● #1，#2高加水位調(diào)門M/A操作器； ● 除氧器壓力，水位調(diào)門M/A操作器； ● #1，#2減溫減壓器出口壓力，溫度調(diào)門M/A操作器； 這些操作器應(yīng)能旁路控制系統(tǒng)的處理器，并且能使用與控制驅(qū)動器裝置相同的電源。切換時雙向無擾。此外，控制盤上還設(shè)有熱工信號光字牌、爐膛火焰電視、水位電視及相關(guān)的二次儀表等。 除灰系統(tǒng)采用PLC＋CRT控制方式，化學(xué)水處理、燃油泵房及除渣控制采用常規(guī)儀表。輔助系統(tǒng)設(shè)有車間控制室。 經(jīng)歷業(yè)主對機組控制水平的要求由常規(guī)儀表盤到DCS加常規(guī)儀表盤的幾次變更，以及是否采用大屏幕，大屏幕是一臺機組一個，還是機一個，爐一個；電氣專業(yè)后備手操保留數(shù)量的數(shù)次變更，我們設(shè)計了多達11種的集控室布置方案，最終達到了業(yè)主的滿意。 3．DCS實現(xiàn)的功能 ● 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS） ● 模擬量控制系統(tǒng)（MCS） ● 爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS） ● 順序控制系統(tǒng)（SCS） ● 電氣控制系統(tǒng)（ECS） 此外，具有通過與DEH通訊實現(xiàn)DEH操作員站的功能和實現(xiàn)其他控制系統(tǒng)（有數(shù)據(jù)通信接口）的監(jiān)控功能。 三、存在的問題 1．吹灰系統(tǒng)，定排系統(tǒng)未進入DCS 業(yè)主在確定三大主機及與其簽定技術(shù)協(xié)議時，確定將吹灰系統(tǒng)，定排系統(tǒng)采用PLC程控方式控制。在DCS功能強大，運行方式先進的現(xiàn)實情況下，將吹灰、定排納入DCS系統(tǒng)實現(xiàn)整體控制是十分合理且經(jīng)濟的。由于它們單上控制系統(tǒng)，在程控盤上操作，不但手段落后，而且設(shè)備投資增大。 2．設(shè)備選型過多，設(shè)計繁雜 業(yè)主在設(shè)備選型時，同一類型設(shè)備使用多家產(chǎn)品，諸如，電動執(zhí)行器分別選用Rotork，德國PS系列及國產(chǎn)引進法國Bernard技術(shù)等的產(chǎn)品；后備盤上大量不同類型的常規(guī)儀表等，這些設(shè)備型號過多，給設(shè)計安裝及調(diào)試運行都增加了復(fù)雜性。 3．中標廠家水平良莠不齊 個別廠家甚至沒有涉及過電力系統(tǒng)，沒有電廠設(shè)備運行經(jīng)驗，設(shè)計時與他們配合十分困難。 四、幾點體會 通過海龍紙業(yè)工程全過程的設(shè)計，感受到如下幾點體會，這對以后類似工程的設(shè)計我想會有所借鑒。 1．多與業(yè)主進行溝通。完成一項工程設(shè)計，首先就要與業(yè)主進行溝通，多去了解一些他們的思想，尤其是電力系統(tǒng)外行業(yè)，對于其特有的工藝要求，運行工況我們無從了解，只有與其充分溝通的情況下，才能了解其行業(yè)特點，設(shè)計出滿足要求的成品。 2．對隨時出現(xiàn)的變更應(yīng)有思想準備。由于業(yè)主所代表的行業(yè)在經(jīng)營、管理、運行特點上或有不同，隨時有可能出現(xiàn)變更，造成設(shè)計人員重新更改原有設(shè)計，有的甚至反復(fù)修改。這種現(xiàn)象多發(fā)生在工程前期工作中。對此，設(shè)計人員應(yīng)充分理解，給予支持。 3．對業(yè)主負責，設(shè)計精品工程。作為設(shè)計院，設(shè)計精品工程，對業(yè)主負責是我們的職責，我們有責任為他們推薦更好的設(shè)計思想和控制理論，讓他們理解、信服。只有這樣，才能實現(xiàn)雙贏。