摘要：随着国家能源政策的调整，近年来大量的纯凝机组陆续改造为供热机组。以某电厂2×300MW机组为例，介绍了供热改造的工艺系统，对相关仪表与控制系统进行了优化设计，为其他供热改造项目的设计提供参考。
关键词：火力发电厂；仪表与控制系统；供热改造；分散控制系统
引言
热电项目具有节约能源，改善环境，提高供热质量等综合效益，是城市治理大气污染和提高能源综合利用效率的重要手段之一，是提高人民生活质量的公益性基础设施，符合国家建设资源节约型、环境友好型社会和可持续发展战略。因此，对火电机组进行供热改造符合国家节能减排相关政策。
近年来，洛阳市供热面积增长迅速，采暖供热污染物排放量较大。为减少供热对城市环境的污染，根据《洛阳市热电联产规划（2014-2025年）》要求，某电厂2×300MW纯凝机组做为城市集中供热热源点纳入洛阳市热电联产规划，为此，将凝汽式机组改造为供热机组，为洛阳及周边集中供热提供热源。
1 工艺系统介绍
供热改造采用两台机组合建一座热网首站的方案，热网加热蒸汽系统、热网疏水系统按母管制设计。热网首站内设置2台热网加热器、2台热网疏水泵和2台热网循环水泵。热网循环水泵、热网疏水泵都采用电动机驱动，配置一拖一变频器。根据热负荷的变化可调整循环水量，还可通过调整抽汽参数来实现循环水温度的调整。热网加热器的循环水泵进、出口均采用母管制，采用并联布置的方式。热网循环水泵和疏水泵均设置有备用泵，以保证热网的正常运行和事故备用。同时，热网系统设置2台补充水泵（一运一备）对热网系统进行定压补水。热网加热器事故时的紧急放水排至就近雨水井。
2 控制方式和控制水平
热网首站采用分散控制系统（DCS），作为独立的子系统纳入辅网控制系统，在辅网集控室操作员站上进行集中监视和控制，实现设备的正常运行和紧急事故处理。同时在集控室#3、#4机组侧分别设置1台操作员站，以供运行人员监视热网首站的运行状况。热网首站内设1台操作员站兼工程师站，供调试和巡检使用，实现现场无人值守。
本次供热改造的采暖汽源来自#3、#4机组的高压辅机联箱（由再热冷段供汽），热网疏水回收至#3、#4机组5号低压加热器出口管道。因#3、#4机组DCS控制器负荷率较高，DCS机柜备用卡槽位及备用I/O点不能满足供热改造的需要，如若#3、#4机组采暖抽汽和疏水回收的控制纳入主机DCS，每台机组需各增加1面DCS控制柜（含控制器），且原有DCS采用进口ABB产品，因此DCS总体投资高。为节省投资及优化配置，#3、#4机组的采暖抽汽和疏水回收的控制不再采用常规模式纳入主机DCS控制，而采用在汽机房增加1面热网首站DCS远程柜的方式，纳入热网首站DCS控制。
热网补水系统增加2台热网补水泵，位于汽机房0m层。因化水控制系统PLC为90年代产品，已停产，新增设备控制无法在原PLC基础上改造，因此新增的2台热网补水泵接入热网首站DCS远程柜，纳入热网首站DCS统一控制。
新建一座供热计量间，设置1套热量计量系统，用于对热网供、回水热量计量的在线监测。
本次供热改造将部分供热数据接入RTU机柜，上传至河南省能源监测办公室，实现热电联产机组节能调度数据的上传。需接入的数据包含：机组负荷、主汽流量（汽机侧）、采暖抽汽流量、采暖抽汽压力、采暖抽汽温度、热网加热器疏水温度、热网补水流量、热网首站补水温度。
3 控制室及电子设备间布置
热网首站设置控制室和电子设备间，位于热网首站0m层，面积为12m×5.4m，控制室内布置操作台，放置操作员站/工程师站、打印机等设备。
电子设备间共布置3面DCS机柜（其中1面为DCS电源网络柜）、1面阀门电源柜，并留有10个备用盘位用于后期扩建。电子设备间布置有电缆沟，为热控电缆进出电子设备间的主通道。
新增1面热网首站DCS远程柜，布置在汽机房0m层凝结水精处理电子设备间。
4 热工自动化系统
4.1 分散控制系统（DCS）
供热改造DCS采用上海新华控制技术（集团）有限公司XDC800控制系统，共设置2对独立的DPU，1对DPU设置于热网首站DCS控制柜中，并配1面DCS扩展柜；另1对DPU设置在汽机房凝结水精处理电子设备间的DCS远程柜中。
4.2 控制系统I/O统计
DCS控制系统I/O点数统计见表1。
4.3 工业电视监视系统
热网首站设置6个工业电视摄像头，接入全厂工业电视监视系统中，在集控室工业电视监控站对热网首站重要设备、电气配电室及电子设备间进行监视。
4.4 SIS更新
供热改造后，新增数据通过SIS接口机接入现有SIS系统，数据接入后对SIS系统进行组态更新。
5 仪控设备选型
仪控设备的选型尽可能与电厂现有同类设备保持一致，以便全厂统一维护、管理和减少备品备件。
热网首站DCS采用上海新华控制技术（集团）有限公司XDC800控制系统，与辅网控制系统保持一致。
电动执行机构选用智能一体化产品。
压力、差压变送器选用智能系列变送器。
热电偶统一选择K分度热电偶，热电阻选择Pt100热电阻。
远传液位计采用导波雷达液位计、差压式液位变送器。
就地压力检测选用不锈钢压力表，就地温度检测选用双金属温度计。
就地液位测量采用磁翻板液位计。
采暖抽汽流量、热网疏水流量检测选用孔板配差压变送器；补水流量采用超声波流量计。
热量计量系统采用国产优质产品，仪表选用管段式双声路超声波热量表（供水）和管段式双声路超声波流量计（回水）。
结论
供热系统投运2年来，安全稳定运行。供热改造后，机组的综合经济性提高，有利于节约能耗，降低区域内污染物排放，利于环境保护，具有良好的经济效益和社会效益。本工程仪表与控制系统的设计，可为同类工程仪控部分设计优化提供设计借鉴经验。
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论文作者:孙小林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/20
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