09热控说明书

阜新金山煤矸石热电有限公司煤矸石热电厂新建工程
初步设计
第九卷热控自动化部分
说明书
电力工程设计甲级证书证书编号:060021-sj
辽宁电力勘测设计院
2005年01月沈阳
阜新金山煤矸石热电有限公司煤矸石热电厂新建工程
初步设计
第九卷热控自动化部分
说明书
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分卷目录
本卷目录
1 概述
1.1 主要设计依据及电厂规模
1.2主设备及主系统概况
1.3热工自动化设计范围
2 热工自动化水平和集中控制室布置
2.1 热工自动化水平
2.2 控制方式及集中控制室布置
2.3全厂控制系统总体结构
2.4控制系统的可靠性措施
3 热工自动化功能
3.1 厂级监控信息系统（SIS）功能
3.2 单元机组的热工自动化功能
3.3工业电视监视系统的基本功能
4 自动化设备选型
4.1 单元机组分散控制系统(DCS)
4.2 远程I/O
4.3 操作台控制设备
4.4 控制盘、台
4.5 现场设备
4.6 锅炉炉管泄漏检测系统
4.7 从国外进口的设备
4.8 炉、机主设备制造厂配套供货的控制系统
5 辅助车间的控制系统及设备选型
5.1 辅助车间控制方式及水平
5.2 辅助车间仪表控制设备选型
6 电源和气源
6.1 电源
6.2 气源
7 热工自动化试验室
1 概述
阜新金山煤矸石热电有限公司发电厂煤矸石热电厂建设规模为4X150MW国产循环流化床机组，本期工程安装两台2X150MW双缸双排汽抽凝式供热机组和2X150MW双缸双排汽纯凝式发电机组，并留有再扩建机组的可能。

本工程的主机招标工作已在2004年08月份进行，主机厂家为：锅炉—无锡华光锅炉股份有限公司；汽机—南京汽轮电机（集团）有限责任公司和武汉汽轮发电机厂；发电机—南京汽轮电机（集团）有限责任公司和武汉汽轮发电机厂。

1.1 主要设计依据及电厂规模
1.1.1主要设计依据
1.1.1.1国家发展和改革委员会文件：发改能源[2004]1343号“国家发改委关于辽宁阜新矿业（集团）有限责任公司煤矸石热电厂项目建议书的批复”；
1.1.1.2 辽宁省电力有限公司文件：辽电综计[2003]390号“关于阜矿集团煤矸石热电厂新建工程初步可行性研究报告审查意见”；
1.1.1.3 《阜新金山煤矸石热电有限公司发电厂煤矸石热电厂新建工程锅炉技术协议》
《阜新金山煤矸石热电有限公司发电厂煤矸石热电厂新建工程汽轮机技术协议》。

《阜新金山煤矸石热电有限公司发电厂煤矸石热电厂新建工程汽轮发电机技术协议》。

1.1.1.4《火力发电厂设计技术规程》
1.1.1.5《火力发电厂热工自动化设计技术规定》
1.1.1.6《火力发电厂分散控制系统技术规范书》
1.1.1.7《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》
1.1.2 电厂规模
阜新金山煤矸石热电有限公司发电厂煤矸石热电厂新建工程安装两台2X150MW双缸双排汽抽凝式供热机组和2X150MW双缸双排汽纯凝式发电机组，并留有再扩建的余地。

1.2主设备及主系统概况
1.2.1锅炉
制造厂家：无锡华光锅炉股份有限公司
型式：本锅炉为自然循环单汽包循环流化床锅炉，一次中间再热，紧身封闭，固态排渣，受热面采用全悬吊方式。

锅炉型号
锅炉的主要参数(BMCR工况)：
过热器出口蒸汽压力13.7MPa
过热器出口蒸汽温度540℃
再热器出口蒸汽压力 2.64MPa
再热器出口蒸汽温度540℃
主蒸汽流量按照汽轮机VWO工况确定
给水温度248.5℃
1.2.2 汽轮机
单抽机
制造厂家：南京汽轮电机（集团）有限责任公司（两台）
型式：超高压、一次中间再热、单轴、双缸双排汽抽凝式汽轮机。

型号：C135/N150-13.24/0.294/535/535
汽机进口主要参数(TRL工况)
主汽阀进口压力13.24MPa(ABS)
主汽阀进口温度535℃
再热汽阀进口压力 2.567 MPa
再热汽阀进口温度535℃
主蒸汽流量480t/h
再热蒸汽流量389.3 t/h
额定给水温度250.6℃
采暖抽汽压力：0.294 Mpa.a
额定采暖抽汽量：150t/h
背压为： 5.2kPa
回热系统：2级高压加热器+1级高压除氧器+4级低压加热器纯凝机
制造厂家：武汉汽轮发电机厂（两台）
型式：超高压、一次中间再热、单轴、双缸双排汽纯凝式汽轮机。

型号：N150-13.24/535/535
汽机进口主要参数(TRL工况)
主汽阀进口压力13.24MPa(ABS)
主汽阀进口温度535℃
再热汽阀进口压力 2.199 MPa
再热汽阀进口温度535℃
主蒸汽流量432t/h
再热蒸汽流量363.6 t/h
锅炉给水温度236.7℃
背压为： 4.9kPa
回热系统：2级高压加热器+1级高压除氧器+4级低压加热器1.2.3 发电机
制造厂家：南京汽轮电机(集团)有限责任公司
冷却型式：空冷
发电机主要参数：
额定功率：150MW
最大输出功率：158MW
额定功率因数：0.85(滞后)
电压：15.75kV
频率：50Hz
额定转速：3000r/min
制造厂家：武汉汽轮发电机厂
冷却型式：空冷
发电机主要参数：
额定功率：150MW
最大输出功率：158MW
额定功率因数：0.85(滞后)
电压：13.80kV
频率：50Hz
额定转速：3000r/min
1.2.4热力系统
主蒸汽和再热蒸汽管道采用单元制系统，分别接入4台汽轮机。

每台机组的给水系统由1台高压除氧器、2台高压加热器和2台给水泵组成。

化学来除盐水补水至凝汽器。

2台给水泵1台运行1台备用。

高压给水系统采用单元制系统。

给水系统配置2台50％电动调速给水泵，正常工作时，1台运行，1台备用。

汽机回热系统采用非调整抽汽，设2级高压加热器，1级除氧器，4级
低压加热器。

高压加热器给水系统采用大旁路系统，事故情况下，高加全部解列；低压加热器凝结水系统采用小旁路系统，事故情况下，低压加热器可分别解列。

凝结水系统设三台100％凝结水泵，两台运行，一台备用。

1.2.5 燃烧系统
每台锅炉设置两个原煤仓，所储煤量能够保证每台锅炉在额定负荷下燃用设计煤质运行9小时以上。

给煤方式采用炉前给煤，每一煤仓对应三台皮带给煤机，两个煤仓的六台给煤机分别给煤至每台锅炉的六个给煤口。

给煤机的给煤量按两台工作时锅炉能够满负荷运行考虑。

锅炉的送风系统由一次风系统和二次风系统组成。

一次风系统由2台一次风机提供。

二次风系统由2台二次风机提供。

另外还有3台用于返料装置的高压风机以及2台石灰石输送风机。

锅炉的排烟由空气预热器出来后到布袋除尘器，通过2台引风机到烟囱。

锅炉点火油系统设在油罐区，由3台供油泵（2台运行1台备用）、2台卸油泵和2个500m3油罐组成。

脱硫剂采用石灰石粉，以气力输送方式从炉前给入。

每台炉设有一个石灰石日用仓，仓内石灰石粉量可以满足锅炉满负荷4小时运行的要求。

厂区内设置有一座石灰石中间储仓，可以满足锅炉3天的用量。

外购石灰石粉由气力输送罐车运至厂内。

1.2.6 热网首站系统
热网首站向热电厂周围地区供热，供热量最大可达到608.4GJ/h，最大供热面积为260万M2。

热网首站共设四台循环水泵，总循环流量为3450M3/h。

一级管网的补水设四台补水泵，两台运行两台备用。

补水泵兼作定压泵，补水泵的控制采用变频控制。

热网换热器疏水共设四台疏水泵，两台运行两台备用。

疏水送至主厂房除氧器中。

运行泵故障时自动投入备用泵。

1.3 热工自动化设计范围
热工自动化设计范围包括：
●主厂房内锅炉、汽机、发电机及辅机
●热力系统
●燃烧系统
●热网首站系统
●辅助车间（包括化学水处理系统、除灰渣系统等）的热力控制及
辅助车间监控网络
●全厂信息管理系统（MIS）、厂级监控信息系统（SIS）和全厂工业电视系统
2 热工自动化水平和集中控制室布置
2.1 热工自动化水平
2.1.1 机组的运行方式
本期工程的单元机组以带基本负荷为主，并具有一定的调峰能力。

机组可按冷态、温态、热态、极热态几种方式启动和升负荷，并有“快速减负荷（RB）”的能力，以适应限制负荷工况。

并可适应定压和滑压运行，以定—滑—定方式运行时，滑压运行的范围暂按40～90%额定负荷。

2.1.2 自动化水平
2.1.2.1本期工程拟将发电机/变压器组和厂用电系统的控制纳入分散控制系统，实现炉、机、电单元统一值班，在集中控制室内对单元机组的运行管理由一名值班操作员和两名辅助值班操作员来完成。

2.1.2.2每台机组设一套分散控制系统，以彩色LCD 、专用键盘、鼠标以及大屏参数显示器为单元机组主要监视和控制手段；控制室内只保留极少量数字显示仪表，同时在DCS操作台上配置锅炉、汽机、发电机的硬接线紧急停止按钮及重要辅机的硬接线操作按钮，以保证机组在紧急情况下安全停
机。

2.1.2.3除启停阶段的部分准备工作需由辅助运行人员就地协助检查外，机组的启动、停止、正常运行和异常工况处理均可在集中控制室内完成。

2.1.2.4除燃烧调节在最低稳燃负荷以上投入自动外，其他自动调节系统按全程调节或程序自动投入调节系统设计。

单元机组采用机、炉协调控制，并能参与一、二次调频及AGC控制。

机组的协调控制系统运行方式将包括机炉协调、机跟踪、炉跟踪和手动运行方式。

2.1.2.5控制方式将考虑设置功能组级、子功能组级和驱动级等控制方式，并以子功能组级为主。

保护联锁逻辑能使主辅机在各种运行工况和状态下，自动完成各种事故处理。

2.1.2.6结合本工程的具体情况，适当选用国内外成熟、有业绩、具有良好性能/价格比的优化控制软件及优化管理软件，充分发挥自动化系统的功能，最大限度地发挥机组性能，延长机组使用寿命，节约运行、维护费用，降低生产成本，提高生产管理水平和市场竞争力。

2.1.2.7本期工程拟建立电厂管理信息系统（MIS）、厂级监控信息系统（SIS）、辅助系统控制网络及工业电视监视系统，提高全厂综合自动化水平，实现全厂集中监控和信息系统网络化。

2.2 控制方式及集中控制室布置
2.2.1控制方式
2.2.1.1 采用炉、机、电集中控制方式，两台机组合用一个控制室。

2.2.1.2本期工程的辅助车间及辅助系统采用集中与就地相结合的控制方式。

设置了燃料、水、除灰、除渣等就地控制点。

其中，燃料控制点将设置在本期工程新建的输煤综合楼控制室内，水控制点设置在化学水车间控制室。

同时，建立辅助车间控制网络，配置专用的大屏幕及操作员站，除燃料控制点在就地监控外，其余辅助车间均采用无人值班方式，在单元控制室集中监控。

另外，在除灰、除渣、空压机等辅助车间还分别设置操作员站或就地操作面板，用于系统调试、初期运行、巡检、事故处理使用。

当系统稳定运行后，可由辅助车间集中监控值班人员统一监控，就地无人值班。

2.2.2集中控制室内及其他热控主要设备的布置
2.2.2.1 集中控制室布置
本期工程采用两台机组设一个集中控制室，四台机组共设两个集中控制室，两个集中控制室位于B-C跨之间。

分别布置4-10号柱之间和14-20号柱之间。

两个集中控制室与汽机运转层为同一标高，标高为+9.0米。

作为机组运行人员的主要工作与活动区域，布置集中控制室、电子设备间（工程师室）、交接班室及更衣室等。

集中控制室两侧设有热工配电间。

两个集中控制室下面设有电缆夹层，用于布置集中控制室及电子设备间的计算机信号电缆、控制电缆及电缆托架。

电缆夹层的标高为6.8米。

2.2.2.2集中控制室及电子设备间布置
集中控制室布置在B-C跨之间，位于运转层，面积约为232m2，集中控制室净空高度为3.6 m 。

集中控制室的布置如下：
集中控制室内主要放置显示器监视屏、运行人员操作台、火灾报警盘台等设备。

操作台上安装了DCS操作员站和后备操作按钮等。

炉膛火焰监视电视、汽包水位监视电视安装在显示器监视屏上，全厂工业电视系统的工业电视监视器将吊装在控制室的上方，大型数码指示表（包括机组功率、频率、时钟等）也将布置在控制室内。

两台机组的打印机分别布置在控制室内两侧。

在集中控制室的两侧是两台机组的电子设备间、更衣室及交接班室等。

每台机组电子设备间（包括工程师室）建筑面积约为178 m2，主要布置DCS、DEH的机柜、热工保护柜、电源柜、电气保护屏等设备。

工程师站设在电子设备间内，主要布置机组DCS工程师工作站和DEH 工程师站。

热工配电间布置在靠近电子设备间一侧，面积大约为61 m2。

在单元控制室和#1、#2机组电子设备间之间设置防火墙。

详见F166 C-K-02《1~4号机组单元控制室及辅网控制室平面布置图》。

2.2.2.3 SIS系统及辅控网控制室及电子设备间布置
本期工程在主厂房B-C跨的1-4号柱之间设有SIS系统及辅控网控制室及电子设备间。

其面积大约为209m2。

其中电子设备间的面积约为45m2，工程师站的面积约为40m2，控制室及值长办公室的面积约为124m2。

在控制室内设有两面84英寸的大屏，用于显示全厂各个系统的工艺状态。

大屏前面中间位置布置辅控网操作员站和值长站
2.2.2.4 分散的盘、柜布置
吹灰动力柜拟布置在吹灰器较集中的锅炉平台上。

远程I/O柜拟分别布置在炉、机、电测点相对较集中的位置上。

随主辅机厂供货的盘、箱、柜也将根据情况分别布置在就地主辅设备旁（如：给煤机控制箱、盘车控制装置等）
2.2.2.5 电缆夹层及电缆主通道
集中控制室内电子设备间下设电缆夹层。

所有对应控制室和电子设备室的盘、台、柜均采取下进线方式，去现场和从现场来的电缆都必须经电缆夹层。

在锅炉房和汽机房各主要楼层布置热控电缆主通道。

热控电缆主通道的布置与走向见F166 C-K-04图。

2.3全厂控制系统总体结构
本期工程将设置厂级自动化系统，包括电厂管理信息系统（MIS）和厂级监控信息系统（SIS）。

它们的任务是监视、协调和管理全厂各单元机组、
辅助车间的生产运行以及为职能部门的管理工作服务。

同时，全厂工业电视系统及全厂辅助系统控制网络也作为全厂控制网络的一部分。

全厂控制系统网络结构见图F166 C-K-05~08。

2.3.1电厂管理信息系统（MIS）
建立电厂管理信息系统就是给电厂的管理人员提供大量实时和非实时的、准确的、完整的、可靠的信息和进行加工、运算分析后的信息，以提高电厂管理的效率和决策的正确性，使发电厂的经营和管理者们将以往粗糙的管理经营方式精细化，以企业特征为根本，降低发电成本、减少维护费用、合理经营策略，以实现利润的最大化，确保企业在将来的竞争中立于不败之地。

一个功能完善的电厂管理信息系统一般由办公自动化、财务、劳动人事、综合查询、生产运行、物资等子系统组成。

电厂管理信息系统的主要功能如下：
(1)基建项目管理
(2)办公自动化管理
(3)财务管理
(4)劳动人事管理
(5)安全监察管理
(6)科技环保管理
(7)文档管理
(8)综合查询
(9)实时数据管理
(10)综合统计和计划管理
(11)生产运行管理
(12)设备管理
(13)物资管理
(14)燃料管理
(15)上网电价管理
2.3.2 厂级监控信息系统（SIS）
为了提高电厂的整体管理水平和运行效率，增强电厂的市场竞争力，最近几年出现了电厂厂级实时监控信息系统，是属于厂级生产过程自动化范畴，主要目的是在管理层MIS和控制层DCS之间建立一座桥梁，从而在整个电厂范围内实现信息共享，真正做到管控一体化。

本工程拟建立厂级监控信息系统。

该系统在传统的DCS与MIS之间形成了一个重要的管理控制一体化层面，完成对全厂的实时过程进行优化管理。

SIS的主要功能是采集DCS等控制系统的数据来实现电厂运行优化、负荷调度分配优化、经济性能分析、设备故障诊断及设备寿命管理等功能，对全厂的实时过程进行优化管理，为电厂运行管理人员提供运行指导和决策依据，使电厂在保证安全生产的基础上通过最优化控制策略使整个电厂的设备潜能得到充分发挥，使整个生产保持在最佳、最稳定、最经济的运行状态，用最少的成本带来最多的效益。

目前国外的控制系统厂家如：ABB、SIEMENS、HONEYWELL、FOXBORO、日立等公司已推出了许多非常优秀的SIS应用软件模块，在国外一些现代化电厂进行了实验和运行。

SIS的主要应用软件模块有：过程信息管理、电厂负荷优化调度、设备维护管理、机组寿命管理、运行维护和管理信息、锅炉清洁管理、智能神经元网络模拟分析系统等。

本工程将本着经济实用、符合国情的原则选择SIS 应用软件模块。

2.3.3 全厂工业电视监视系统
为了减少电厂的巡检人员和巡检次数，提高电厂运行人员对运行设备
的监视和管理水平，使运行设备的故障隐患被及早发现、排除，本期工程拟在全厂设置一套工业电视监视系统。

监视范围主要对主厂房内的危险区域（油系统、给煤系统、冷渣器等）、辅助车间（无人值班控制间等）除灰、除渣区域、开关站、变压器区域等无固定值守区域和满足安全防护需要的地方。

在上述地点装设摄像机摄下的所有视频图象能够在各相关监控点进行实时显示，动态录象，监控报警。

全部视频图象信息能够通过网络及授权在其它监控点进行显示，在厂级管理信息系统上进行传输，在授权终端进行显示。

下面是全厂工业电视监视系统设计的一些基本原则：
2.3.3.1监视区域的选择
a) 全厂工业电视监视系统的区域主要为生产区域。

生产区域又分为单元机组和辅助车间。

b) 对于单元机组，重点监视下列区域：
●汽轮发电机组
●各燃烧器
●重要旋转机械
●主厂房内各油箱
●高温高压蒸汽联箱
●石灰石料仓
●配电间
●变压器
●开关站
●其它主要辅机
c) 对于全厂辅助车间，重点监视下列区域：
●辅助车间主要设备
●无人值班的辅助车间控制室
d) 对于全厂安全保卫系统的安防区域的工业电视未予考虑。

2.3.3.2监控点的设置
a) 对于各单元机组，其相关设备的视频图象，在各单元机组集中控制室
进行监控。

b) 有人值班的辅助车间，其相关设备的视频图象，在各辅助车间的控制室进行监控。

c) 无人值班的辅助车间，其相关设备的视频图象，在负责监管其辅助车间的控制室进行监控。

d) 各辅助车间相关设备的视频图象，在本工程辅助控制网络控制室进行监控。

本期工程工业电视系统将配置摄像机180台（此为建议数量，具体配置方案将根据概算费用及业主要求确定）。

通过设置工业电视系统，拟采用视频/数字转换将相关视频图象通过传输网络送至单元机组集中控制室的等离子电视和辅助车间监控网及全厂SIS网大屏幕显示器，实现信息共享，供运行人员、值长、各级生产管理人员及厂领导随时查看现场设备的运转情况，必要时还可将某些图象信息送至投资公司。

由于数字化与网络技术发展很快，我们将根据工程进展情况，在全厂工业电视监视系统实施时，设计先进、可靠、价格合理的工业电视监视系统。

2.3.4 单元机组监控系统：
单元机组DCS是整个单元机组的主要监视和控制设备，包括集中控制室内的操作员站、电子设备间控制机柜及现场I/O柜；它与作为后备和补充的常规控制仪表（主要包括安装在辅助操作台上的机、炉、电紧急停机按钮、炉膛火焰和汽包水位监视电视等）、就地控制仪表（主要包括就地仪表以及主设备制造厂配套供货的独立的就地控制设备等）、辅助控制系统（主要包括吹灰控制系统、旁路控制系统等）有机结合构成了单元机组整体控制系统，
从而实现了对单元机组炉、机、电的统一的集中监视和控制。

2.3.4.1单元机组的分散控制系统（DCS）
a) DCS 是以微处理器为基础的、按系统或功能进行分级、分散的控制系统。

在系统中，控制功能是分散的，即由多个控制器来完成整个单元机组的监控功能；而监视和操作是集中的，即由集中控制室内的人--机接口（MMI）来实现机组的监视和操作。

b) DCS 作为单元机组的主要监视和控制设备，按其主要功能由以下子系统组成：
●数据采集系统（DAS）
●模拟量控制系统（MCS）
●锅炉和汽机的辅机顺序控制系统〔SCS（B / T）〕
●发变组和厂用电源系统的顺序控制系统〔SCS（G / A）〕
●锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）
c) 四台机组公用系统的监控
本期工程设置1~4号机组公用系统DCS网络，采用与单元机组DCS相同的硬件，通过网关分别与1~2号机组DCS网络相连。

1~4号机组公用系统包括：厂用电源公用系统、热网首站系统等。

1~4号机组公用系统的监控在1~2机组的单元控制室内由1~2号机组运行人员兼管，不单独设置值班人员。

d) 单元机组DCS与以下独立辅助控制系统有通讯接口：
旁路控制系统（当条件具备时，纳入DCS）、锅炉石灰石控制系统、锅炉吹灰控制系统。

e) 为减少集中控制楼内I&C控制设备的数量和节省电缆，对下列纯数据采集点采用远程I/O或数据采集前端：
●汽轮机金属壁温度
●发电机线圈/铁心等温度
●过热器金属壁温度
●再热器金属壁温度
2.3.4.2 辅助控制系统包括：
a) 旁路控制系统（当条件具备时，纳入DCS）
b) 锅炉吹灰程控系统
c) 锅炉石灰石控制系统
2.3.4.3常规仪表监视设备
a) 当分散控制系统发生全局性或重大故障时（如：分散控制系统电源消失、通讯中断、全部操作员站失去功能，以及重要控制站失去控制和保护功能等）为确保机组紧急安全停机，将设置独立于DCS的常规操作手段-控制按钮。

b) 在集中控制室内将安装炉膛火焰监视电视、汽包水位监视电视等常规监视系统。

c) 在集中控制室内将安装单元机组及辅助系统工业电视监视系统。

2.3.4.4就地仪表控制设备及系统
就地仪表控制设备主要包括：
a) 执行机构
b) 就地仪表
c) 锅炉就地点火装置
d) 炉膛火焰检测及冷却系统
e) 汽机盘车控制装置
2.3.5 辅助车间监控网络
本期工程将建立燃料控制点、水控制点、除灰除渣控制点及辅助车间监控网络。

在燃料控制点、水控制点、除灰除渣控制点设立操作员站，在SIS
控制室内设全厂辅控网操作员站及大屏幕显示器。

连接到全厂辅助车间监控网络的辅助车间控制系统有：
2.3.5.1全厂公用辅助车间的控制系统，这些辅助车间控制系统也将全厂辅控网相连，主要包括：
a) 输煤控制系统
b) 燃油泵房控制系统
c) 锅炉补给水处理控制系统
d) 厂内热网控制系统
e) 除灰、除渣控制系统
f) 脉冲袋式除尘控制系统
g) 汽水取样和加药系统
2.3.5.2 两台单元机组公用辅助车间的控制系统，这些辅助车间控制系统也将全厂辅控网相连，主要包括：
a) 空调控制系统
b) 空压机控制系统
以上控制系统分别通过通讯接口与辅助车间集中监控网连接，运行人员通过设置在集中控制室的辅助车间操作员站实现对以上各系统工艺过程、运行工况进行监视和设备（单个或程序）的启动和停止操作，就地控制室无人值班。

在就地控制室内，只提供组态、调试、就地操作及异常工况处理的功能，不设常规控制和监视仪表。

2.4控制系统的可靠性措施
2.4.1 DCS
2.4.1.1系统裕量
a) 控制器CPU的负荷率不大于60% ，操作员站CPU负荷率不大于40% 。