锅炉二次风门现场总线控制与供电

锅炉二次风门现场总线控制与供电
锅炉二次风门电源分散设计和采用现场总线控制的尝试与研究
河北省电力勘测设计研究院天松电气控制室
摘要：本文探讨了锅炉二次风门的供电和控制方式的设计优化，目的是在保证安全可
控的前提下节省电缆提高控制水平，希望能起到抛砖引玉的作用对常规的设计方式有一个
创新。

关键词：现场总线、FF、现场总线控制系统（FCS）。

锅炉的二次风执行机构的布置有规律性和比较集中的特点，以上海锅炉厂的四角喷燃
型锅炉为例：600mw工程的锅炉二次风执行机构每个角25台，四个角100台，1000mw工
程的锅炉二次风执行机构每个角32台，四个角128台。

在以往的设计过程中采用集中一
个电源柜，布置在配电间或电子设备内，对100多台分布在锅炉四角的执行器进行供电和
控制，采用这种常规的方式需要耗费大量的电缆和施工量，在各大集团均在优化设计降低
造价的背景下，如何节省这部分电缆，就成为摆在我们面前的一个课题，需要对常规设计
方式进行改进和创新。

二采用就地放置电源接线柜的设计节省电缆。

根据现场的实践经验和计算优化，我们建议采用将电源接线柜布置在锅炉四角的配电
设计模式，电源开关可布置在就地电源柜内，控制电缆可集中布置，这样可以节省大量的
电力和控制电缆。

接下来我们在具体工程中进行了实施，在我院设计的国华定洲电厂二期2x600mw工程
中锅炉采用的上海锅炉厂四角喷燃型锅炉，我们统计了采用常规方式设计需要的电缆量，
以一个执行器需要一根电源和两根控制电缆计算（1号角距离电子间平均80米，需要电缆25x3x80=6000米，2号角距离电子间平均110米，需要电缆25x3x110=8250米，3号角距
离电子间平均80米，需要电缆25x3x80=6000米，4号角距离电子间平均50米，需要电缆25x3x50=3750米，）四角总计需要电缆6000+8250+6000+3750=23.75公里。

如果采用优化设计方法，则在锅炉四角的每个角落操作层上放置一个电源连接柜。

按
每个电源柜所需的四根进线电源电缆计算（为安全起见，就地电源柜采用双母线供电方式，分为两段，锅炉主电源柜通过四个开关向每个转角电源柜供电）。

需要1280米的电力电缆。

在每个电源柜内放置汇线端子排对控制电缆进行集中，按每个角电源接线柜需要4根
多芯控缆计算，共需要控缆1280米。

经过在工程中的总结发现采用新的电源分散设计方
式带来了以下几个优点。

三电源分散设计方式的优点
1.节省大量电缆和投资，节省21.19公里电缆，每米电缆节省约15元
电缆投资31.7万元，除去电源和端子接线箱成本2~3万元，共节省电缆投资28万元
左右。

同时电子设备间的锅炉电源柜可以由6面减少为4面节省了配电间的空间。

2.缩短工期和施工成本。

由于确定了就地接线盒的接线和位置，锅炉
风门还没有安装的条件下，电子设备间至就地箱电缆可以预先放置，风门安装后只需
放置风门至就地箱就地电缆即可，这样可以避免电缆现场敷设滞后带来的影响工期的问题，同时节省施工费用大约20万元左右。

3.现场修改方便。

备用开关和端子布置在电子室的本地电源和端子接线盒中
电缆预留备用芯，如果现场增加和修改电动门只需使用备用开关和备用端子即可，不
需要从新敷设电缆，方便了现场设备的修改。

4.维护调试方便。

电源开关和端子布置在就地电源接线柜内。

在调制和维护期间
只需要在就地操作，不再需要通过对讲机遥控传动，方便了调试和检修。

在取得了一
定成果后我们又考虑能不能把控制电缆的数量进一步减少呢，结合控制技术的发展，我们
进一步探讨了在锅炉二次风门控制中采用现场总线的可能性。

4、二次风阀现场总线控制方式探讨
80年代末期开始发展起来的现场总线技术和产品，以及由此组成的控制系统－现场总线控制系统(fcs，fieldbuscontrolsystem)，引发了自动控制领域新的革命。

开放的、全
数字化和双向、多站的通讯网络与多功能的智能化现场数字仪表是fcs的主要特征，它使
自动控制系统的效能产生巨大的飞跃，同时可降低设计、施工、调试、运行、维护和系统
扩展等方面的综合费用。

目前，现场总线技术已在国内部分电厂得到应用；如国华宁海电厂（4）×600MW）闭
式冷却水系统的34个现场总线电动阀分为两组，每组17个现场总线电动阀，构成现场总
线网络，分别与集散控制系统（DCS）相连；锅炉补给水系统和废水处理系统采用浙江华
能玉环电厂（2）×1000MW）现场总线技术，目前已投入运行
入运行。

但是在国内还没有完全采用现场总线控制的电厂，并且应用也只局限于节省
电缆和获得现场设备的状态、参数等数据的功能，现场总线的智能仪表对智能设备的控制
功能并未完全使用，未实现真正的控制分散，危险分散的优点，国内现场总线的应用正在
处于逐步推广和扩大使用范围，增加用户对现场总线了解的阶段。

分析了采用现场总线控制锅炉二次风的可能性。

首先，锅炉二次风门执行机构多采用
进口智能执行机构，具有现场总线功能，无需增加现场设备投资。

其次，二次风执行机构
在锅炉运行过程中运行不频繁，实时性要求较低，因此，二次风执行机构的控制具有现场
总线要求的前提条件和运行安全要求，完全可以采用现场总线。

采用现场总线不止是节省了电缆，通过现场总线运行人员可以了解被控设备更详细的信息，如设备运行状况和各种参数，方便运行人员对设备运行状态的了解，对潜在危险进行预防。

现场总线不仅仅是采用了远程i/o技术，而且使贯穿于控制系统的各个层次均获得了广泛的新功能，实现更多的控制、多变量的测量和传输、基于自查的现场设备维护和管理等等功能，这些新的功能将为系统生命周期内各个阶段带来实际的效益和利益，从项目早期开始，到实际运行期间，利用现场总线技术所带来的这些新功能均可实现实质性的成本节约，增加效益和收益，因此在条件许可的情况下我们有必要进行更广泛的尝试。

综上所述，锅炉二次风电源在工程中应用后，采用分散设计的方法，节省了大量电缆和施工数量，缩短了施工周期，收到了良好的效果。

可推广应用于其他项目，发挥更大的经济效益。

下一步，我们将积极尝试采用现场总线控制模式，进一步节约投资，提高控制水平，在各个环节进行创新和优化，尽快实现数字化电厂的目标。