电厂脱硫系统电气二次设备自动化技术改造

电厂脱硫系统电气二次设备自动化技术改造

发表时间：2017-12-14T09:44:58.470Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：杨春娟

[导读] 摘要：目前，燃煤电厂多采用烟气脱硫技术以减少二氧化硫排放量。

（太原罗克佳华工业有限公司山西省太原市 030032）

摘要：目前，燃煤电厂多采用烟气脱硫技术以减少二氧化硫排放量。然而火电厂脱硫工程投资大、运行费用高、国产化水平低。脱硫工程投资甚至占了电厂总投资的1/3。由于脱硫是一个新的课题，各规程规范对脱硫电气的设计描述较少，尤其是对脱硫各负荷性质的描述，不像电厂主机部分那样对每一个电机都有定性的描述，这就要求烟气脱硫电气系统着重注意系统的安全可靠性和经济实用性。

关键词：电厂脱硫系统；电气二次设备；自动化技术改造；

引言

随着科技的发展，电厂脱硫系统的保护装置也由最初的电磁继电器构成发展到由整流元件、晶体管、集成电路、微型计算机构成。特别是近些年计算机技术、通信技术、自动控制技术、电子技术的大幅发展，提高了电厂脱硫系统的自动化控制程度。以微机为核心，将测控、保护、监视、管理等融为一体的功能统一、信息共享的计算机监控及综合自动化系统开始推广应用。脱硫系统的电气二次控制技术紧跟时代潮流，彻底改变了原有二次回路功能独立、设备庞杂、接线及安装调试复杂的局面，加大了自动化改造，使脱硫系统的技术和管理水平大幅提高。

1、电厂脱硫系统电气设备自动化水平现状

目前国内电厂对脱硫系统一般单独设置单元控制系统（DCS系统），对电气设备的控制基本通过脱硫DCS系统来控制（部分早期工程仍然使用由继电器及光字牌组成的保护柜来控制），所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号经过硬接线方式送入脱硫岛DCS。脱硫岛控制室不设常规测量表计，所有规程规定需要在DCS上显示的电气连续量信号（电流、电压、功率等），在开关柜中采用变送器将其变成4～20mA信号再通过硬接线输出送入脱硫岛DCS。电气设备二次设备的自动保护也一般采用简单的开关、接触器、热继电器等实现基本的热过载保护、速断保护和接地保护等，功能比较单一，二次回路冗杂，经常造成误动作或者保护不动作的事故，对系统的稳定运行以及检修都造成了一定困难，而脱硫系统的电气控制直接关系到系统是否能正常运行，烟气排放能否达标，并最终决定电厂的发电系统是否能安全稳定地运行，所以顺应科技发展的潮流对脱硫系统电气二次设备的自动化控制进线升级改造十分必要。

1.1脱硫岛作为电厂的一个辅助车间，是一个相对独立的工艺系统，其电气系统设计思路又有一定的特点，其中脱硫高压电源的引接是一个难点。对于不同工程应结合具体情况进行设计，脱硫系统电气接线形式是一个重点。脱硫系统电气设备布置一般宜单独设置一电控楼，包括脱硫高低压配电室，脱硫UPS及直流屏室，脱硫电子设备间及控制室等，脱硫电气系统可作为一个独立的系统。

1.2脱硫电气系统的特点

（1）、烟气脱硫高压电源对于脱硫高压电源的引线通常采用两种方案。方案一:单独设脱硫高压工作变压器，简称脱硫高工变，其电源从发电机出口主回路离相封闭母线T接;方案二:脱硫系统高压电源直接接于主厂房高压厂用工作变压器。

（2）、烟气脱硫低压电源脱硫电气系统一般采用2个电压等级，高压母线一般按炉分段，每台炉单独设一段工作母线，双电源进线并采用互为备用方式。6KV单元负荷、公用负荷分别接在2段上。低压部分多是一些脱硫公用负荷，因此一般整个脱硫低压部分设置公用段，低压工作变电源一般分别引自脱硫不同的高压工作段，成对变压器间互为备用。380V/220v系统采用PC(动力中心)，MCC(电动机控制中心)两级供电方式。

2加强电厂脱硫系统电气二次设备自动化技术改造的方法

电厂脱硫系统的二次设备自动化技术改造可以通过以下三个方面来实现。

2.1改造监测系统

2.1.1保护系统是自动化程序中重要的一环，目前脱硫系统电气设备的保护大多使用电磁型、整流型、晶体管型、甚至机械型的保护装置，这些保护装置由于在原理判据、灵敏系数、快速反应等方面或多或少存在一定的不足，已不再适应目前自动化程度高、复杂的脱硫系统。比如现有的脱硫系统中对单体电气设备的保护一般仅具备两段（过载保护、电流速断保护）或者三段保护（过载保护、短路短延时保护、电流速断保护），部分大电机还具备接地保护，这些保护仅能满足日常的需求。随着环保排放要求提高，脱硫工艺设备增加，电气系统更加复杂化，新的问题频繁出现如：低电压，过电压、电机启动超时、电机堵转、系统断相、三相电流不平衡、超温等等。为解决这一系列问题，目前已开发出多功能的微机型保护装置，这些微机保护装置由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成，具有集成度高、反应速度、抗干扰能力强、功能丰富等优点。可根据负载的不同，合理选择电动机、线路、进线、变压器等多型号各分类的微机保护装置，实现保护和自动控制。

2.1.2单体设备的自动化可以经由微机保护装置实现，整个系统的自动化要通过专有的控制系统（如PLC系统或者DCS系统）实现。这些专有控制系统实现电气二次设备的自动化前提是对整个电气系统实施有效的测量监视，目前大多采用开关柜就地设置仪表进线就地监测，加装变送器，经硬接线传输到DCS系统或PLC系统进行远程监控的模式。这种监测模式具有监测数据种类少，接线复杂，抗干扰能力差等缺点，同时监测设备越多控制系统复杂程度和成本都会倍增，不利于对这个电气系统的经济可靠、及时有效的监测处置。

2.1.3改造自动化监测系统首先将电气二次设备中的互感器、仪表更换为高精度电流电压互感器和多功能仪表，或者利用保护系统改造中的微机保护装置集成这些高精度测量功能，再通过在多功能仪表或者微机保护装置上集成的通讯和模拟量输出模块与上位机（PLC或者DCS）配合，实现对运行状态的记录，故障录波，远动控制等高度自动化的功能。

2.2改造通信系统

DCS或者PLC系统对电气二次设备的控制需通过通讯系统来实现，目前脱硫系统的通讯主要通过硬接线的模式，这种模式具有简单、稳定的优点，但随着工艺设备增多，系统趋于复杂，通过硬接线模式需要增加大量的I/O点卡和电缆，使控制系统变得繁琐，不利于施工、检修、维护，更容易产生事故或故障。

为解决此类故障，可以对通讯系统进行改造，利用电气二次设备上自带的通讯模块，通过网线将其串联，再经通讯管理机、以太网交换机与DCS系统（PLC系统）进行交互。通过一根网线（光纤）将各就地设备采集的各种系统状态、故障、实时数据输送到控制室，使得控制室更全面和详实地掌握整个系统的实时状态，计算机系统通过对更多数据的分析和判断可以做出更快更有效的控制，同时对重要的启