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7.4现场仪表和控制设备
7.5辅助车间仪表和控制设备
7.6电缆及桥架选型原则
8.1仪表与控制试验室面积
8.2仪表与控制试验室设备
1概述
1.1工程概况
国电海南西南部电厂位于海南省西南部乐东黎族自治县境内。
厂址位于乐东县莺歌海镇以北约2km。
本期工程为2×
350MW级国产超临界燃煤发电机组，规划建设4×
350MW级国产超临界燃煤发电机组。
本工程同步建设烟气脱硫、脱硝设施。
1.2主要热力系统及电气系统概况
1.2.1锅炉
型式：
超临界参数、一次中间再热、前后墙对冲、固态排渣、全钢构架、露天布置、直流式、煤粉锅炉，采用四分仓回转式空预器。
同步设置烟气脱硫、脱硝装置。
主要参数如下：
负荷
项目
单位
BMCR
1.蒸汽及水流量
过热器出口
t/h
1105
再热器出口
919.65
2.蒸汽及水压力
过热器出口压力
MPa（a）
25.41
再热器进口压力
4.464
再热器出口压力
4.282
3.蒸汽和水温度
过热器出口
℃
571
再热器进口
321.3
569
省煤器进口
288.7
4.锅炉保证热效率（BRL工况）
%
93.87
1.2.2汽轮机
350MW超临界、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、8级回热、湿冷、抽汽凝汽式汽轮机。
主要参数如下:
编号
单位
数据
一
机组性能规范
THA
1
机组型式
超临界、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、湿冷、凝汽式
2
汽轮机型号
N350-24.2/566/566
3
额定功率
MW
350
THA工况蒸汽参数
4
主蒸汽压力
24.2
5
主蒸汽温度
566
6
高压缸排汽口压力
4.202（VWO工况：
4.656）
7
高压缸排汽口温度
312.7（VWO工况：
323.7）
8
再热蒸汽进口压力
3.866（VWO工况：
4.283）
9
再热蒸汽进口温度
10
主蒸汽进汽量
1016.1（VWO工况：
1135）
11
再热蒸汽进汽量
850.43（VWO工况：
942.95）
12
排汽压力
kPa（a）
6.65（TRL工况：
11.8）
13
配汽方式
喷嘴调节
14
给水温度
283.2（VWO工况：
290.8）
15
额定转速
r/min
3000
16
THA工况热耗率
kJ/kWh
7711.5
17
给水回热级数（高加＋除氧＋低加）
3＋1＋4
18
启动方式
高压缸启动
二
汽轮机性能保证
铭牌功率（TRL）
最大连续功率（TMCR）
367
THA工况时热耗率
1.2.3发电机
水氢氢冷却方式、额定功率为350MW。
发电机主要参数如下：
编
号
氢冷机
额定容量
MVA
412
额定功率因数
0.85（滞后）
额定电压
kV
20
额定频率
HZ
50
rpm
定子线圈接线方式
YY
励磁方式
自并励静止励磁
相数
极数
额定氢（空）压
MPa
0.35
效率（保证值）
≥98.9%
漏氢量（保证值）
Nm3/a
<
8
汽轮发电机组噪声水平（距外壳1m处）
dB（A）
≤90
1.2.4主要工艺系统描述
（1）主蒸汽、再热蒸汽、给水均为单元制。
（2）每炉配5台中速磨，4台运行，1台备用，每层燃烧器对应一台磨煤机分离器出口的一组送粉管道，每台锅炉5层共20只燃烧器，。
每台磨配用1台耐压称重式皮带给煤机，配置变频电动机，可以随锅炉负荷自动调节给煤量。
锅炉点火采用无油等离子点火，A、B二层共8个燃烧器采用等离子点火装置。
（3）磨煤机的密封系统采用集中密封系统，每炉设2台密封风机，1台运行，1台备用。
（4）锅炉烟风系统按平衡通风设计，每台锅炉设有一台回转式四分仓空气预热器。
每台锅炉分别配2×
50%容量的送风机、一次风机和引风机。
送风机采用动叶可调轴流式，一次风机采用变频调节离心式风机，引风机采用动叶可调轴流式，取消脱硫增压风机，与引风机合并设置。
（5）汽轮机旁路系统暂时选用35%BMCR容量的高低压两级电动旁路系统。
适用于改善机组的冷、热态启动条件、缩短启动时间、机组启动时回收工质，并避免锅炉再热器干烧。
（6）每台机组设置1台容量为100%锅炉最大给水消耗量的汽动给水泵，用于机组正常运行。
两台机组公用1台容量为锅炉最大给水消耗量30%（锅炉最小直流负荷）的电动启动给水泵，仅用于机组启动。
汽动给水泵设置一台同轴前置泵，电动给水泵采用定速泵，无前置泵。
主给水系统中设置3台全容量、卧式、双流程高压加热器。
高压加热器采用大旁路系统。
辅助蒸汽作为给水泵汽机的启动和调试用汽，四段抽汽作为给水泵汽机正常用汽。
（7）汽机回热系统有八级非调整抽汽，一、二、三级抽汽分别向1号、2号、3号高压加热器供汽，四级抽汽除供除氧器加热除氧外，还向一台给水泵汽轮机及辅助蒸汽系统供汽。
二级抽汽还作为辅助蒸汽系统的备用汽源。
五、六、七、八级抽汽分别向5号、6号、7号、8号低压加热器供汽。
（8）每台机设一个辅助蒸汽联箱。
相邻机组的辅助蒸汽联箱用一根辅助蒸汽母管连接。
机组正常运行时由本机四段抽汽向辅助蒸汽系统供汽，机组启动时辅助蒸汽由启动锅炉提供辅助汽源。
（9）系统设置2台立式凝结水泵，1台运行，1台备用，凝结水泵容量为最大凝结水量的110%，凝结水加热除氧系统采用4级全容量表面式低压加热器（5号、6号、7号、8号低加）及1级高压内置除氧器。
5、6号低加为卧式结构，采用电动大旁路连接方式；
7、8号低加为卧式组合式结构，采用电动大旁路连接方式，当其中任何一台加热器出现高高水位时，电动旁路阀自动打开，进、出口电动闸阀自动关闭，以防止汽轮机进水
（10）循环水系统为扩大单元制一次循环供水系统，本期工程共设四台循环水泵。
（11）本期工程同步建设烟气脱硫、脱硝装置,脱硝采用选择性催化还原法（SCR）工艺技术，SCR反应器布置于省煤器和空气预热器之间，不设置SCR烟气旁路及省煤器旁路。
脱硫采用海水脱硫，不设旁路烟道,不设增压风机和GGH,脱硫设备及烟道的阻力由吸风机一并考虑。
炉膛出口烟气依次经过尾部受热面、省煤器、烟气脱硝装置、四分仓回转式空气预热器，然后通过烟道进入电袋除尘器，再经吸风机、脱硫吸收塔、烟囱排入大气。
1.2.5本期工程厂内设220kV户内GIS配电装置，220kV配电装置采用室内GIS布置方案。
电气主接线采用双母线接线，2台机组均以发电机-变压器组单元接线接入220kV配电装置母线，起动/备用电源由220kV配电装置引接。
厂用供电系统采用6kV和380/220V两级电压,每台机组设一台无载分裂结构，容量为40/25-25MVA的高压厂用工作变压器和两段6kV工作段母线，作为每台机组6kV厂用母线的工作电源，供电给本机组6kV机、炉厂用负荷，辅机分接在母线段上。
高压厂变电源由发电机出口"
T"
接。
两台机设一台同容量、有载调压分裂结构起动/备用变压器供电给机组正常起、停时的负荷，同时作为两台发电机组高压厂用工作变的备用电源，起动/备用变压器电源由本厂220kV配电装置引接。
因炉后公用系统6kV电动机及变压器较多，且汽机房工艺布置紧凑，占地面积小等特点，故本工程在供气中心设6kV公用A、B两段供给全厂的公用负荷，输煤、化水、除灰等辅机负荷分接在两段母线上，不设6kV脱硫集中段，脱硫6kV负荷分接在两台机组的6kV工作段上。
每台机组配置一组220V蓄电池提供直流动力，两组110V蓄电池提供控制负荷。
每单元机组配置二台冗余运行的60kVAUPS，共用一套80kVA旁路设备，UPS交流母线采用单母线接线。
1.3.1本项目采用模块化、标准化设计，按照中国国电集团公司关于建设“技术先进、安全可靠、造价合理、资源节约、绿色和谐、循环经济”绿色火电厂的要求，用先进的设计手段优化布置，使总平面的布置占地最小，主厂房体积最小，施工周期最短，工程造价最低，使各项技术经济指标处于领先地位，在保证质量的同时，以优化创新的设计来最大限度地降低工程造价，努力打造一个高质量、高速度、低造价的优秀设计。
1.3.2全厂采用分层分级的网络结构。
全厂网络由厂级管理信息系统（MIS）、厂级监控信息系统（SIS）以及机组级的控制网络（DCS）、辅助系统控制网络等三层构成。
1.3.3本工程考虑SIS与MIS网络合并设置，在MIS中设置实时/历史数据库和相关服务器，简化网络结构。
实现全厂厂级生产监控网络与厂级管理信息系统网络两网合一，从而减少两个网络间实时信息的传输。
安全上，除采用常规信息系统的安全策略外，SIS与MIS系统之间采用网络物理单向隔离装置，确保生产控制系统实时数据的完整性和安全性。
详细说明参见《信息系统及安全防护》部分。
1.3.4为进一步提高机组的自动化水平，将全厂控制系统统一考虑，设置机组DCS控制网络和辅助车间DCS集中控制网络。
设置全厂控制中心，即在集中控制室设置机组DCS控制网络和辅助车间DCS集中控制网络的运行监控点，提高全厂综合自动化水平，提高电厂的安全可靠性和经济效益。
1.3.5发挥DCS的控制系统物理分散的特点，取消常规集中控制楼。
配合主厂房布置，锅炉和汽机电子设备间按工艺系统所处位置分区模块化后直接放在靠近对象的现场进行相对集中的分散布置，以方便电厂的运行、维护及检修，也减少了热控电缆及桥架等安装材料的使用量。
1.4设计范围及接口
仪表与控制设计范围包括本期2×
350MW机组的主、辅系统和设备,以及附属生产车间和公用系统的检测和控制。
I 锅炉本体及汽、水、油、制粉、烟、风、脱硫、脱硝等系统。
I 汽机本体及蒸汽、抽汽、给水、凝结水、疏水、抽真空、汽封、冷却水、油、循环水等系统。
I 发电机本体及氢、油、水等系统。
I 辅助生产车间和公用部分：
循环水泵房系统、锅炉补给水处理、工业废水处理、凝结水精处理、海水淡化、汽水取样及加药、综合水泵房、生活污水处理、制氢站、锅炉除灰渣系统、供气中心、暖通空调、脱硝氨区等。
I 闭路电视监视系统。
I 厂级监控信息系统（SIS）和厂级管理信息系统（MIS）。
I 烟气连续排放监测系统（CEMS）。
I 仪表与控制试验室。
其中厂级管理信息系统（MIS）及厂级监控信息系统（SIS）、闭路电视监视系统的设计见《信息系统及安全防护部分》。
设计内容深度满足招标文件及DL/T5427-2009《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》的要求。
2自动化水平和控制方式、控制室/电子设备间布置
国电海南西南部电厂是海南省“十二五”期间重点规划建设的电源项目之一。
其建成投产后将进一步改善海南电源布局，满足海南电网负荷增长的需要。
机组主要承担基本负荷，同时也能够满足电网调峰的要求。
2.1.1采用单元制炉、机、电集中控制方式，二台机组设1个集中控制室。
自动化水平的设计满足下列基本要求：
在少量现场操作人员配合下，在集中控制室内实现机组的启停；
在集中控制室内实现机组正常运行工况的监视和调整；
在集中控制室内实现机组异常工况和紧急情况处理及停机；
2.1.2机组控制采用先进的微处理器为基础的分散控制系统（DCS），实现单元机组炉、机、电集控，完成单元机组主辅机及热力系统的检测、控制、报警、联锁保护、诊断、机组启/停、正常运行操作、事故处理和操作指导等功能。
2.1.3在集中控制室内以操作员站为控制中心，以操作员站的LCD显示器和键盘作为机组监控的主要人机界面。
不设常规显示仪表及大屏幕，仅对机组及重要的主要辅机设备设置独立于DCS的后备启停或跳闸操作手段。
2.1.4按照对机组监控的基本要求，并根据锅炉、汽机的运行特点设计完善的模拟量控制系统（MCS），保证机组安全、经济运行。
在启动和运行的过程中，按要求自动或手动投入相关的调节回路。
单元机组包括机组协调、机跟炉、炉跟机和手动4种运行方式，在最低稳燃负荷以上可实现自动调节，机组在协调运行时，可实现机组AGC控制；
在远期厂级负荷经济分配实现后，可接受SIS负荷分配单元的负荷指令，调整机组负荷，实现全厂负荷优化控制，满足机组安全经济运行的要求。
2.1.5单元机组的顺序控制系统（SCS）按功能组级、子功能组级和驱动级进行设计，以与工艺系统的可控性相适应。
2.1.6辅助车间的自动化水平与机组自动化水平相协调，设立辅助车间DCS集中控制网络。
在水、煤、灰控制点内，通过操作员站实现辅助车间工艺系统的启停、运行工况监视和调整、事故处理等。
同时，在机组集中控制室预留监控条件，可对全厂辅助车间工艺系统进行集中监视。
2.1.7设置必要的工业电视以及重要无人值班区域的闭路电视监控系统。
对于无人值班的辅助车间运行状况、一些重要辅助设备的运行状态及一些危险区域的情况，通过就地摄像头、传输电缆把现场的视频信号传到相应的控制室等地点，在控制室的仪表数字墙/LCD终端上实时显示，以便对全厂的各个生产及辅助生产场所进行直观的监视。
闭路电视监视系采用通讯方式将信息传输到MIS。
闭路电视监视系统具体内容（包括监控点设置）参见《信息系统及安全防护》部分。
2.2控制系统总体方案
设置机组DCS控制网络（以下称：
主控DCS网）和辅助车间DCS集中控制网络（以下称：
辅控DCS网），有条件时可实现主控DCS网、辅控DCS网硬件一体化。
2.2.1主控DCS网设计方案
2.2.1.1每台机组设置一套单元机组DCS网络，用以实现单元机组的数据采集、处理、显示、报警、制表和性能计算，完成机组闭环调节、逻辑控制和联锁保护。
单元机组DCS网路包括锅炉控制（含脱硝SCR区）、汽机控制、循环水泵房控制等；
将DCS公用网络作为方案比选：
方案一、不设置机组DCS公用网络，电气设置独立的监控系统ECMS，实现对发变组及厂用电源的监控，ECMS监控系统设独立的操作员站；
方案二、设置机组DCS公用网络，同时通过DCS系统的ECS实现单元机组发变组和厂用电源的监控。
2.2.1.2循环水泵房及脱硝SCR反应系统与机组运行相对密切，将其控制纳入单元机组DCS控制系统，循环水泵房采用DCS远程I/O站，通过通讯电缆接入机组DCS系统中。
全厂供气中心纳入辅控DCS网络。
2.2.1.3一些信号相对集中且较远的场合（如锅炉本体检测部分等）采用远程智能前端（IDAS）或远程I/O站，以达到节约控制电缆的目的。
由于本工程汽机电子设备间布置靠近汽轮发电机，汽轮机、发电机壁温测点直接接入DCS控制系统。
2.2.1.4主网DCS控制系统，功能包括数据采集（DAS）、模拟量调节控制（MCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制（SCS）等。
2.2.1.5从适用、可靠的原则出发和超临界机组的成熟性考虑，本工程顺序控制系统（SCS）按功能组级、子功能组级和驱动级设置。
机组控制功能的设置与工艺系统的可控性相符。
2.2.1.6除上述DCS控制系统以外，机组控制系统控制装置及仪表设备还包括以下几个主要部分：
（1）汽轮机数字电液控制系统（DEH）硬件由汽机厂配供，尽量采用机组DCS一体化的软硬件纳入机组DCS控制系统，控制策略等由主机厂负责。
（2）汽机紧急跳闸系统（ETS）（由汽机厂配供）。
（3）汽机安全监视仪表（TSI）（由汽机厂配供）。
（4）给水泵汽轮机电液控制系统（MEH）硬件由给水泵汽机厂配供，尽量采用机组DCS一体化的软硬件纳入机组DCS控制系统，控制策略等由给水泵汽机厂负责。
（5）给水泵汽机紧急跳闸系统（METS）（由给水泵汽机厂配供）。
（6）给水泵汽机安全监视仪表（MTSI）（由给水泵汽机厂配供）。
（7）就地监视和控制仪表。
（8）炉管泄漏监视、空预器间隙调整等与单元机组DCS通过通讯接口直接相连。
2.2.2辅控DCS网设计方案
全厂辅助车间包括：
锅炉补给水处理系统、工业废水处理系统、循环水加药、凝结水精处理系统、制氢站、循环水泵房、综合水泵房、生活污水站、供气中心、飞灰输送系统、除渣系统、除尘系统、石子煤输送、输煤系统、脱硫系统、脱硝氨站等。
上述辅助系统中除循环水泵房及脱硝SCR反应系统纳入主控DCS控制系统以外，其它辅助车间系统均进辅控DCS网络。
2.2.2.1本期工程设置辅助车间集中控制网。
控制系统采用DCS系统配相应上位机，为满足调试和初期运行过渡需要在各辅助车间控制系统均设有供系统调试、启动运行初期、故障和巡检时用的终端。
各子系统分别调试、投运成功后，各子系统与集控楼的辅控DCS网络核心交换机连接。
2.2.2.2辅控DCS网络采用单域网络多节点的DCS系统，辅控DCS自动化水平与主控DCS自动化水平相协调。
按运行管理的需要及物理位置相邻、系统性质相近的原则设置水、煤、灰及脱硫三个控制点。
同时，在全厂控制中心，即在集中控制室设有3台辅助车间DCS运行监控点，可实现全厂辅助车间工艺系统进行集中监视。
辅控DCS网络中的“水”就地控制点主要包括：
锅炉补给水、凝结水精处理、制氢站、废水处理系统、化学加药和水汽取样等系统，控制点设置在锅炉补给水车间控制室。
在该控制点布置2台操作员站，这2台操作员站可以通过权限设置，实现对各水系统无人值班区域进行监控，同时留有集中控制室监控条件。
辅控DCS网络中的“煤”就地控制点主要包括：
输煤系统控制。
输煤系统控制采用PLC或DCS系统实现其控制，并纳入辅控DCS网络。
控制点设置在燃料输煤控制室，在该控制点布置2台操作员站，留有集中控制室监控条件。
辅控DCS网络中的“灰”就地控制点主要包括：
全厂供气中心、飞灰输送系统、除渣系统、除尘系统、脱硫系统、脱硝氨储备及供应系统等。
以上系统控制点合并为脱硫除灰综合控制室，该控制室布置在供气中心综合楼内，控制室内布置4？
台操作员站，这4台操作员站可以通过权限设置，分别实现对除灰渣各系统、脱硫及脱硝氨站进行监控，同时留有集中控制室监控条件。
2.2.2.3本工程脱硫取消了烟气旁路，增压风机与引风机合并设置，脱硫DCS控制系统中涉及到机组保护的重要信号采用硬接线的方式接入主网DCS系统。
2.2.2.4由于现场总线技术及产品的诸多优点，根据国内外现场总线技术在电站的应用情况，作为一种新的控制技术，拟在DCS招标时可视设备供货商的供货应用业绩，在锅炉补给水及输煤系统中应用现场总线技术构成的控制系统。
2.2.2.5火灾检测报警系统详见电气设计说明部分。
每台单元机组设一套DCS，按分级分散的原则进行设计。
共分为机组监控级、功能控制级和基本控制级。
本工程DCS按功能将包括：
数据采集及处理系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、燃烧器控制系统和炉膛安全系统（FSSS）、汽轮机数字电液调节（DEH）系统、给水泵汽机数字电液控制系统（MEH）。
汽机安全监视系统（TSI）、汽机紧急跳闸系统（ETS）等专业性较强的设备，随主机厂配套供货，与DCS之间应有可靠的高速率通讯接口，重要信号采用硬接线连接，便于信息共享，提高系统可靠性。
2.3.1机组监控级
机组监控级设有局域通讯网，拟设置5台操作员站，各操作员站挂接在局域网上，使每个操作员站具有相互冗余配置功能。
设置两台工程师工作站及其他有关终端设备，留有与全厂监控信息系统（SIS）的通讯接口。
2.3.2功能控制级
在功能控制级分为若干个控制站，各控制站通过通讯总线相互连接。
控制站以分级、分散的原则设置，控制站间即相对独立又可互相通讯，每个控制站承担机组的一个局部控制功能，既可接受机组监控级指令，又可向基本控制级发出指令。
采用远程I/O技术，如温度测量相对集中的区域。
利用远程I/O站可以减少大量控制电缆和电缆敷设，同时减少由于大量电缆密集敷设而引起火灾事故的几率，有利于防火和电厂安全运行。
2.3.3基本控制级
基本控制级实现DCS与现场设备的接口功能，接受来自上一级控制指令，控制驱动现场有关设备，采集处理有关来自现场的技术数据。
2.3.4数据通讯系统
数据通讯系统为DCS的特有属性，不同的DCS具有不同的通讯方式，但无论哪种形式DCS，应至少满足如下要求：
（1）通讯方式要满足系统分层、分级的结构要求。
（2）采用双通道数据通讯总线，用于站与站之间的数据传送。
两条总线互为冗余。
当运行的数据通讯总线故障时，另一条应无扰自动切换到运行状态。
（3）通讯网络的约定包括差错校正和执行保护功能，以确保高度的通讯可靠性，任何站的故障不影响另一些站或通讯系统的正常运行。
通讯系统应提供差错检查，保证发出的信息一致，避免噪音和硬件故障引起的错误数据混入到要吸收的信息中。
（4）通讯系统要提供连续的在线自诊断功能，并能快速给出故障报警及执行正确的保护。
2.3.5与其它系统接口
DCS应留有与其它控制系统的接口，使主机控制系统成为一个整体。
其接口包括数据通讯方式及硬件接线方式。
DCS通过通讯还接收全厂GPS装置的对时信号。
与DCS接口的控制系统有:
厂级监控信息系统（SIS）
汽机紧急跳闸系统（ETS）
小汽机紧急跳闸系统（METS）
其他辅助控制系统（包括炉管泄漏监视、空预器间隙调整等）
2.3.6DCS控制系统应达到的性能指标
--系统可用率：
99.9%
--系统精度
I 输入信号：
±
0.1%（高电平）、±
0.2%（低电平）
I输出信号：
0.25%
--事故顺序记录分辨率：
1毫秒
--抗干扰能力
I 共模电压：
250V
I 共模拟制比：
120dB
I 差模电压：
60V
I 差模拟制比：
60dB
--系统实时性和响应速度：
数据库刷新周期，模拟量不大于采样周期，一般开关量不大于1秒。
--CRT画面对键盘操作指令的响应时间：
一般画面不大于1秒，复杂模拟图画面不大于2秒,LCD画
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