电厂脱硫系统电气二次设备自动化技术改造

赵永明

摘要：从电厂脱硫系统电气设备自动化现状出发，研究分析了加强电厂脱硫系统电气二次设备自动化技术改造的方法，包括改造微机保护系统、监测系统、通信系统，以满足电厂脱硫要求，实现环保排放。

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。以微機为核心，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4～20 mA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。

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改造微机保护系统

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。

2.2改造检测系统

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。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。

2.3改造通讯系统

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，同时对重要的启停命令仍保留其硬接线系统以保证控制的可靠性。

3结语

在电厂脱硫系统中，电气二次设备具有非常重要的作用，决定了整个脱硫系统的稳定安全可靠运行。通过对电气二次设备的自动化改造，可以实现对设备本体的有效保护，对系统的有效监测和控制，推动自动化程度的提高和优化，满足更安全、更可靠、更经济、更有效的电厂脱硫要求，最终实现高标准的烟气排放目的。

参考文献：

[1]唐利金.电厂电气二次设备及自动化改造探讨.民营科技，2016（9）：48.

[2]段新文.电厂电气二次设备及自动化改造探讨.中国科技信息，2011（14）：103.