图尔克低碳电力从输煤的分布式控制开始

2023/1/6 16:14:22

  经济发展,电力先行。随着国民经济的快速发展,中国电力工业也取得了高速增长。由于我国多煤、贫油、少气,因此发电结构以火电为主,而火电以燃煤为主。但煤炭作为碳排放强度最大的化石能源,在“碳达峰、碳中和”的目标下,众多燃煤发电企业都面临着绿色低碳转型的迫切压力。

  输煤系统作为火力发电企业的重要构成部分之一,不仅关乎着锅炉实际燃烧用煤的传输、配比和掺烧,同时也负责煤碳的运输、卸载和存储。故而,保证输煤系统的高效、稳定运行,将直接影响到锅炉的实际燃烧效率,直接决定着发电企业碳精益管理的高效、准确、精细化。图尔克以模块化分布式控制取代传统的集中控制管理,将火电的输煤监控点做到彻底的分散,提升输煤系统智能化水平,有力推动输煤向“安全高效、清洁低碳、智能灵活”方向的转型。那么,图尔克模块化分布式控制系统到底是如何赋能输煤系统的呢?

  低碳从输煤开始

  2021年全国发电量达8534.3万亿千瓦,其中火力发电占比71.13%。而燃煤发电又因效率高、成本低、稳定性强等多重优势,成为了火力发电中的主力军,截至2021年,我国燃煤机组装机容量为11.09亿千瓦,占火电机组装机容量的比重达到85.52%。占比巨大的燃煤发电企业在“碳达峰、碳中和”的目标下,无疑都面临着绿色低碳转型的迫切压力。

  输煤系统作为火力发电燃料供给的重要系统,是保障生产持续运行的重要环节。传统输煤系统采用 PLC 作为主控制器,并将输煤工艺中的所有控制逻辑集中在主控制器内,通过铺设大范围的通信电缆,与分布在输煤工艺沿线的就地设备建立通讯,并控制就地的执行机构,以此实现输煤现场所有设备的自动化控制,输煤系统中常见的 DI、DO、AI、AO、RTD 等类型的变量均需通过专用且独立的通信电缆实现信号传输,导致电缆耗费量极大,且因所有控制逻辑均在主控制器中,导致主控制器负荷较重,且一日发生故障,则会导致整个系统出现故障,严重影响输煤控制系统的稳定性。

  图尔克通过紧凑型IP67边缘控制器或block I/O模块实现对输煤系统的分布式控制。以模块化分布式控制取代传统的集中控制管理,将火电的输煤监控点做到彻底的分散,同时,分布式控制系统其强劲的集成及封装能力、安全可靠的互连互通特性、极强的故障诊断能力、以及很高防护等级,都为输煤系统的高稳定性和系统性能的优化提供了保障,而且,分布式控制可提升输煤系统智能化水平,提高生产运营效率,有效降低生产运营成本和设备维护成本,有力推动输煤向“安全高效、清洁低碳、智能灵活”方向的转型。

  实践见真知

  2006年秋天,山东鲁能工程有限责任公司(SDEPCI)开始着手设计永川发电厂三期工程,建设规模为2*13.5万千瓦,用以加工低质煤。复杂的燃煤运输系统,需要穿越整个工厂,将煤从仓储地运输至碎煤机室。而对应的输煤控制系统不仅控制设备多、工艺流程复杂、设备分散,而且沿线环境条件恶劣,粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰等都比较严重。

  在分析不同生产商的控制方案后,山东鲁能工程有限公司成套,负责为工厂自动化解决方案提供设计及实施,最终选择了图尔克BL67模块为核心的分布式控制系统。该分布式控制系统中的BL67是图尔克具有IP67防护等级的模块化设计的现场总线产品,其支持PROFIBUS-DP、DeviceNet、CANOPEN等多种开放的现场总线协议,具有模拟、数字、RFID、串口等多种信号类型,并且可以组合两种不同的信号类型到一个模块上。不仅可保证输煤分布式控制系统的设备间无干扰通讯,还提供了高级别数字化,防振功能以及诊断功能。

  重庆永川发电厂的输煤分布式控制系统由1#转运站、2#转运站、粗碎煤机室、细碎煤机室和煤仓间五部分组成,一共7条皮带(甲、乙皮带),14个总线控制箱(每个控制箱控制一条皮带),14个电机马达保护器,全部挂接在2条长度分别为400m和900m的DeviceNet现场总线网络中。

  该输煤分布式控制系统的图尔克现场I/O模块可传输所有模拟量和开关量信号,这些分布式控制信号反应速度、跑偏、拉绳、纵向撕裂或者煤仓高。该输煤分布式控制系统的总线站通过DeviceNet和主控制器AB Control Logix 5560相连接。在该输煤分布式控制系统的评估测得数据后,PLC向MIS提交输煤分布式控制系统的状态数据。同时,为了保证输煤分布式控制系统的设备在粉尘及振动环境下的稳定运作,工厂设计者决定,即使在该输煤分布式控制系统的总线站点已经安装在控制柜内的情况下,继续使用IP67等级的保护。

  图尔克的模块化分布式控制系统还在其他方面使设计者信服:现场I/O模块可以支持热插拔。这样,输煤分布式控制系统中允许工厂操作人员替换输煤分布式控制系统中损坏的I/O模块而避免昂贵的停工成本。短路保护及卓越的诊断功能,能简单、快捷、准确地发现输煤分布式控制系统中故障位置。使用快速接插件连接方式,输煤分布式控制系统中安装更换更加方便快捷,同时避免了输煤分布式控制系统中误接线的发生。得益于模块化设计,在必要时,输煤分布式控制系统可以被轻而易举地拓展为开关量、模拟量、温度量或各种功能模块。

  经在实际工程中的应用,验证了图尔克模块化分布式控制系统的可行性与有效性,可使整个输煤过程能满足整体协调、分布控制、可靠性高。

  关于图尔克

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