貝加萊過程控制系統(tǒng)在單縣生物發(fā)電工程的應用
工程背景：
中國能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤炭所占的比重近70%，煤炭、石油和天然氣等為不可再生能源。莊稼秸稈是每年形成的光合產(chǎn)物，含有與煤、天然氣、石油一樣的可以燃燒的碳，是以生物能形式儲存的太陽能，是一種可再生能源。只要陽光照耀大地，無時無刻不在生產(chǎn)。可惜以前這些能源被白白地燒掉了，還嚴重污染了環(huán)境。去年6月15日這天，衛(wèi)星監(jiān)測的全國秸稈焚燒點多達3000多個。秸稈焚燒影響高速公路、航空、污染空氣、引發(fā)火災。
何不將秸稈集中起來燃燒，以此獲得能源并有效控制污染呢？于是中國國家電網(wǎng)公司2004年投資成立了國能生物發(fā)電有限公司，重點開發(fā)以秸稈、林業(yè)廢棄物等為原料的生物質(zhì)能發(fā)電項目。該公司投資興建的國能單縣生物發(fā)電廠是我國第一個生物發(fā)電示范項目，該電廠的成功投運將會大大帶動全國生物發(fā)電事業(yè)的發(fā)展。國能公司計劃在“十一五”期間，將生物發(fā)電規(guī)模擴大到300萬千瓦，意味著全國將有100多家生物發(fā)電廠面世。這對減少秸稈焚燒對環(huán)境造成的危害、減少溫室氣體和有害氣體排放、帶動新農(nóng)村建設，無疑將起到重要的促進作用。
項目簡介：
國能單縣生物質(zhì)電廠所消耗的秸稈以棉花秸為主，伴以樹皮、玉米秸、小麥秸等。投運后年消耗農(nóng)林廢棄物15～20萬噸；每年可發(fā)出1.6億度寶貴的綠色電，在綠色發(fā)電的同時，每年還可以減排二氧化碳10萬噸，每年可為農(nóng)民創(chuàng)收4000多萬元，創(chuàng)造1000多個就業(yè)機會。具有良好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。
國能單縣生物質(zhì)電廠于2004年11月奠基，2005年10月份主體工程開工建設，2006年11月18日實現(xiàn)機組滿負荷運轉(zhuǎn)。2006年12月1日正式投產(chǎn)運行。
主機部分包括1臺30MW單級抽凝式汽輪發(fā)電機組和一臺130t/h生物質(zhì)專用爐排高溫高壓鍋爐，輔助部分包括化水處理、燃料（秸稈）輸送、燃油輸送、電氣以及暖通等。貝加萊提供APROL過程控制系統(tǒng)，為此設計了一個主控和輔控一體化方案，以利于負荷調(diào)節(jié)和子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換。整個系統(tǒng)共7個操作站,1個工程師站,5對DPU, I/O 規(guī)模 > 3000。
控制系統(tǒng)配置：
* 7臺控制計算機
2臺RUNTIME服務器（同時兼操作員站，用于查看鍋爐和汽機）放置在中央控制室，1臺ENGINING服務器放置在隔壁的電子間，這三臺服務器為HP370高性能服務器，配置雙SCSI硬盤，支持RADI1數(shù)據(jù)冗余和帶電熱插拔，高效存儲所有的實時和歷史數(shù)據(jù)。中央控制室另放置了4臺操作站（燃油泵房，燃料輸送，電氣和暖通），這4臺操作員站采用HP7600計算機，遠方的化學水車間放置了1臺操作員站，也是采用HP7600計算機，7臺控制計算機獨立完成監(jiān)控電廠各個部分的任務。
* 5對冗余現(xiàn)場控制器（也稱DPU：Digital Processing Unit）
其中鍋爐配一對冗余DPU，下面掛接4個I/O站，F(xiàn)SSS部分配一對冗余DPU，掛接4個I/O站，汽機部分配一隊冗余DPU，掛接7個I/O站，電氣+燃油+暖通配一對冗余DPU，掛接8個I/O站，化水配一對冗余DPU，掛接4個I/O站。所有的DPU為CP382，配置3塊3IF781.9擴展成4個以太網(wǎng)口，采集所有的過程信息。智能I/O站CPU為CP360，配置1塊3IF781.9擴展成2個以太網(wǎng)口，以1ms高速掃描速度處理SOE變量。
DPU的配置為BP155+PS465+CP382(3*IF781)+BM150
I/O站的配置為BP152+PS465+CP360(IF781)+n*DI/AI/DO/AO模塊.
* 總線系統(tǒng)
操作總線（操作員站和RUNTIME服務器以及工程服務器之間）用雙100M以太網(wǎng)；過程總線（DPU和RUNTIME服務器以及工程服務器之間）也用雙100M以太網(wǎng)；I/O總線（DPU和I/O站之間）也是采用雙100M以太網(wǎng)；DPU冗余對之間的同步總線和I/O總線共用,控制總線，過程總線，I/O總線都設計成冗余系列總線。
* 第三方子系統(tǒng)
GE 新華的DEH通過硬接線接入到APROL系統(tǒng)，加藥系統(tǒng)采用S7-300CPU，通過驅(qū)動接入到RUNTIME服務器。
系統(tǒng)I/O分布（見下表）
信號類型 | 鍋爐側(cè)+FSSS | 汽機側(cè) | 燃油泵房遠程I/O | 燃料綜合樓遠程I/O | 電氣 | 化水程控 | 合計 | |
+暖通 | ||||||||
AI | 4~20mA | 136 | 116 | 8 | 21 | 51+13 | 99 | 444 |
熱電阻 | 40 | 92 | 7 | 4+7 | 3 | 153 | ||
熱電偶 | 43 | 23 | 66 | |||||
數(shù)字量 | 518 | 303 | 12 | 148 | 253+49 | 327 | 1660 | |
DI | SOE | 32 | 26 | 45 | 103 | |||
AO | 4~20mA | 43 | 21 | 1 | 5 | 2 | 2 | 74 |
DO | 數(shù)字量 | 226 | 127 | 4 | 42 | 71+42 | 167 | 729 |
合計(規(guī)范要求) | 1038 | 708 | 32 | 216 | 540 | 598 | 3132 | |
貝加萊過程控制系統(tǒng)APROL解決方案充分滿足項目的需求，具有以下特點：
*操作記錄（何人，何地，何時，何事）
*審計追蹤，準確地保存4W信息，供事后分析使用
*APROL 完全符合 “FDA 21CFR Part 11 和 GAMP4” 標準
*冗余功能（服務器冗余,DPU冗余,過程總線冗余，I/O總線冗余）
*SOE任務具有“0.8ms”高速掃描周期
*提供GPS對時，保持時間同步，該GPS提供RS485和RS232通訊
*與DEH互聯(lián)的兩種連接方式：硬接線和MODBUS RTU
APROL解決方案給客戶帶來的價值體驗：
*基于穩(wěn)定的Linux操作系統(tǒng)
*APROL提供數(shù)據(jù)服務器冗余, DPU冗余,過程總線冗余
*超強的通信功能：從現(xiàn)場層到操作層有多種標準網(wǎng)絡可選擇:CAN、PROFIBUS、POWERLINK, ETHERNET，
*多種集"操作"與"控制"為一體的終端可選：Power Panel, APC620，Automation Panel，Mobile Panel
*支持C 、 Python高級語言，有助于實現(xiàn)復雜算法
*I/O模塊可帶電熱插拔、模塊狀態(tài)檢測，以利于系統(tǒng)維護
*在項目的執(zhí)行過程中，貝加萊專家提供專業(yè)的現(xiàn)場支持，項目投入運行后，項目工程師實時跟蹤。
項目意義：
單縣生物電廠的運作得到良好的社會反響，作為中國第一個生物發(fā)電項目的成功實施，中央電視臺新聞聯(lián)播對該項目作了系列報導。
隨著生物發(fā)電在中國的普及，貝加萊會積極投身于節(jié)能環(huán)保的事業(yè)中，為保護中國的環(huán)境做出一份貢獻。
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