脱硫DCS自动控制系统

脱硫DCS控制系统改造实施经验[摘要]主要对金竹山电厂全厂脱硫DCS控制系统改造工程概况；介绍在三机不同时停运的情况下，以机组运行安全为第一，逐步完成全厂脱硫DCS控制系统改造的过程；列举改造过程中出现的系列问题及处理方法，给火力发电厂在实现DCS控制系统升级改造工程中提供借鉴意义。

[关键词]脱硫 DCS 改造经验1 前言金竹山电厂脱硫系统一期（2*600MW）于2007年1月投产，二期（1*600MW）于2009年7月投产，DCS控制系统采用北京ABB贝利公司Symphony系统。

一期（#1、#2机组）脱硫DCS系统合并组建为一期脱硫环网，位于一期脱硫电子设备间，设计有上位机操作员站4套（服务器2套，客户机2套）、工程师站1套和历史站1套。

二期（#3机组）脱硫含公用系统DCS系统机柜位于二期脱硫电子设备间，设有上位机操作员站3套（服务器2套，客户机1套）、工程师站（1套）和历史站（1套），组建二期脱硫环网。

根据《火力发电厂分散控制系统技术条件》（DL/T-1083-2019）第4.13条，受电子设备安全使用年限限制，DCS使用寿命不宜超过10年。

目前脱硫DCS系统使用已超15年了，其硬件老化现象严重，性能落后，DPU控制器的负荷率也超过了的相关规定，现场脱硫DCS控制系统硬件设备问题导致的故障率持续升高。

据统计，近两年内脱硫控制系统一共出现过BRC模块故障的情况2次；ASI23模块故障的情况有5次；ASO11模块故障的情况有3次；电源组件损坏的情况1次；环路通讯模块故障的情况有8次；机柜风扇故障2次。

由于脱硫DCS控制系统采取局部升级改造后，还导致系统配置不统一，在集中监控联网后的网络故障频繁发生，存在较大的安全隐患。

全厂脱硫系统控制有2个集控室，区域分散，需要配置的值班人员较多，两个集控室互相之间运行数据不能互通。

拟通过全厂脱硫DCS改造将一期、二期脱硫系统纳入一个控制系统内统一监控，实现多机一控。

脱硫装置分散控制系统（FGD_DCS）技术规范书华能济宁电厂2X350MW以大代小热电联产机组改建烟气脱硫工程(工程编号:FGD081)分散控制系统(FGD_DCS)技术协议北京博奇电力科技有限公司2008年11月编制:校核:审核:华能济宁电厂2X350MW以大代小热电联产机组改建烟气脱硫工程 DCS技术规范书目录1. 技术规范 ..................................................................... (1)2. 供货范围 ..................................................................... ................................................................... 42 3. 技术资料和交付进度 ..................................................................... ............................................... 45 4. 监造(检查)和性能验收试验 ..................................................................... .................................... 50 5. 技术服务和联络 ..................................................................... ....................................................... 58 6. 分包与外购 ..................................................................... ............................................................... 65 7. 包装贮存和运输 ..................................................................... ....................................................... 66 8. 招标文件附图 ..................................................................... .. (66)i华能济宁电厂2X350MW以大代小热电联产机组改建烟气脱硫工程 DCS技术规范书 1. 技术规范1 工程概况介绍1.1 概述华能济宁电厂烟气脱硫工程为2X350MW燃煤机组。

脱硫DCS控制系统操作说明1.画面结构1.1系统启动时默认进入功能分区主画面，共四幅，分别为：图1-1：功能分区主画面1图1-2：功能分区主画面2图1-3：功能分区主画面3图1-4：功能分区主画面4点击顶部的按钮可以在四幅主画面间切换，点击主画面中的按钮（每幅16个）可以进入相应的子画面。

1.2系统主画面系统主画面共３幅，它包括所有操作子画面的快捷按钮。

点击主画面上的按钮可以进入相应的操作子画面。

系统主画面分为：１）系统主画面１：#3塔脱硫系统主画面２）系统主画面２: #4塔脱硫系统主画面３）系统主画面３：电气及公用系统主画面在子画面和系统主画面底部都有一个快捷功能按钮条，点击按钮可以进入相应的主画面。

在画面的监视模式下，点击“点窗口”按钮，再点击流程图上的动态点可显示该点的点窗口画面。

1.2.1画面底部的快捷功能键图1-5：功能分区主画面51.2.2 系统主画面１:图1-6： #3塔脱硫系统主画面1.2.３系统主画面２:图1-7： #4塔脱硫系统主画面1.2.4 系统主画面3:图1-8：电气及公用系统主画面1.2.5 在系统主画面上用鼠标点击按钮，可以进入相应的操作子画面，如下图是#3吸收塔系统A的操作子画面。

图1-9： #3吸收塔系统A1.3操作子画面操作子画面显示工艺系统的流程图，分为流程图画面、操作指导画面（功能组画面）和报警画面。

画面有两种模式：一、监视模式；二、操作模式。

在监视模式下，只能查看画面的测点数据和设备状态，不能操作；而在操作模式下，鼠标点击带虚线方框的区域后，可以弹出操作窗口，进行操作。

两种模式的切换可以点击画面左上方的“监视”和“操作”按钮来完成。

下面是操作子画面明细：1.3.1 流程图画面，包括：I． #3脱硫系统（1）3号吸收塔系统A（2）3号吸收塔系统B（3）3号烟气系统（4）3号吸收塔增压风机（5）3号吸收塔烟气换热器（6）3号吸收塔氧化风机II． 4#脱硫系统（1）4号吸收塔系统A（2）4号吸收塔系统B（3）4号烟气系统（4）4号吸收塔增压风机（5）4号吸收塔烟气换热器（6）4号吸收塔氧化风机III．公用系统（1）挡板密封空气系统（2）石灰石卸料系统（3）石灰石浆液系统（4）一级脱水系统（5）废水旋流器系统（6）3号真空皮带脱水机（7）4号真空皮带脱水机（8）石膏仓储系统（9）工艺水系统（10）压缩空气系统（11）事故浆液系统（12）排水坑系统（13）废水处理系统（14）废水加药系统（15）低压MCC（16）直流系统（17）UPS系统（18）6KV电源系统（19）380V电源系统（一）（20）380V电源系统（二）１.3.2 操作指导画面（功能组画面），包括：I．总体（1）FGD系统启动操作指导（2）FGD系统停止操作指导II． #3脱硫系统（1）3#FGD烟气系统启停操作指导（2）3#FGD增压风机启停操作指导（3）3#FGD吸收塔系统停止操作指导（4）3#FGD1#氧化风机启停操作指导（5）3#FGD2#氧化风机启停操作指导（6）3#塔1#浆液循环泵启停操作指导（7）3#塔2#浆液循环泵启停操作指导（8）3#塔3#浆液循环泵启停操作指导（9）3#塔除雾器系统启停操作指导（10）3#塔除雾器1子功能组启停操作指导（11）3#塔除雾器2子功能组启停操作指导（12）3#塔除雾器3子功能组启停操作指导（13）3#塔1#排浆泵启动操作指导（14）3#塔1#排浆泵停止操作指导（15）3#塔2#排浆泵启动操作指导（16）3#塔2#排浆泵停止操作指导（17）3#塔密度计PH计冲洗操作指导（18）3#吸收塔排水坑启停操作指导（19）3#塔GGH低泄漏风机启停操作指导III． #4脱硫系统（1）4#FGD烟气系统启停操作指导（2）4#FGD增压风机启停操作指导（3）4#FGD吸收塔系统停止操作指导（4）4#FGD1#氧化风机启停操作指导（5）4#FGD2#氧化风机启停操作指导（6）4#塔1#浆液循环泵启停操作指导（7）4#塔2#浆液循环泵启停操作指导（8）4#塔3#浆液循环泵启停操作指导（9）4#塔除雾器系统启停操作指导（10）4#塔除雾器1子功能组启停操作指导（11）4#塔除雾器2子功能组启停操作指导（12）4#塔除雾器3子功能组启停操作指导（13）4#塔1#排浆泵启动操作指导（14）4#塔1#排浆泵停止操作指导（15）4#塔2#排浆泵启动操作指导（16）4#塔2#排浆泵停止操作指导（17）4#塔密度计PH计冲洗操作指导（18）4#吸收塔排水坑启停操作指导（19）4#塔GGH低泄漏风机启停操作指导IV．公用系统（1）工艺水泵启停操作指导（2）除雾器冲洗水泵启停操作指导（3）3#吸收塔排水坑启停操作指导（4）4#吸收塔排水坑启停操作指导（5）1#石灰粉卸料系统启停操作指导（6）2#石灰粉卸料系统启停操作指导（7）3#石灰石给浆系统启停操作指导（8）4#石灰石给浆系统启停操作指导（9）3#塔1#石灰石浆液泵启停操作指导（10）3#塔2#石灰石浆液泵启停操作指导（11）4#塔1#石灰石浆液泵启停操作指导（12）4#塔2#石灰石浆液泵启停操作指导（13）石灰石浆液密度计冲洗操作指导（14）1#废水给料泵启停操作指导（15）2#废水给料泵启停操作指导（16）1#石膏浆液返回泵启停操作指导（17）2#石膏浆液返回泵启停操作指导（18）滤液池1#滤液泵启停操作指导（19）滤液池2#滤液泵启停操作指导(20) 3#真空皮带脱水机启停(21) 4#真空皮带脱水机启停(22) 污泥输送泵启停操作指导１.3.3 报警画面，包括：(1)3#FGD光字牌报警（一）(2)3#FGD光字牌报警（二）(3)4#FGD光字牌报警（一）(4)4#FGD光字牌报警（二）(5)公用系统光字牌报警（一）(6)公用系统光字牌报警（二）(7)电气光字牌报警（一）(8)电气光字牌报警（二）(9)报警参数一览2 画面操作2.1 动态点说明在流程图画面（子画面）上有测点数据显示，正常时为白色。

脱硫系统控制说明一、说明按照工艺流程划分为六个区域，并分别说明各个区域的联锁、闭环控制及顺序控制的逻辑原理。

这六个区域分别为：1、吸收剂制备及给料系统2、清水系统3、排空系统4、吸收和氧化系统5、烟气系统6、脱水系统二、吸收剂制备及给料系统控制逻辑说明1、石灰粉仓上粉的启动启动允许条件:·启动石灰粉仓布袋除尘器；·顺控启动石灰粉仓流化风机和电加热器运行。

启动顺控:石灰粉仓的上粉是人工操作。

石灰粉运载卡车操作员将卸料软管连接到石灰粉仓的上料管。

打开石灰粉上料手动阀，卡车司机打开空压机，就可以上粉或使用脱硫岛吹灰用空压机进行送粉。

如果在卸粉运行中，石灰粉筒仓没有出现料位高的报警，运行可持续直至卡车清。

2、石灰粉仓布袋除尘器的启动启动允许条件：石灰料仓除尘器无故障；手动启动方式：随时打开；自动启动方式：接受石灰浆液制备下料顺控的打开指令。

3、石灰粉仓布袋除尘器的停止停止允许条件：石灰料仓除尘器无故障；·石灰粉仓低料位·未进行上粉；手动启动方式：满足条件，随时关；自动启动方式：无。

4、石灰浆液制备下料顺控启动允许条件：旋转给料机和螺旋输送机无故障；·石灰手动插板阀打开；·旋转给料机在远控状态；·旋转给料机在自动方式；·螺旋输送机在远控状态；·螺旋输送机在自动方式。

启动顺控：1、启动螺旋输送机；2、确认螺旋输送机启动；3、启动旋转给料机；4、确认旋转给料机启动；5、石灰浆液制备停料顺控停料允许条件：·旋转给料机在远控状态；·旋转给料机在自动方式；·螺旋输送机在远控状态；·螺旋输送机在自动方式；停料顺控：1、停止旋转给料机；2、确认旋转给料机已停止；3、延时30S；4、停止螺旋输送机5、确认螺旋输送机已停止。

6、螺旋输送机的启动启动允许条件：·石灰粉仓料位高于低料位计·螺旋输送机在遥控状态；手动启动方式：满足条件，随时启动；自动启动方式：接受制备下料顺控的启动指令。

XXXX项目——烟气脱硫DCS系统方案及报价XXXX有限公司目录系统简介 (3)DCS系统硬件介绍 (4)DCS软件介绍 (8)DCS系统技术规格 (10)本控制系统统构成 (22)本控制系统规模及功能 (13)系统配置清单及供货范围 (19)检测及质量保证 (20)技术服务和培训 (22)其它 (23)系统报价 (25)内容截止于第25页一、系统概述（一）、系统简介：●德国Wago DCS系统是基于多种总线的控制系统，其代表产品就是基于以太网的控制系统。

●其设计特点是融入了DCS系统和FCS系统的优势。

⏹WaGo控制系统典型结构图显示器PROFIBUSDeviceNetCANopen⏹WagoDCS控制系统的特点●最佳的模块化结构1-，2-，和4-，8-通道功能被容纳在一个I/O模块里。

●现场总线节点可以独立于现场总线而设计●DCS现场总线适配器支持所有重要的现场总线●一个DCS控制器可以包括带有不同电位，电源和信号的数字量/模拟量的输入输出模块。

●电源模块带有熔断器或者不带熔断器。

如果需要错误信息可以通过总线传输。

●快捷方便的接线方式，具有高可靠性。

（二）、总线型分散控制系统的硬件特点：黄- 开关量输入模块红- 开关量输出模块绿- 模拟量输入模块兰- 模拟量输出模块白- 特殊功能模块1．Wago分散控制系统的可组合节点硬件：1-1 750-841ETHERNET控制器：该控制器支持所有I/O模块自动配置、生产成包括数字量模块、模拟量模块及特殊功能模块的本地过程映像，模拟量模块和特殊功能模块以字或者字节的形式传输数据，而数字量模块以位的形式传输数据。

该控制器适合10M/100M数据传输速率，512KB程序内存，128KB数据内存和24KB保持内存并依照IEC61131-3标准编程，32位CPU具有多任务处理功能及后备电池实时时钟。

控制器能提供不同应用协议，用于数据采集及控制（MODBUS，ETHERNET/IP）或用于系统管理及诊断（HTTP，BootP，DHCP，DNS，SNTP，FTP，SNMP及SMTP）。

2×170t/h锅炉烟气脱硫工程ABB（Winmation）DCS 系统技术方案第一部系统控制方案概述系统方案采用高性能处理器PM1800 CPU，按照控制器、电源及通讯网络全冗余架构设计，IO采用荣获“红点设计大奖”的WinIO 1000 系列自诊断智能IO 模块，系统上层设工程师站1 台，操作员站1 台及历史站1 台。

同时，系统预留了第三套脱硫系统接口。

IO 全冗余方案，包括：• IO 电源冗余（不需要电源冗余切换设备）• CI 通讯冗余• IO 模块冗余• IO 背板内部通讯总线冗余•同一个IO 站冗余模块和非冗余模块可以混合组态•一对冗余模块，主、从模块的工作状态可同时在1.本系统的主要闭环调节回路（MCS）包括如下：●1.1 石灰石浆液供给调节：循环浆液的PH 值与脱硫效率及钙利用率紧密相关。

当PH 值过高时，有助于脱硫剂对二氧化的吸收，但会导致溶液中SO3-和CO3-例子浓度的相对增加，降低脱硫剂活性，由此降低了钙利用率；相反，如果PH 值过低，虽然有助于脱硫剂的溶解以及较高钙利用率的实现，但系统脱硫率低。

因此在正常运行时，必须调节石灰石浆液流量，控制循环浆液的PH 值在最佳范围之内，以保证吸收塔吸收的SO2 全部反应为石膏。

此调节回路采用一个串级PID 控制，一级主调节器控制PH 值，二级副调节器控制石灰石浆液供给量，在一级主调节器后的输出引入烟气流量，原烟气中SO2 浓度和一些化学计量因数进行计算修正作为二级副调节器石灰石浆液流量的设定值输入，然后与实测的石灰石浆液供给量（流量和密度计算后得出）一起送入二级副调节器进行偏差PID 调节，其输出以控制石灰石浆液供给调节阀快速响应FGD 负荷变化，将PH 值变化较少到最小。

●1.2 增压风机入口烟气压力调节增压风机需要克服从原烟气挡板入口开始到净烟气挡板出口结束这段FGD 系统的压力降。

此回路一般将FGD 系统入口的静压控制在-5Mbar。

大同二电厂脱硫DCS系统改造施工技术措施剖析背景介绍大同二电厂是一家位于山西省大同市的火电发电厂，其主要生产能源为煤炭热电，如今面临着国家能源保护政策的要求以及环保标准的提高，为了保证大同二电厂的生产质量以及环保要求，厂方决定对其脱硫系统进行改造，将现有的脱硝装置替换成脱硫装置，在此过程中需要对厂内的DCS系统进行改造升级，以支持新的脱硫设备的监控与管理。

为确保工程进展顺利，厂方制定了严密的施工技术措施，从而保证工程质量及安全。

改造方案及技术措施DCS系统改造方案为满足脱硫设备的监控与管理，厂方计划对DCS系统进行改造升级，以使其能够监控脱硫装置的每一个部位、参数指标、异常报警等信息，并对脱硫设备的操作进行优化、提高技术监督水平。

改造方案如下：1.对原有DCS系统进行备份，并记录原有DCS数据流的数据编号；2.更换硬件设施；更换DCS系统中的所有控制模块，改变部分布线，更换原有的传感器设备等；3.对新硬件设施进行测试。

在安装完成后需测试各控制模块、传感器设备的工作状态，以确保所有设备正常运行；4.对软件的升级。

升级DCS软件系统，使其能够支持新的脱硫设备；5.线路接线维修。

对更换控制模块所产生的更改线路连接进行检查、测试与维护；6.新软件系统的测试验证。

将新DCS软件接入新建脱硫装置进行测试，并进行适当的修改。

技术措施为保证工程质量和工程安全，在实施改造过程中，必须采取一系列的施工技术措施：1.切换工程进入备份阶段。

在进行改造施工前，要进行多次备份，确保在出现问题时，能够及时恢复数据信息；2.施工人员必须掌握DCS系统的操作流程和控制原理，并严格遵守技术标准和安全生产制度；3.为了避免误操作对设备进行损坏，对设备操作的权限需要进行严格控制。

对有操作权限的工作人员，应进行培训和考核，以确保其掌握正确的操作流程并且能够根据实际情况快速反应进行相应的处理；4.对所有设备进行检测。

在安装改造完成后，对各设备的运行状态进行全面检测，确保所有设备正常运行，盘点设备有无磨损、老化、腐蚀等现象；5.预防并检查电缆故障。

附件7：田东电厂2*135MW锅炉烟气脱硫工程脱硫系统逻辑控制说明编号：JNHB—TS—007编制：审核：批准：江苏新世纪江南环保有限公司2009年2月田东电厂2*135锅炉脱硫项目控制及连锁说明一、控制说明FGD控制系统是由采用微处理器的分散控制系统（DCS）控制的。

主要控制有吸收液PH值控制，循环槽液位控制，料液槽液位调节；主要连锁为：脱硫塔浓缩段温度大于70︒C时报警，温度超过90︒C连锁开旁路挡板门（旁路启开执行模拟调节程序），延时关原烟气挡板门（脱硫装置保护）；烟气温度超过160︒C时报警等。

由于吸收塔塔内防腐层和部分塔内件都存在耐温极限等原因，为了保护脱硫系统的正常运行及使用寿命，出现以下情况，需启动脱硫装置保护程序：①原烟气挡板门、出口挡板门故障；②脱硫塔浓缩段温度大于90℃（三取二）；③二级循环泵故障。

④引风机出口烟气压力大于1500Pa。

脱硫装置保护主要程序为：按模拟程序打开旁路挡板门后，关闭进、出口挡板门。

在打开旁路挡板门的同时，执行氨罐出口阀门的关闭，再关闭氨的调节阀门。

1、脱硫系统1.1控制系统概述1.1.1进吸收塔的液氨量由吸收塔一级循环泵出口液的PH值控制，当PH值大于设定值，关小（开度调为65%左右）液氨管道上调节门；当PH值小于设定值，开大液氨管道上的调节门（开度调为85%左右）（具体开度试运后修改再定）。

1.1.2循环槽的PH值由进浓缩段的氨量控制，当PH值大于设定值，关小（开度调为65%左右）液氨管道上调节门；当PH值小于设定值，开大液氨管道上的调节门（开度调为85%左右）（具体开度试运后修改再定）。

1.1.3由循环槽液位控制工艺水补水量，循环槽液位升高过快时，工艺水调节阀开度变小（开度调为65%左右）；当结晶槽液位降低过快时，调节阀开度变大（开度调为85%左右）（具体开度试运后修改再定）。

1.1.4工艺水槽液位由进水液位阀控制，液位高时此阀开；当液位降低时，此阀关。

大唐韩城第二发电有限公司2#脱硫扩容改造工程分散控制系统（DCS）调试报告中环（中国）有限公司二O一二年十二月批准：审核：编写：1.概述烟气脱硫工程DCS系统采用艾默生DELTAV系统。

本工程分散控制系统的主要功能包括数据采集系统（DAS），顺序控制系统（SCS）和模拟量控制系统（MCS），并能实现与脱硫岛电气400V 配电装置和脱硫岛电气6KV配电装置的信号交换。

DAS系统于2012年11月进入分系统调试，2013年1月进入整套启动试运；各项功能及指标符合其设计要求，满足机组运行需要。

SCS系统于2012年11月进入分系统调试，2013年1月进入整套启动试运；系统的各种测量信号和控制逻辑与一次设备参数、生产工艺操作保持一致，操作员操作方便快捷，自动控制功能正确、合理，网络通讯正常，无明显阻塞及计算机死机现象发生，满足机组运行要求。

MCS系统于2012年11月进入分系统调试，2013年1月进入整套启动试运；系统的各种测量信号和控制逻辑与一次设备参数、生产工艺操作保持一致，各调节系统保护功能完整、合理、可靠且动作正确；满负荷试运期间自动投入率100.0%，自动调节效果满足FGD系统运行要求。

2.调试前期工作2.1编写DCS系统调试方案。

2.2DCS系统受电及软件恢复。

2.2.1熟悉DELTAV系统的体系结构及结构特点。

2.2.2了解DCS系统的工作环境及安装情况。

2.2.3检查外观是否在运输途中或存贮期间有损伤。

结论：无损伤2.2.4根据DCS系统技术协议及装箱清单对设备逐一检查，数量、类型。

结论：正确2.2.5接地系统检查⏹接地要求，DELTAV系统系统的接地设计与安装须遵守以下限制：1）不得通过非南瑞设备接地；2）不得接到高压设备所用的接地点；3）非系统设备不得通过DELTAV系统系统接地；4）不得把接地接到结构件上。

结论：符合上述限制⏹单点接地结论：符合安装指导手册要求⏹DPU机柜的接地结论：符合安装指导手册要求，机柜与机房金属槽钢绝缘电阻：500MΩ⏹接地电阻结论：系统的接地铜排到大地的接地电阻：<1Ω2.2.6电源分配与连接检查⏹DCS系统的供电电源为两路：一路厂用UPS不间断电源和一路保安电源。