1000MW機組CEMS環(huán)保數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)通訊冗余的改造

摘 要：某電廠一期安裝2×1000 MW超超臨界燃煤機組，其1#、2#爐共配額套8套CEMS系統(tǒng)，每臺爐各有4套，分別為SCR進出口、FGD入口、煙囪入口CEMS以及電除塵運行數(shù)據(jù)。本文主要介紹了該廠在超凈排放改造中對CEMS數(shù)據(jù)與監(jiān)管平臺聯(lián)網(wǎng)中問題及處理措施，

關(guān)鍵詞： CEMS；環(huán)保平臺；聯(lián)網(wǎng)

某電廠一期安裝2×1 000 MW超超臨界燃煤機組，配套安裝了脫硫、脫硝系統(tǒng)，相應(yīng)CEMS數(shù)據(jù)與監(jiān)管平臺聯(lián)網(wǎng)。該系統(tǒng)投入初期2014年6月至2015年11月，因通訊轉(zhuǎn)發(fā)程序退出、計算機硬盤故障，多次造成數(shù)據(jù)上傳通訊中斷。根據(jù)國家電監(jiān)會南京電力監(jiān)管辦公室發(fā)布的《關(guān)于進一步加強江蘇燃煤機組脫硫在線監(jiān)控系統(tǒng)管理和建設(shè)的通知》（寧電監(jiān)價【2008】78號文件）精神，關(guān)于建設(shè)CEMS冗余建設(shè)及數(shù)據(jù)備份工作。其中特別強調(diào)，自2009年起，脫硫監(jiān)管數(shù)據(jù)全部以監(jiān)管系統(tǒng)主站數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，

1 CEMS數(shù)據(jù)及通訊系統(tǒng)冗余改造方案

1.1 現(xiàn)有環(huán)保數(shù)據(jù)上傳方案

① 1、2號機組共配置8套CEMS系統(tǒng)，每臺機組各有4套，分別為SCR進口、出口、FGD入口、煙囪入口CEMS，同時負責(zé)傳輸電除塵運行數(shù)據(jù)。② 1、2號機組脫硫CEMS將FGD進口CEMS系統(tǒng)PLC、煙囪入口CEMS系統(tǒng)PLC數(shù)據(jù)通過串口方式與工控機通訊，工控機將數(shù)據(jù)通過GPRS上傳至南京電監(jiān)辦及江蘇環(huán)保平臺；FGD進口、煙囪入口CEMS數(shù)據(jù)也以硬接線方式接入DCS系統(tǒng)，CEMS實時數(shù)據(jù)經(jīng)機組DCS系統(tǒng)OPC服務(wù)器上傳至南京電監(jiān)辦及江蘇省環(huán)保平臺及集團公司數(shù)據(jù)網(wǎng)。同時脫硫數(shù)據(jù)直接接入信號分配器后將煙囪CEMS數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)送至鎮(zhèn)江市、句容市環(huán)保局網(wǎng)站。③ 1、2號機組脫硝CEMS硬接線方式接入DCS，采集脫硝CEMS實時數(shù)據(jù)經(jīng)機組DCS系統(tǒng)OPC服務(wù)器上傳至南京電監(jiān)辦及江蘇省環(huán)保平臺及集團公司數(shù)據(jù)網(wǎng)。

1.2 CEMS數(shù)據(jù)及通訊系統(tǒng)冗余改造方案

環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)在機組投產(chǎn)運行后，目前主要問題是電源掉電、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)卡件損壞、人機界面軟件死機、工控機損壞、程序停止等情況。因此解決環(huán)保數(shù)據(jù)丟失和失真的問題，CEMS系統(tǒng)的冗余建設(shè)已經(jīng)刻不容緩。

1.3 脫硫冗余改造設(shè)計要求（以單臺鍋爐為例）

鍋爐CEMS小間增加2臺工控機（冗余）作為監(jiān)管系統(tǒng)操作站。將鍋爐FGD進口CEMS系統(tǒng)PLC、煙囪入口CEMS系統(tǒng)PLC、爐監(jiān)管平臺遠程終端單元PLC通過RJ45以太網(wǎng)接口接入交換機，實現(xiàn)工控機采集CEMS實時數(shù)據(jù)與監(jiān)管平臺以GPRS方式（方式一）通訊上傳CEMS相關(guān)數(shù)據(jù)。同時通過信號分配器，將CEMS數(shù)據(jù)以GPRS通訊裝置與鎮(zhèn)江市環(huán)保局通訊上傳CEMS數(shù)據(jù)。同時該脫硫CEMS數(shù)據(jù)、脫硝SCR進出口CEMS數(shù)據(jù)以硬接線接入DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)通過OPC冗余服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至SIS（方式二），再傳送器監(jiān)管平臺、廠內(nèi)監(jiān)控、華電集團。

1.4 脫硝、電除塵數(shù)據(jù)上傳方案

要求賣方按當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門、電網(wǎng)公司去要求，發(fā)送數(shù)據(jù)至監(jiān)管平臺及江蘇省環(huán)保平臺、集團公司。

1.5 改造后CEMS數(shù)據(jù)通訊冗余結(jié)構(gòu)

CEMS數(shù)據(jù)采集及通訊冗余關(guān)鍵技術(shù)及工作原理，當(dāng)主設(shè)備出現(xiàn)故障時，從設(shè)備接收數(shù)據(jù)超時，如果3次連續(xù)接收不到數(shù)據(jù)，就認(rèn)為主設(shè)備出現(xiàn)故障，從設(shè)備切換成主設(shè)備狀態(tài)進行工作，原主設(shè)備可進行檢修。CEMS數(shù)采及通訊冗余系統(tǒng)正常運行時，2臺工控機同時采集CEMS數(shù)據(jù)，現(xiàn)場CEMS系統(tǒng)的控制由主機完成，主機實時向電監(jiān)辦發(fā)送數(shù)據(jù)，備機不向電監(jiān)辦發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)主機發(fā)送故障時，冗余心跳自動切換至從機，此時由主機實時向電監(jiān)辦等處發(fā)送數(shù)據(jù)，從機恢復(fù)到備用狀態(tài)。

2 CEMS數(shù)據(jù)采集及通訊冗余系統(tǒng)功能

2.1 數(shù)據(jù)采集

采用PLC定時采集儀表各個通道模擬量/數(shù)字量數(shù)據(jù)，采集對象包括SO2、NOX、煙塵、煙氣流速、濕度、溫度、壓力和氧量等數(shù)據(jù)。開關(guān)量信號為無緣干接點敞開信號，模擬量為4～20 mA。

2.2 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)采樣取得的數(shù)據(jù)，計算得到各種濃度動物的煙氣氣體成分分析結(jié)果以及統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可提供煙氣氣體成分實時值、指定時間段內(nèi)的平均值和指定時間段內(nèi)的排放量。生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表中除包含各以其的監(jiān)測結(jié)果意外，還提供小時、日、月、年報等統(tǒng)計信息，可導(dǎo)出EXCEL電子表格，以便其他數(shù)據(jù)處理軟件調(diào)用。

2.3 數(shù)據(jù)保存

采集數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的格式存儲于工控機硬盤上（數(shù)據(jù)以日期時間、煙道號來區(qū)分）；根據(jù)需要可保持1年的原始采樣數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示

所有采集及生成的數(shù)據(jù)均能進行數(shù)據(jù)顯示、實時數(shù)據(jù)趨勢圖顯示、歷史數(shù)據(jù)顯示、故障顯示。

2.5 數(shù)據(jù)打印

2.6 數(shù)據(jù)備份

包括主機和備機硬盤的備份。

3 CEMS數(shù)采及通訊冗余系統(tǒng)建設(shè)意義

依據(jù)國家相關(guān)脫硫電價考核規(guī)定，國家發(fā)改委、國家環(huán)?？偩帧蛾P(guān)于印發(fā)燃煤發(fā)電機組脫硫電價及脫硫設(shè)施運行管理辦法的通知》（發(fā)改價格（200711176號文）電廠2×1000 MW超超臨界燃煤機組，加入脫硫設(shè)施正常投運情況下，由于CEMS數(shù)據(jù)采集與控制、通訊部分故障造成的數(shù)據(jù)丟失；根據(jù)寧電監(jiān)價【2008】78號文件精神，自2009年起，脫硫監(jiān)管數(shù)據(jù)全部以監(jiān)管系統(tǒng)主站數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

4 經(jīng)濟分析

1）對于除塵、脫硫、脫銷設(shè)施正常投入運行的機組，因CEMS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集、控制過程和通訊程序故障造成的數(shù)據(jù)丟失，在線監(jiān)管系統(tǒng)直接判定為除塵、脫硫、脫銷未投運。根據(jù)新的電價補貼考核政策，不投運除塵、脫硫、脫銷的機組，單機負荷1 000 MW時1天考核36萬元，單機負荷800 MW時1天考核28萬元，單機負荷500 MW時1天考核1萬元。

2）當(dāng)日800 MW，應(yīng)扣電價：（0.1分/100）×800 000 kW×24 h=19200元，即單機當(dāng)日扣減電價約2萬元/百分點。

脫硫、脫銷、除塵設(shè)施正常運行，而CEMS數(shù)采通訊出現(xiàn)分時段，（即該時段投運率為0，脫硫效率為0）。脫硫設(shè)施正常投運CEMS數(shù)據(jù)采集、通訊正常，是當(dāng)前常規(guī)燃煤火電廠環(huán)保工作。

參考文獻：

[1]華電江蘇能源有限公司.句容發(fā)電廠2號機組煙氣超低排放改造工程CEMS技術(shù)協(xié)議[R].

作者簡介：王紅，男，技師， 華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠設(shè)備部黨支部書記兼副主任。