1 、前言

      發電廠自動化設計的宗旨是為發電廠規劃設計出一個全面、完善、協調、安全可靠且技術經濟合理的較為先進的綜合自動化系統，這是設計人員首先要考慮的問題。近年隨著自動化技術的發展，主輔機和輔助系統的控制幾乎都采用微機或可編程控制器控制；單元機組的電氣控制也逐步納入單元機組的分散控制系統 , 向著實現真正意義的單元控制邁進；廠級實時監控系統以及管理信息系統已開始在部分電廠實施；電廠與調度系統的聯接、通訊也已提到議事日程。

      上述條件為設計人員提供了一個充分發揮其聰明才智和大顯身手的廣闊天地，我們的設計不應只停留在選一個分散控制系統、選某個型式的可編程控制器或某些產品上，而應從對全廠自動化系統的規劃開始，協調好各個系統間的功能范圍、通訊聯絡 , 并結合對運行組織管理概念以及控制室布置等方面綜合體現熱工自動化水平 , 并應根據電廠在電網中的地位、機組容量、特點等因素來確定其電廠和機組的熱工自動化水平。

1.1 智能儀器   儀表

      采用新的測量原理來簡化儀表、采用新的測量手段來提高精度、采用信息技術來提高儀表智能化等都是發展方向，這些儀表都是電廠需要的產品。

      近 20 年來，儀器儀表發展尤為迅速，特別是這些年來計算機技術迅猛發展，廣泛滲透到儀器儀表領域，出現嶄新的一代儀器儀表。

      智能儀器是將人工智能的理論、方法和技術應用于儀器，使其具有類似人智能特性或功能的儀器。為了實現這種特性或功能，智能儀器中一般都使用嵌入微處理器的系統芯片 (SOC) 、或數字信號處理器 (DSP) 及專用電路 (ASIC) ，儀器內部帶有處理能力很強的智能軟件。儀器儀表已不再是簡單的硬件實體，而是硬件、軟件相結合，軟件在儀器智能高低方面起重要作用的新型儀器。   
      儀器與微處理器相結合，取代了許多笨重的硬件，內部結構和前面板大為改觀，節省許多開關和調節旋鈕。微處理器通過鍵盤或遙控接口接受命令和信號，并用來控制儀器的運行，執行常規測量，對數據進行智能分析和處理，數字顯示或傳送，而傳統的模擬方法是很難做到的。智能儀器具有如下特點：   
        (1) 采集信息借助于傳感器和變送器，按處理器的要求采集電量和非電量。  
        (2) 與外界對話使用智能接口進行人機對話及與外部儀器設備對話，接入自動測試系統，甚至接入 Internet 。另一方面，使用者借助面板上的鍵盤和顯示屏，可用對話方式選擇測量功能、設置參數。當然，通過顯示器等也可獲得測量結果。  
        (3) 記憶信息智能儀器的存儲器既用來存儲測量程序、相關的數學模型以及操作人員輸入的信息，又用來存儲以前測得的和現在測得的各種數據。  
        (4) 處理信息按設置的程序對測得的數據進行算術運算，求均值、對數、方差、標準偏差等數學運算 FFT 變換，求解代數方程，比較、判斷、推理等。  
        (5) 控制以分析、比較和推理的結果輸出相應的控制信息。  
        (6) 自檢自診斷自測試 ( 自檢 ) 程序對儀器自身各部分進行檢測，驗證能否正常工作。自檢及格時顯示通過信息或發出相應聲音。否則，運行自診斷程序，進一步檢查儀器的哪一部分出了故障，并顯示相應的信息。若儀器中考慮了替換方案，則經內部協調和重組還可自動修復。  
        (7) 自補償自適應智能儀器能適應外界的變化。比如，能自動補償環境溫度、壓力等對被測量的影響，能補償輸入的非線性，并根據外部負載的變化自動輸出與其匹配的信號等等。  
        (8) 自校準自學習智能儀器常常通過自校準 ( 校準零點、增益等 ) 來保證自身的準確度。不僅如此，它們還能通過自學習學會處理更多更復雜的測控程序。  

1.2 自動化控制儀表

      自動化控制儀表主要包括變送器、調節器、調節閥等設備，控制儀表從基地式調節器（變送、指示、調節一體化的儀表）開始，經歷了氣動、電動單元組合儀表到計算機控制系統（ DDC ），直到今日的分散控制系統 DCS 。 DCS 已經走過了 20 多年的里程， DCS 以其高度的可靠性、方便的組態軟件、豐富的控制算法、開放的聯網能力等優點，得到迅速的發展，成為計算機工業控制系統的主流。

四大發展特點：

新技術的應用

      目前普遍采用 EDA （電子設計自動化）、 CAM （計算機輔助制造）、 CAT （計算機輔助測試）、 DSP （數字信號處理）、 ASIC （專用集成電路）及 SMT （表面貼裝技術）等。  

產品結構變化

      在重視高檔儀器開發的同時，注重高新技術和量大面廣產品的開發與生產。注重系統集成，不僅著眼于單機，更注重系統、產品軟化，隨著各類儀器裝上了 CPU ，實現了數字化后，軟件上投入了巨大的人力、財力，今后的儀器歸納成一個簡單的公式：儀器 =AD/DA+CPU+ 軟件， AD 芯片將模擬信號變成數字信號，再經過軟件處理變換后用 DA 輸出。

產品開發準則發生了變化

      從技術驅動轉為市場驅動，從一味追求高精尖轉為 “ 恰到好處 “ 。開發一項成功產品的準則是，用戶有明確的需求；能用最短的開發時間投放市場；功能與性能要恰到好處；產品開發準則的另一變化是收縮方向，集中優勢。

生產技術注重專業生產，不再是大而全

生產過程采用自動測試系統。

      可以說，現代儀器儀表產品已成為最具典型的高科技產品。目前，它不但已經完全突破了傳統的光、機、電的框架，向著計算機化、網絡化、智能化、多功能化的方向迅速發展，而且由于大量采用高新科學技術的研究成果、跨學科的綜合設計、高精尖的制造技術與嚴格科學的實際使用，因而使得它正朝著更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取被分析、檢測、控制對象全方位信息的方向闊步前進。

2 、主要的現場儀表和控制設備

電廠主要的現場控制設備如下：

（ 1 ）變送器。目前電廠采用的變送器一般為智能型變送器。變送器在電廠的應用數量較多，一個 2×300MW 的電廠，所需變送器數量在 500 臺左右。

（ 2 ）執行機構。執行機構有電動執行機構，有氣動執行機構，根據不同的工藝系統和控制需要進行選擇，目前電動執行機構一般選用進口產品或中外合資產品。
（ 3 ）流量測量儀表。空氣流量測量儀表可選擇插入式流量計，汽、水等流量測量儀表可選擇節流噴咀等測量元件。由于電廠的工藝介質種類很多，除此以外，尚需要其它種類的流量計。
（ 4 ）儀表閥門。對于高溫高壓的儀表閥門，目前多采用進口產品。
（ 5 ）開關量儀表。火電廠的開關量儀表有壓力開關液位開關、流量開關、粉位開關等等。目前在高溫高壓介質中的測量儀表多采用進口產品。
（ 6 ）分析儀表。電廠的分析儀表種類較多，如硅酸根分析儀表、 PH 計、氫氣分析儀、煙氣含氧量等等。
（ 7 ）配電箱、保護箱、保溫箱等。電廠需要大量的電動門配電箱、儀表保護箱、保溫箱等。電廠需要大量的電動門配電箱、儀表保護箱、儀表保溫箱以及接線盒等就地箱柜設備。

由于電廠需要測量的介質種類很多，有污水、補給水、凝結水、工業用水、循環水、煤、煤粉、灰、渣、油氫、氧、煙氣、空氣、蒸氣等等，故除以上所述的主要儀表外，還有許多零星的各類測量儀表。

3 、任務來源和性質

      隨著電力改革不斷深化，能否保證發電機組安全穩定和經濟運行，已經成為首要任務。自動化是實現機組安全經濟運行的重要技術措施，因此各個電廠都非常關注自動化新技術的發展，并不斷地應用自動化新技術，以期達到降低發電成本、提高勞動生產率目的。

      在不斷推出的更高、更新、更多的儀器儀表，產品反應速度更快、靈敏度更高、穩定性更好、樣品量更少、檢測微損甚至無損、遙感遙測遙控距離更遠、使用更方便、成本更低廉、無污染等這一背景和形勢下，對儀器儀表的配套、選型、調試提出了相當高的要求。這直接關系到整個 DCS 控制系統的可靠控制、準確操作和顯示，直至對生產造成嚴重的影響。這就要求在整個 DCS 設備成套、選型、組織、施工、連調、售后服務的隊伍有很強專業知識、經驗。

4 、需求 分析

      新建 25MW 高爐轉爐煤氣發電工程自動化設備的投入，首先是能夠實現 DCS 強大的控制功能、集中準確的操作顯示功能及高可靠性，繼而高質量、安全、自動的完成煤氣發電業務。

5 、公司介紹

5.1 公司簡介

      國電凱信公司 ，多年來主要從事工業自動化儀表的開發、研制、生產，公司主要產品有：物位變送器、液位變送器、溫度、溫濕度變送器、流量計，各種智能顯示儀表；專業承接自動化成套工程，公司下設獨立的工程部、成套部、售后服務部，可提供從系統設計到安裝調試一整套專業服務，是一家專業的電力自動化控制工程公司。

      我公司擁有一批專業從事工廠配電、自動控制、計算機及其應用、信號檢測等研制和調試的技術人員。

5.2 技術優勢

      有大機組 DCS 設備成套的工程業績，已積累了豐富的新建或改造機組 DCS 系統成套供貨及現場調試的工程經驗。因此對各種 DCS 的性能及特點十分清楚，可以根據用戶選擇的 DCS 類型來進行工程設計、成套及現場調試的 “ 一條龍 ” 服務：

      對各種 DCS 性能非常熟悉，這是系統成功投運的前提；

      對電廠生產工藝過程非常熟悉，這是系統成功投運的基礎，也是一般 DCS 廠商所欠缺的；

      具有豐富的 DCS 系統設計、開發、培訓、成套供貨及現場調試的經驗，有大機組 DCS 設備成套的工程業績和大機組自控系統的現場調試經驗；

      具有一支技術水平高、工作作風嚴謹、工程經驗豐富且高度敬業的自控專業人才隊伍，這是系統成功投運的保證；

      具有豐富的施工管理經驗和完善的質量保證體系。

      精良的設備、熱情的服務、雄厚的實力、科學的管理，使 " 國電海潤 " 贏得了廣泛的市場支持，業績蒸蒸日上，成立至今先后成套了大連印染、廣州地鐵、山東紙業、唐山建龍等 DCS 自動化設備工程，我們熱忱歡迎各界朋友進行經濟、技術合作，為振興繁榮我國的工控行業而努力。

6 、設備組織思想和性能指標

6.1 設備組織目標

      保證所有設備的精確、安全、可靠，適合自備電廠的實際需要，易于維護，保證 DCS 系統安全、高可靠運行。

6.2 指導思想及原則

1 　采用先進的一次測量設備，關鍵儀表采用高可靠性儀表。

2 　綜合考慮未來發展方向及趨勢，所有儀表設備均需采用先進的成熟技術。

3 　強調引進標準及規范化。

4 　綜合規劃，專業化組織、調試、施工。

6.3 設備性能指標

      滿足系統的功能和性能要求，技術先進，成熟可靠，有高的性能價格比，在滿足系統的可靠性要求的條件下，盡量選用國產產品。

7 、現場設備的數據采集

按數據格式，本系統采集的數據信息分為：

各現場儀表發出的信號

設備發出的二值開關信號

7.1 現場儀表信號的采集

      所有儀表輸出的信號有兩種：數字信號（智能化信號）和模擬信號（包括 4-20mA 標準信號，溫度計發出的 0-10V 信號）。

7.2 開關信號的采集

      開關信號的信號源大多是開關類型的裝置，如液位高低極限檢測繼電器、電機接觸器的開閉信號等。

8、設備選型 要求

8.1 儀表選型原則

      DCS 作為一種智能化的集散控制系統，它對系統的各個部分有很高的要求，而系統中儀表和變送器在整個系統部件中占有十分重要的地位，它是整個系統的操作窗口，直接反映現設備的工作狀態和整個系統的控制參數。儀表和變送器的結構、形式直接影響系統工作的程序、設備環境和控制方法等。同時，儀表和變送器的精度對系統中的數據傳輸，泄漏檢測，精確計量和精確控制起著十分重要的作用。

      在本系統中，所需儀表、設備在設計院設計的前提下儀表的要求如下：

儀表有足夠的測量精度，

主要儀表 MTBF 大于 8 年。

二次儀表應具有標準 4~20ma 輸出，盡可能采用兩線制二次儀表。

所選儀表應方便安裝和維護。

儀表選型應預測儀表發展趨勢，所選儀表易于向現場總線方式過渡。

在儀表的選用時按照以下幾方面來考慮 :

      符合設計院的設計要求。儀表和變送器能采集到正確的系統參數，儀表和變送器在系統中安裝簡便，滿足系統的設計精度和采集速度，而且具有很高的可靠性和良好的可維護性。

      與 DCS 能夠快速準確的通訊。儀表和變送器的傳輸信號的規格在選擇時要盡量統一，這樣可以減少接口型號，減低接線的復雜程度，簡化 DCS 與儀表和變送器通訊環節，加快通訊的速度和準確性。

8.2 儀表和變送器的選型思想

我們在儀表的選用時按照以下幾方面來考慮 :

      符合設計院的設計要求。儀表和變送器能采集到正確的系統參數，儀表和變送器在系統中安裝簡便，滿足系統的設計精度和采集速度，而且具有很高的可靠性和良好的可維護性。

      與 DCS 能夠快速準確的通訊。儀表和變送器的傳輸信號的規格在選擇時要盡量統一，這樣可以減少下位計算機的接口型號，減低接線的復雜程度，簡化下位計算機與儀表和變送器通訊環節，加快通訊的速度和準確性。

      儀表和變送器的先進性。在系統中盡量選用性能先進的儀表和變送器，因為，儀表和變送器是系統的一個重要環節，這樣可以提高整個系統的控制和管理能力，保證系統達到設計的要求。

      具備可擴展能力。目前儀表和變送器正處在飛速發展的時期，儀表和變送器的功能不斷增強，通訊方式不斷更新，控制能力不斷提高。因此，我們要選用的儀表和變送器具有擴展能力，保持儀表和變送器的先進性，為整個系統今后的升級作準備。

      經濟性好。儀表和變送器根據它們在整個系統中所起的作用不同而選用不同的型號，系統要求不高的儀表選用普通儀表，系統要求高的儀表選用智能儀表，充分發揮儀表和變送器的各項功能。

9 、施工原則和方法

9.1 設備材料檢驗

對此次成套的設備材料，采取以下檢驗步驟：

      發貨前，制造廠對貨物的質量、規格、性能和數量 / 重量作精密全面的檢驗，出具檢驗證明書，并說明檢驗的技術數據和結論；

      貨物抵達津西鋼廠后，由貨物買賣雙方當場開箱檢驗。對儀表及執行器等應由儀器儀表檢驗評定中心進行性能和功能指標測試；

      在保質期限內，如貨物由于設計或制造上的缺陷而發生損壞或 / 和品質、性能與合同規定不符時，甲方可以委托中國商檢局進行商檢，并憑其檢驗證明書向供貨商提出索賠（包括換貨），一切費用均由供貨商承擔。

9.2 儀表安裝施工

在儀表安裝工程中，采取以下技術措施：

      流量計采用法蘭連接，其前后有足夠長直管段，使流量測量精度盡可能高。流量計安裝應注意使流體方向與儀表外殼上的箭頭方向一致。

      壓力表采用螺紋連接，為防止雨淋，方案中所選用的壓力變送器均已達到 IP65 防水等級，安裝壓力變送器和接線時做好密封，以防止降低防水等級。

      溫度傳感器采用防爆熱電阻，外加套管，容易安裝和維護，溫度測量精度較高。

      焊接在管道上的溫度計套管、壓力變送器引壓管應在管道試壓前完成，并隨管道一起試壓；溫度計套管應逆向介質流向安裝，并在安裝溫度計前向套管內灌變壓器油。

      對通過法蘭連接的儀表，其法蘭、墊片、螺栓、螺母的材質、規格應符合設計要求，螺栓緊固均勻，兩側余量適當，法蘭無錯邊，組裝前螺栓上應涂二硫化鉬等防咬合劑。

      所有儀表安裝應單校合格，并按照設計一一核對型號、規格及材質，檢查外觀是否良好，附件是否齊全，是否有合格證。

      所有儀表安裝時其電纜入口不得朝上。

10 、儀表安裝主要施工工序

11 、調試方案

11.1 電動閥門執行器

      電動閥門執行器安裝結束后，首先對每個電動閥門的全關全開限位進行手動標定；

      對每個電動閥門進行手動開、關、停的手動調試；

      對 IQ 系列電動執行器，進行閥門總線控制器的輪詢、開、關、停控制的總線功能調試；在系統閉環形成后，進行閥門總線控制的總線性能調試；

      人工模擬系統帶故障運行狀態的可靠性調試。

11.2 壓力變送器

      壓力變送器安裝結束后，首先標定零點；

      在管路注水試壓階段根據標準壓力表標定系統量程上限及量程范圍內的線性 5 等分壓力點，使壓力變送器精確度達到規定要求。

11.3 溫度變送器

      根據標準溫度計標定環境溫度；

      在管路注水試運行階段根據標準溫度計標定工作溫度。

11.4 儀表盤配電柜

      該項目中涉及到的鍋爐汽機儀表盤及配電柜完全按設計院設計要求生產裝配，符合國家標準（特制盤柜按設計院要求定做），貨到現場只待外場電纜接入即可調試。出廠前統一進行調試檢驗，貨到現場再行檢驗一次，做到可靠耐用。

12 、質量管理、安全文明施工措施

12.1 質量管理

      我國從 1992 年 5 月開始等同采用國際標準化組織（ International Standard organization ）發布的 ISO9000 《質量管理和質量保證》系列國際標準。在本工程項目中我們將嚴格執行 ISO9000 《質量管理和質量保證》系列國際標準和國家標準 GB/T6583-92 。按照上述標準，特設計了質量定義，如圖所示。

質量定義圖

12.2 安全措施

      為保證施工安全，必須采取以下措施：

      進入施工現場按規定著裝，帶好安全帽，高空作業要有合格腳手架，掛好安全帶。

      高空作業防止物件墜落，施工工具及小型配件要裝在工具袋中，交叉作業或作業集中區域，要在管廊或框架四周掛安全網。

      用電設備必須有漏電保護器。

      嚴禁在設備上動火，施工現場嚴禁吸煙，嚴格執行機場防火規定。

12.3 文明施工措施

      為保證文明施工，制定了下列文明施工措施：

      施工區域設置闈欄，并加設彩色界標；

      施工現場必須繪制定置管理圖，施工機具、集裝箱，電焊機棚和休息室等按圖放置，施工道路暢通。

      各種原材料、手動用料堆放整齊，并掛牌標識，余料和廢料由物資供應部及時回收。建筑垃圾及管溝余土送到指定地點，保持現場干凈整潔。

      各類預制件、半成品件應逐件標識、編號，并擺放整齊。

      施工用水、電、氣、路有專人負責，需增設或切斷，必須先報工程管理部批準后方可實施。并按工程管理部指定的時間恢復原貌。

      進入現場的職工必須嚴格遵守勞動紀律，堅守自己的工作崗位。不脫崗、不串崗，不干私活，講文明、講禮貌，交叉作業時，要確保自身和他人安全。施工過程中要采取各種保護措施保護他人勞動成果。

      生活區內的宿舍區、食堂、浴室、茶水房等必須做到衛生、整齊、防火、文明。

13 、質量保證與承諾

      我公司根據用戶成套設備的采購情況，保證貨物到用戶后只進行常規整備即可投入使用，若在質量保證期內發生質量問題買方發出通知后 24 小時內給予答復，根據需要一般應在 48 小時內到達現場維修服務。承諾在采購合同所規定的質量保證期內除使用不當原因外，對因產品質量造成用戶使用上的問題將由我公司承擔維修必須所產生的費用。

      為實現我公司對所供貨物“包退、包換、包修”的質量“三包”承諾，采取如下措施：

1. 提供優質服務、滿足用戶要求

<1> 設有售后服務部，全方位負責所供產品的售后服務工作。由公司副總經理專職領導售后服務工作，由 1 名部門經理、 2 名副經理負責售后服務日常工作的協調和處理。組建售后服務隊伍，并對人事售后服務工作的人員進行長時間的業務培訓，保證售后服務質量。

<2> 及時處理用戶函電反饋的質量問題。做到在買方發出通知后在 24 小時內答復，根據需要一般在 48 小時之內提供維修服務；

<3> 當發生協作單位質量問題，組織協作單位在 48 小時之內到達現場維修服務，

若協作單位不能按時派人處理質量問題時，則由我方負責 48 小時內派人處理。

<4> 優先保證“三包”需要。當“三包”中服務項目與公司內部情況發生矛盾時，首先保證“三包”進度。

<5> 健全售后服務管理制度。售后服務管理制度是按照 ISO9001 質量體系進行的，保證了售后服務管理處于受控有效的狀態。

2. 重視技術服務，提高服務水平

<1> 公司售后服務人員除了處理質量問題外，還負責技術咨詢、技術服務、幫助貴公司解決技術疑難問題。可派人到貴公司進行一段時間的技術服務。

<2> 除此之外每年度組織一至二次到貴公司對所售產品進行巡回技術服務，處理好所售產品在使用過程中發生的各種質量問題并負責收集用戶意見，及時加以整改。

3. 收集用戶意見，做好質量整改

<1> 建立用戶信息員制度。在工作人員中了解質量信息，并將收集到的信息進行微機管理。

<2> 每年進行客戶走訪，認真聽取客戶對所提供產品質量的意見和建議，形成記要，落實整改措施并反饋到用戶。

<3> 及時處理質量信息。對質量信息進行認真分析、歸類并匯總以書面形式放給協作單位，限期整改，每年向用戶通報整改情況。

4. 輔助服務

<1> 對所供產品使用部門根據其要求投標人將舉辦系統的培訓，能夠處理一般的故障處理等知識，及有關使用維護保養知識。

<2> 根據需要，為用戶提供維修咨詢和各類延伸服務。根據用戶需要，可承擔所供產品質保期外的維護服務。