呼和浩特熱電廠#5機組DCS改造案例

呼和浩特熱電廠#5機組為50MW供熱機組，是保障呼和浩特熱電廠一期供熱質量的主力機組，鍋爐為武漢鍋爐廠生產的高壓自然循環、集中下降固態排渣煤粉爐，型號為WGZ220/9.8-13型；汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產的單缸、沖動、軸流、回熱凝汽式、并帶有一級可調整抽汽機組，型號為C50-8.83/0.118型；發電機為上海電機廠生產的雙水內冷汽輪發電機，型號為QFS型。熱控部分采用國產Ⅲ型儀表，自動調節器為ECU100單回路調節器；鍋爐滅火保護為東北電力學院生產的只能追憶未次事故原因和開關量的GAZ－3型滅火保護裝置；汽輪機本體保護及聯鎖采用常規繼電器。

#5機組1994年12月投入運行，控制設備老化，數據不能實現共享，部分控制策略未達到25項反措及安全性評價要求，機組運行的安全可靠性及自動化水平低，滿足不了機組優化控制的要求，為適應電力技術飛速發展，2004年5月，進行了＃5機組DCS控制系統改造。

1.系統介紹

采用北京和利時公司的MACS系統，實現機爐一體化微機監控。控制站按生產工藝系統劃分，共為5個站，＃10站為鍋爐煙風系統、制粉系統；＃11站為FSSS；＃12站為鍋爐汽水系統、汽機發電機定子溫度；＃13站機側自動、順控；＃14站為ETS（機保護）和DEH（電調）控制系統。

2.功能特點

2.1 系統軟件平臺為windows　NT　4.0操作系統中文版。
2.2 各個工作站采用相同的主控單元，同類型的I/O點采用相同的I/O模件。操作員站、工程師站采用相同的硬件配置及軟件平臺。各子系統的應用功能均用同一種圖形組態工具實現。
2.3 系統管理網絡SNET采用并行冗余100M總線結構的以太網，控制級網絡（現場總線級網絡 FBUS）采用標準EN10570的現場總線PROFIBUS-DP/PA現場總線。
2.4 采用CLIENT/SERVER（客戶/服務器）結構，所有的數據管理和處理均由系統服務器完成，使系統內部各項數據更加準確，并確保一致性。每個客戶機申請的數據被打包后快速的、有效的傳遞，大幅度降低通訊負荷，同時使系統的各項任務分配更加合理。
2.5 主控單元、系統服務器、網絡現場控制站的主控單元（DPU）上的以太網卡、現場控制站內的24V系統電源、48V現場電源均以熱備份方式冗余配置，在出現故障時能夠自動無擾切換，并保證不會丟失數據。
2.6 I/O模塊、主控單元、網絡運行具有狀態實時監測、自診斷與故障報警功能。
2.7 I/O模塊、主控單元上固化了相應的軟件。I/O模塊采用光電隔離且均支持帶電熱插拔。模件具有看門狗定時器電路，可使模塊在異常情況下自動復位。
2.8 在現場控制站硬件設計中采用大量的先進技術，模塊采用低功耗元器件，降低整體的熱損耗，同時在機柜中設計了通暢的風道。
2.9 SOE分辨率1ms，模件為專用的開關量輸入模塊。布置在同一個工作站，避免了不同控制器運算造成的時間偏差。
2.10 系統接地不需設單獨接地網，可單點接入電廠電氣網。
2.11 為避免軟磁放自動調節系統開、關動作頻繁造成的繼電器接點粘連、燒壞事故的發生，改造后的自動調節系統采用外置磁放設計。
2.12 電調采用系統簡潔、制造成本低的透平油純數字式電液控制系統。低壓透平油純電調選用了MOOG公司新近推出的控制精度高，抗污染能力強的直接驅動式電液伺服閥（DDV閥），這種伺服閥具有很好的抗污染能力，能適應透平油系統的一般清潔度水平。
2.13 網絡系統配置圖

3.DCS改造后的控制效果

3.1 DCS改造后的I/O點數統計如下表：

3.2 改造后的控制立盤及操作臺。
3.2.1 控制立盤4個，包括的表計有，機側：＃1高加電接點水位計、＃2高加電接點水位計、凝汽器熱水井電接點水位計；爐側：東側汽包水位電接點水位計、西側汽包水位電接點水位計、火焰電視監視裝置、汽包水位電視監視裝置。
3.2.2 大屏數顯4個,包括爐側主汽溫度、機側主汽壓力、真空、功率。
3.2.3 操作員站4個。
3.2.4 操作臺上布置了手動硬手操設備，包括手動主汽門關閉、手動發電機解列、強啟交流潤滑油泵、強啟直流潤滑油泵、手動停爐、開事故放水門、關事故放水門按鈕，主汽門關閉聯發電機跳閘聯鎖開關，DEH硬手操盤。
3.3 自動調節系統
自動調節系統有自動、手動、強制手動三種狀態，當自動控制系統設定值與被控變量之間的偏差超過預定范圍時，自動切至強制手動，畫面閃爍及熱工信號聲光報警，此時自動調節系統轉為手動控制。
3.4 機保護及聯鎖
3.4.1 ETS主汽門關閉保護包括：串軸、低真空、低油壓、電超速、發電機內部故障、手動打閘。
3.4.2 主汽門關閉聯動發電機跳閘。
3.4.3 發電機斷水。
3.4.4 抽汽逆止門保護。
3.4.5 高加水位高保護及聯鎖。
3.5 爐保護及聯鎖
3.5.1 鍋爐滅火保護保留汽包水位高Ⅲ值、汽包水位低Ⅲ值、爐內無火、手動MFT、爐膛壓力高、爐膛壓力低、燃料中斷停爐保護，增加了送風機全停、引風機全停停爐保護。滅火保護事故原因首出原因顯示及記憶。
3.5.2 過熱安全門保護。
3.5.3 汽包安全門保護。
3.5.4 水位保護。
3.5.5 送、引風導向、磨冷熱風門等聯鎖。
3.6 電調控制系統
采用透平油純數字式電液控制系統，實現遠方自動掛閘、轉速控制、功率控制、抽汽閥控、功率限制、低真空限制、103保護、110保護、仿真功能等。
3.7 硬手操保護回路
獨立于DCS控制系統之外的手動主汽門關閉、主汽門關閉聯動發電機跳閘、手動發電機解列、強啟交流潤滑油泵、強啟直流潤滑油泵、手動停爐、開事故放水門、關事故放水門的硬手操控制回路，操作按鈕布置在操作員站操作臺，確保在DCS控制系統故障時運行人員緊急情況下的操作及事故處理。

4.效果

鍋爐水位保護、低油壓停機保護、低真空停機保護改為三取二邏輯，增加了火焰電視監視裝置，送風自動正常投入，重要信號（如主汽流量等）可根據不同需要進行補償，達到了安全性評價及二十五項反措要求，＃5機組參與DCS改造的自動調節設備自動投入率由改造前的90.9%提高到100%，保護投入率達到100%，提高了設備運行的安全可靠性及機組的自動控制水平。