呼和浩特?zé)犭姀S#5機(jī)組DCS改造案例

呼和浩特?zé)犭姀S#5機(jī)組為50MW供熱機(jī)組，是保障呼和浩特?zé)犭姀S一期供熱質(zhì)量的主力機(jī)組，鍋爐為武漢鍋爐廠生產(chǎn)的高壓自然循環(huán)、集中下降固態(tài)排渣煤粉爐，型號為WGZ220/9.8-13型；汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的單缸、沖動、軸流、回?zé)崮健⒉в幸患壙烧{(diào)整抽汽機(jī)組，型號為C50-8.83/0.118型；發(fā)電機(jī)為上海電機(jī)廠生產(chǎn)的雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)，型號為QFS型。熱控部分采用國產(chǎn)Ⅲ型儀表，自動調(diào)節(jié)器為ECU100單回路調(diào)節(jié)器；鍋爐滅火保護(hù)為東北電力學(xué)院生產(chǎn)的只能追憶未次事故原因和開關(guān)量的GAZ－3型滅火保護(hù)裝置；汽輪機(jī)本體保護(hù)及聯(lián)鎖采用常規(guī)繼電器。

#5機(jī)組1994年12月投入運(yùn)行，控制設(shè)備老化，數(shù)據(jù)不能實現(xiàn)共享，部分控制策略未達(dá)到25項反措及安全性評價要求，機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性及自動化水平低，滿足不了機(jī)組優(yōu)化控制的要求，為適應(yīng)電力技術(shù)飛速發(fā)展，2004年5月，進(jìn)行了＃5機(jī)組DCS控制系統(tǒng)改造。

1.系統(tǒng)介紹

采用北京和利時公司的MACS系統(tǒng)，實現(xiàn)機(jī)爐一體化微機(jī)監(jiān)控。控制站按生產(chǎn)工藝系統(tǒng)劃分，共為5個站，＃10站為鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)；＃11站為FSSS；＃12站為鍋爐汽水系統(tǒng)、汽機(jī)發(fā)電機(jī)定子溫度；＃13站機(jī)側(cè)自動、順控；＃14站為ETS（機(jī)保護(hù)）和DEH（電調(diào)）控制系統(tǒng)。

2.功能特點

2.1 系統(tǒng)軟件平臺為windows　NT　4.0操作系統(tǒng)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(tǒng)的應(yīng)用功能均用同一種圖形組態(tài)工具實現(xiàn)。
2.3 系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)SNET采用并行冗余100M總線結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)，控制級網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場總線級網(wǎng)絡(luò) FBUS）采用標(biāo)準(zhǔn)EN10570的現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP/PA現(xiàn)場總線。
2.4 采用CLIENT/SERVER（客戶/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，所有的數(shù)據(jù)管理和處理均由系統(tǒng)服務(wù)器完成，使系統(tǒng)內(nèi)部各項數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，并確保一致性。每個客戶機(jī)申請的數(shù)據(jù)被打包后快速的、有效的傳遞，大幅度降低通訊負(fù)荷，同時使系統(tǒng)的各項任務(wù)分配更加合理。
2.5 主控單元、系統(tǒng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場控制站的主控單元（DPU）上的以太網(wǎng)卡、現(xiàn)場控制站內(nèi)的24V系統(tǒng)電源、48V現(xiàn)場電源均以熱備份方式冗余配置，在出現(xiàn)故障時能夠自動無擾切換，并保證不會丟失數(shù)據(jù)。
2.6 I/O模塊、主控單元、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行具有狀態(tài)實時監(jiān)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(yīng)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(fù)位。
2.8 在現(xiàn)場控制站硬件設(shè)計中采用大量的先進(jìn)技術(shù)，模塊采用低功耗元器件，降低整體的熱損耗，同時在機(jī)柜中設(shè)計了通暢的風(fēng)道。
2.9 SOE分辨率1ms，模件為專用的開關(guān)量輸入模塊。布置在同一個工作站，避免了不同控制器運(yùn)算造成的時間偏差。
2.10 系統(tǒng)接地不需設(shè)單獨接地網(wǎng)，可單點接入電廠電氣網(wǎng)。
2.11 為避免軟磁放自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)開、關(guān)動作頻繁造成的繼電器接點粘連、燒壞事故的發(fā)生，改造后的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用外置磁放設(shè)計。
2.12 電調(diào)采用系統(tǒng)簡潔、制造成本低的透平油純數(shù)字式電液控制系統(tǒng)。低壓透平油純電調(diào)選用了MOOG公司新近推出的控制精度高，抗污染能力強(qiáng)的直接驅(qū)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(yīng)透平油系統(tǒng)的一般清潔度水平。
2.13 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置圖

3.DCS改造后的控制效果

3.1 DCS改造后的I/O點數(shù)統(tǒng)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(jī)側(cè)：＃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(cè)：東側(cè)汽包水位電接點水位計、西側(cè)汽包水位電接點水位計、火焰電視監(jiān)視裝置、汽包水位電視監(jiān)視裝置。
3.2.2 大屏數(shù)顯4個,包括爐側(cè)主汽溫度、機(jī)側(cè)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(shè)備，包括手動主汽門關(guān)閉、手動發(fā)電機(jī)解列、強(qiáng)啟交流潤滑油泵、強(qiáng)啟直流潤滑油泵、手動停爐、開事故放水門、關(guān)事故放水門按鈕，主汽門關(guān)閉聯(lián)發(fā)電機(jī)跳閘聯(lián)鎖開關(guān)，DEH硬手操盤。
3.3 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)
自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)有自動、手動、強(qiáng)制手動三種狀態(tài)，當(dāng)自動控制系統(tǒng)設(shè)定值與被控變量之間的偏差超過預(yù)定范圍時，自動切至強(qiáng)制手動，畫面閃爍及熱工信號聲光報警，此時自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)為手動控制。
3.4 機(jī)保護(hù)及聯(lián)鎖
3.4.1 ETS主汽門關(guān)閉保護(hù)包括：串軸、低真空、低油壓、電超速、發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障、手動打閘。
3.4.2 主汽門關(guān)閉聯(lián)動發(fā)電機(jī)跳閘。
3.4.3 發(fā)電機(jī)斷水。
3.4.4 抽汽逆止門保護(hù)。
3.4.5 高加水位高保護(hù)及聯(lián)鎖。
3.5 爐保護(hù)及聯(lián)鎖
3.5.1 鍋爐滅火保護(hù)保留汽包水位高Ⅲ值、汽包水位低Ⅲ值、爐內(nèi)無火、手動MFT、爐膛壓力高、爐膛壓力低、燃料中斷停爐保護(hù)，增加了送風(fēng)機(jī)全停、引風(fēng)機(jī)全停停爐保護(hù)。滅火保護(hù)事故原因首出原因顯示及記憶。
3.5.2 過熱安全門保護(hù)。
3.5.3 汽包安全門保護(hù)。
3.5.4 水位保護(hù)。
3.5.5 送、引風(fēng)導(dǎo)向、磨冷熱風(fēng)門等聯(lián)鎖。
3.6 電調(diào)控制系統(tǒng)
采用透平油純數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)方自動掛閘、轉(zhuǎn)速控制、功率控制、抽汽閥控、功率限制、低真空限制、103保護(hù)、110保護(hù)、仿真功能等。
3.7 硬手操保護(hù)回路
獨立于DCS控制系統(tǒng)之外的手動主汽門關(guān)閉、主汽門關(guān)閉聯(lián)動發(fā)電機(jī)跳閘、手動發(fā)電機(jī)解列、強(qiáng)啟交流潤滑油泵、強(qiáng)啟直流潤滑油泵、手動停爐、開事故放水門、關(guān)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(tǒng)故障時運(yùn)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(hù)、低油壓停機(jī)保護(hù)、低真空停機(jī)保護(hù)改為三取二邏輯，增加了火焰電視監(jiān)視裝置，送風(fēng)自動正常投入，重要信號（如主汽流量等）可根據(jù)不同需要進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到了安全性評價及二十五項反措要求，＃5機(jī)組參與DCS改造的自動調(diào)節(jié)設(shè)備自動投入率由改造前的90.9%提高到100%，保護(hù)投入率達(dá)到100%，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性及機(jī)組的自動控制水平。