合肥發(fā)電廠3號(hào)DCS+DEH熱控一體化改造

1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介
合肥發(fā)電廠3號(hào)DCS系統(tǒng)改造采用的設(shè)備是北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司的MACS集散控制系統(tǒng)。這次改造的目標(biāo)是在集控室完成3號(hào)機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)、正常運(yùn)行和事故處理。這次改造的范圍包括：?jiǎn)卧獧C(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）；鍋爐爐膛安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（FSSS）；順序控制系統(tǒng)（SCS）；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）；汽輪機(jī)數(shù)據(jù)電液控制系統(tǒng)（DEH）；汽輪機(jī)監(jiān)視儀表（TSI）；汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）；發(fā)變組、廠用電的操作監(jiān)視和信號(hào)系統(tǒng)（ETS）；衛(wèi)星校時(shí)系統(tǒng)（GPS）；與勵(lì)磁的通訊系統(tǒng)；與廠管理網(wǎng)(MIS)的通訊系統(tǒng)。這次改造的物理測(cè)點(diǎn)數(shù)為2500點(diǎn)左右。這次改造僅保留以下的常規(guī)操作和監(jiān)視設(shè)備：緊急停機(jī)按鈕、緊急停爐按鈕、緊急停發(fā)電機(jī)按鈕、事故放水和對(duì)空排氣按鈕、直流潤(rùn)滑油泵的緊急啟動(dòng)按鈕、汽包電接點(diǎn)水位表、汽包水位工業(yè)電視。這次改造常規(guī)熱工信號(hào)沒有保留。這次改造的時(shí)間是2000年12月25日——2001年2月15日歷時(shí)50天。這次改造合肥電廠的工程技術(shù)人員進(jìn)行了大量細(xì)致的工作并參加了從設(shè)備選型、測(cè)點(diǎn)分站、方案設(shè)計(jì)、算法組態(tài)、動(dòng)靜態(tài)調(diào)試等全過(guò)程。

2、MACS系統(tǒng)在合肥電廠3號(hào)機(jī)組上的應(yīng)用
（1）系統(tǒng)硬件配置
現(xiàn)場(chǎng)控制站8套，其中汽機(jī)2套完成機(jī)側(cè)系統(tǒng)的控制；電調(diào)1套完成汽機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的控制同時(shí)也完成汽機(jī)保護(hù)的功能；電氣1套完成發(fā)變組及廠用電開關(guān)的操作和監(jiān)視及中央信號(hào)的功能；鍋爐4套，其中一套完成滅火保護(hù)的控制，另三套完成鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)及汽水系統(tǒng)的控制。
遠(yuǎn)程I/O站一套，完成原893前端采集主機(jī)的功能。
服務(wù)器兩臺(tái)（冗余配置），完成歷史數(shù)據(jù)的管理和系統(tǒng)裝載等功能。
工程師站一臺(tái)，完成系統(tǒng)組態(tài)調(diào)試和下裝。
操作員站6臺(tái)，其中一臺(tái)電氣，兩臺(tái)汽機(jī)，兩臺(tái)鍋爐，一臺(tái)大屏投影監(jiān)視。
通訊站兩套，其中一套為與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的通訊，一套與廠管理網(wǎng)MIS的通訊。
GPS系統(tǒng)，用于整個(gè)系統(tǒng)的衛(wèi)星校時(shí)。
（2）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置
第一層控制網(wǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)，由ProfiBus-DP組成，用于站內(nèi)數(shù)據(jù)的交換。
第二層系統(tǒng)網(wǎng)，位于I/O站間及I/O站和服務(wù)器間，為100M以太網(wǎng)，用于I/O站間的數(shù)據(jù)交換及I/O站和服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換。
第三層管理網(wǎng)，位于操作員站（工程師站）和服務(wù)器間，為100M以太網(wǎng)，用于操作員站和服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換。
（3）測(cè)點(diǎn)分站原則
這次改造的分站沒有采取按功能分站的原則，而是采用按工藝系統(tǒng)和功能兼顧分站的原則，這種分站具有所需測(cè)點(diǎn)少、站間引用少的優(yōu)點(diǎn)。
（4）控制功能實(shí)現(xiàn)
DAS部分
　 完成參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的顯示報(bào)警、歷史曲線記錄、事故追憶、報(bào)表打印等功能。
CCS部分
機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
除氧器壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
軸加水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
低加水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
高加水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
凝汽器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
SCS部分
完成所有設(shè)備的手動(dòng)操作功能；
完成機(jī)組聯(lián)鎖的功能，包括鍋爐大小聯(lián)鎖、制粉系統(tǒng)聯(lián)鎖、工作備用的互聯(lián)及低參數(shù)聯(lián)啟備用等功能；
完成輔機(jī)保護(hù)的功能，包括磨煤機(jī)油壓保護(hù)，汽包水位保護(hù)，給水泵油壓保護(hù)，發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)等功能；
完成主要輔機(jī)順序啟停控制功能；
FSSS部分
完成爐膛安全監(jiān)測(cè)保護(hù)的功能；
完成一、二風(fēng)風(fēng)速及一次風(fēng)煤粉濃度的測(cè)量。
ECS部分
完成發(fā)變組及廠用電系統(tǒng)高低壓開關(guān)的操作、監(jiān)視；
完成開關(guān)操作閉鎖的功能；
完成中央信號(hào)報(bào)警的功能；
DEH部分
完成轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的控制；
完成超速試驗(yàn)、閥門活動(dòng)試驗(yàn)、閥門嚴(yán)密性等試驗(yàn)；
完成103％、110％超速保護(hù)功能；
ETS部分
完成汽機(jī)危急保護(hù)跳閘的功能；

3、合肥發(fā)電廠3號(hào)DCS改造特點(diǎn)：
集控室的布置采用以大屏幕為中心的信息中心環(huán)境，取掉原來(lái)的金屬盤臺(tái)和立屏，取掉大量的常規(guī)儀表和操作開關(guān)，取掉所有的熱工信號(hào)。隨著自動(dòng)化水平的提高，老廠改造集控室布置信息中心化是發(fā)展的趨勢(shì)；
由于MACS系統(tǒng)具有較強(qiáng)的開放性和兼容性，可以把支持DP協(xié)議的PLC作為I/O站的一個(gè)模件，所以這次改造把ETS做到DCS系統(tǒng)里；
把893裝置做為DCS的一個(gè)站，在工程師站上直接對(duì)893前端進(jìn)行設(shè)置組態(tài)，取掉原來(lái)的893主機(jī)，所有的前端由原來(lái)的一個(gè)網(wǎng)卡增為3個(gè)網(wǎng)卡，可靠性不但提高了，而且使用也變得非常簡(jiǎn)單；
設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)的報(bào)警是機(jī)組運(yùn)行的一項(xiàng)重要功能。這次改造中設(shè)備和參數(shù)報(bào)警采用了多種形式，以滿足不同崗位在不同工況下的各種需要。這次改造報(bào)警的形式有設(shè)備故障和參數(shù)越限在顯示上的變色和閃光、有報(bào)警一覽、有模擬常規(guī)光字牌、有瞌睡報(bào)警、有活動(dòng)光字牌。所謂的活動(dòng)光字牌是打破光字牌順序不變的限制只把報(bào)警的光字在CRT的工藝流程畫面的上部顯示出來(lái)，先來(lái)的先報(bào)，后來(lái)的后報(bào)，確認(rèn)變平光，恢復(fù)后消失。為了滿足不同運(yùn)行崗位的需要，所有的報(bào)警運(yùn)行人員可以分級(jí)分區(qū)分類進(jìn)行抑制，這樣使不同的崗位只看與自己有關(guān)的報(bào)警。為了滿足不同運(yùn)行工況的需要，運(yùn)行人員對(duì)相同的參數(shù)在不同的工況下可以設(shè)立不同的報(bào)警限值，以滿足機(jī)組啟停運(yùn)行等不同工況參數(shù)有不同限值的需要。
由于MACS系統(tǒng)采用了先進(jìn)的編譯下裝原理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備組態(tài)、報(bào)表圖形、控制方案等的下裝無(wú)擾。
合肥發(fā)電廠＃3機(jī)組DCS系統(tǒng)改造工程經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益分析
由北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司開發(fā)研制的MACS系統(tǒng)應(yīng)用于安徽省合肥發(fā)電廠＃3機(jī)組DCS系統(tǒng)改造工程，機(jī)組投運(yùn)后取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
第一、 經(jīng)過(guò)對(duì)DCS系統(tǒng)改造前后的測(cè)試，其發(fā)電煤耗下降了1.22g/KWH。按照2001年發(fā)電量6億KWH，標(biāo)準(zhǔn)煤?jiǎn)蝺r(jià)288元/噸計(jì)算，本臺(tái)機(jī)組年節(jié)約煤經(jīng)濟(jì)效益為 1.22g/KWH×6億KWH×288元/噸＝21萬(wàn)元。
第二、 機(jī)組單元控制室盤臺(tái)的改造，取消了常規(guī)儀表及操作器、操作開關(guān)等，電子設(shè)備間大為簡(jiǎn)化，每年直接節(jié)約備品備件設(shè)備費(fèi)約36萬(wàn)元。機(jī)組大小修期間這些常規(guī)儀表的拆裝、校驗(yàn)都耗費(fèi)大量的勞動(dòng)力，DCS系統(tǒng)徹底改變了這一狀況，將人們從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，僅此可減員增效年節(jié)約15萬(wàn)元。此外，由于DCS系統(tǒng)所用的模塊都可帶電插拔，這大大縮短了消缺時(shí)間，及時(shí)消除安全隱患，為機(jī)組安全、穩(wěn)定發(fā)電提供了保障，此項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益大為提高。
第三、 汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改為數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH），提高了汽機(jī)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，減少了機(jī)組的非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)，此項(xiàng)年節(jié)約資金15萬(wàn)元。
第四、改造后的機(jī)組具備了投AGC的功能，大大提高的機(jī)組競(jìng)爭(zhēng)上網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，為機(jī)組多發(fā)電提供了機(jī)會(huì)，此項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常可觀。
第五、 機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的投入，使機(jī)組輔機(jī)設(shè)備維護(hù)量及損壞率大幅度下降，據(jù)計(jì)算本臺(tái)機(jī)組每年可比協(xié)調(diào)系統(tǒng)投入前節(jié)約維護(hù)費(fèi)用8萬(wàn)元。
第六、 DEH系統(tǒng)和機(jī)爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)的投入，提高了機(jī)組的啟機(jī)、停機(jī)速度，節(jié)約了燃料，年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益10萬(wàn)元。
第七、 改造后的機(jī)組實(shí)現(xiàn)了機(jī)電爐一體化，此項(xiàng)可減人增效年節(jié)約10萬(wàn)元。該項(xiàng)技術(shù)在我廠的應(yīng)用，提高了職工的技術(shù)水平，推動(dòng)了合肥電廠的科技進(jìn)步。
總之、合肥電廠＃3機(jī)組DCS系統(tǒng)改造工程的完成，可年創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益115萬(wàn)元，間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益更加顯著。

5、合肥發(fā)電廠3#機(jī)組自動(dòng)化改造工程MACS控制系統(tǒng)技術(shù)評(píng)審意見
國(guó)家電力公司電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院于2001年10月26、27日在合肥組織召開“合肥發(fā)電廠3#機(jī)組自動(dòng)化改造工程MACS控制系統(tǒng)技術(shù)評(píng)審會(huì)”。與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)、專家與全體代表認(rèn)真聽取了合肥發(fā)電廠、北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司及安徽省電力試驗(yàn)研究所的“技術(shù)成果研究報(bào)告”、“現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行報(bào)告”、“現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試報(bào)告”，“用戶使用情況證明”、“經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析報(bào)告”，以及“查新報(bào)告”等，并考察了工程現(xiàn)場(chǎng)。技術(shù)評(píng)審委員會(huì)審查了全部文件，聽取了與會(huì)代表的意見與研制方的解答，經(jīng)過(guò)深入細(xì)致的討論，形成以下評(píng)審意見：
第一、 提交會(huì)議的技術(shù)資料齊全、完整，符合技術(shù)審查的要求。
第二、和利時(shí)公司研制的MACS系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的新一代DCS。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、功能完善，系統(tǒng)開放性強(qiáng)。該系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合電力行業(yè)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，并具有如下特點(diǎn)：
系統(tǒng)采用“域”的概念，既有利于分系統(tǒng)的獨(dú)立完整，又便于系統(tǒng)擴(kuò)展。
I/O總線采用ProfiBus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線，能將I/O卡件置于現(xiàn)場(chǎng)，可節(jié)省控制電纜。
系統(tǒng)硬件制造采用表面貼裝工藝，保證了系統(tǒng)卡件的可靠性。
合肥發(fā)電廠3#機(jī)組采用MACS系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH、ETS和電氣控制功能，取消了模擬盤臺(tái)。一體化實(shí)現(xiàn)了上述功能。
該系統(tǒng)保留了原機(jī)組前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并與DCS系統(tǒng)通訊，縮短了改造工期，機(jī)組具備AGC和一次調(diào)頻功能，提高了機(jī)組的可控性。
該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)試運(yùn)行階段的完善，正式投入運(yùn)行以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)規(guī)范要求的各項(xiàng)功能，對(duì)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了應(yīng)有的作用。
綜上所述，合肥電廠項(xiàng)目應(yīng)用的MACS系統(tǒng)總體技術(shù)水平處于國(guó)內(nèi)同類型先進(jìn)水平，可為國(guó)內(nèi)新建和改造工程借鑒。