唐山三友熱電公司的汽輪發(fā)電機(jī)組DCS改造

趙春明

(唐山三友熱電公司，河北唐山 063000)

唐山三友熱電公司的汽輪發(fā)電機(jī)組DCS改造

趙春明

(唐山三友熱電公司，河北唐山 063000)

唐山三友熱電公司的汽輪發(fā)電機(jī)組為60MW供熱發(fā)電機(jī)組，是保障唐山三友集團(tuán)供熱、供電質(zhì)量的主力機(jī)組。本機(jī)組早年投入運(yùn)行以來(lái)，控制設(shè)備老化，數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)共享，部分控制策略未達(dá)到25項(xiàng)反措及安全性評(píng)價(jià)要求，機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性及自動(dòng)化水平低，滿足不了機(jī)組優(yōu)化控制要求，為適應(yīng)電力技術(shù)飛速發(fā)展，2006年5月，進(jìn)行了機(jī)組DCS控制系統(tǒng)改造。

DCS系統(tǒng)，火力電廠

1.系統(tǒng)介紹

采用北京和利時(shí)公司的MACS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)爐一體化微機(jī)監(jiān)控?？刂普景瓷a(chǎn)工藝系統(tǒng)劃分，共為5個(gè)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);#13站機(jī)側(cè)自動(dòng)、順控、汽機(jī)發(fā)電機(jī)定子溫度;#14站為ETS(機(jī)保護(hù))和DEH(電調(diào))控制系統(tǒng)。

2.功能特點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)軟件平臺(tái)為windows NT 4.0操作系統(tǒng)中文版。

2.2 各個(gè)工作站采用相同的主控單元，同類型的I/O點(diǎn)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(tái)。各子系統(tǒng)的應(yīng)用功能均用同一種圖形組態(tài)工具實(shí)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(jí)網(wǎng)絡(luò)(現(xiàn)場(chǎng)總線級(jí)網(wǎng)絡(luò) FBUS)采用標(biāo)準(zhǔn)EN10570的現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS－DP/PA現(xiàn)場(chǎng)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(xiàng)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，并確保一致性。每個(gè)客戶機(jī)申請(qǐng)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(shí)使系統(tǒng)的各項(xiàng)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(chǎng)控制站的主控單元(DPU)上的以太網(wǎng)卡、現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)的24V系統(tǒng)電源、48V現(xiàn)場(chǎng)電源均以熱備份方式冗余配置，在出現(xiàn)故障時(shí)能夠自動(dòng)無(wú)擾切換，并保證不會(huì)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自診斷與故障報(bào)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(shí)器電路，可使模塊在異常情況下自動(dòng)復(fù)位。

2.8 在現(xiàn)場(chǎng)控制站硬件設(shè)計(jì)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(shí)在機(jī)柜中設(shè)計(jì)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(gè)工作站，避免了不同控制器運(yùn)算造成的時(shí)間偏差。

2.10 系統(tǒng)接地不需設(shè)單獨(dú)接地網(wǎng)，可單點(diǎn)接入電廠電氣網(wǎng)。

2.11 為避免軟磁放自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)開、關(guān)動(dòng)作頻繁造成的繼電器接點(diǎn)粘連、燒壞事故的發(fā)生，改造后的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用外置磁放設(shè)計(jì)。

2.12 電調(diào)采用系統(tǒng)簡(jiǎn)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(dòng)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。

3.DCS改造后的控制效果

3.1 DCS改造后的I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)如下

模擬量輸入：563

模擬量輸出：43

數(shù)字量輸入：352

數(shù)字量輸出：393

SOE點(diǎn)：36

3.2 改造后的控制立盤及操作臺(tái)。

3.2.1 控制立盤5個(gè)，包括的表計(jì)有，機(jī)側(cè)：#1高加電接點(diǎn)水位計(jì)、#2高加電接點(diǎn)水位計(jì)、凝汽器熱水井電接點(diǎn)水位計(jì)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)功率;爐側(cè)：東側(cè)汽包水位電接點(diǎn)水位計(jì)、西側(cè)汽包水位電接點(diǎn)水位計(jì)、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2個(gè)，真空、功率。

3.2.3 操作員站4個(gè)。

3.2.4 操作臺(tái)上布置了手動(dòng)硬手操設(shè)備，包括手動(dòng)主汽門關(guān)閉、手動(dòng)發(fā)電機(jī)解列、強(qiáng)啟交流潤(rùn)滑油泵、強(qiáng)啟直流潤(rùn)滑油泵、手動(dòng)停爐、開事故放水門、關(guān)事故放水門按鈕，安全門及向空排氣手動(dòng)按扭，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(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有自動(dòng)、手動(dòng)、強(qiáng)制手動(dòng)三種狀態(tài)，當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)定值與被控變量之間的偏差超過(guò)預(yù)定范圍時(shí)，自動(dòng)切至強(qiáng)制手動(dòng)，畫面閃爍及熱工信號(hào)聲光報(bào)警，此時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)為手動(dòng)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、支持軸承回油溫度、推力軸承回油溫度、發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障、手動(dòng)打閘。

3.4.2 抽汽逆止門保護(hù)。

3.4.3 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II值、汽包水位低II值、爐內(nèi)無(wú)火、手動(dòng)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(guò)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)向風(fēng)門、磨冷熱風(fēng)門等聯(lián)鎖。

3.6 電調(diào)控制系統(tǒng)

采用低壓透平油純數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方自動(dòng)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(dú)立于DCS控制系統(tǒng)之外的手動(dòng)主汽門關(guān)閉、主汽門關(guān)閉聯(lián)動(dòng)發(fā)電機(jī)跳閘、手動(dòng)發(fā)電機(jī)解列、強(qiáng)啟交流潤(rùn)滑油泵、強(qiáng)啟直流潤(rùn)滑油泵、手動(dòng)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(tái)，確保在DCS控制系統(tǒng)故障時(shí)運(yùn)行人員緊急情況下的操作及事故處理。

4.結(jié)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)、汽輪機(jī)電超速改為三取二邏輯，增加了火焰電視監(jiān)視裝置，送風(fēng)自動(dòng)正常投入，重要信號(hào)(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(píng)價(jià)及二十五項(xiàng)反措要求，機(jī)組參與DCS改造的自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備自動(dòng)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(dòng)控制水平。

［1］Wany H.Smeallie.Microprocessor－ Based Distributed Control Systems in the Modern Power Plant.Babcock＆Wilcox Operat－ ing＆Maintenance Experience Conference，Oct.1983.

［2］王金全，方忠華，仲未央.工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望［J］.中國(guó)電力，1998(4).

Tangshan Sanyou Thermoelectric Tompany Tteam Turbine Generator Set DCS Transformation

ZHAO Chun－ming
(Tangshan Sanyou Thermoelectric Company，Tangshan 063000，China)

Tangshan Sanyou Thermoelectric Company steam turbine generator set is 60 MW heating power generator set，is the main set to guarantee Tangshan Sanyou Group heat and power supply quality.Since the generator set was put into operation in the early years，its control equipment has been aging，data cannot be shared，some control strategies is not up to 25 studies and safety evaluation requirements，the operational safety reliability and automation level is so low as to fail to satisfy optimization control requirements.In order to adapt to the rapid development of the electric power technology，in May 2006，the set DCS control system was transformed.

DCS system;coal－fired power plant

TM311 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A

1671－3974(2011)04－0066－02

2011－05－23

趙春明(1981－)，男，大學(xué)，唐山三友熱電公司助理工程師。研究方向：DCS在電廠的應(yīng)用。