自備電廠汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)應(yīng)用

呂明 邵春雷 高立平 申旭 姜洪發(fā) 張濤

(大慶石化公司熱電廠化建儀表一分公司,黑龍江大慶 163714)

自備電廠汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)應(yīng)用

呂明 邵春雷 高立平 申旭 姜洪發(fā) 張濤

(大慶石化公司熱電廠化建儀表一分公司,黑龍江大慶 163714)

介紹浙江中控有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ECS-100控制系統(tǒng)在我廠410t/h燃煤鍋爐擴(kuò)建工程中的應(yīng)用及該系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)特點,詳細(xì)闡述控制系統(tǒng)各站功能分配及邏輯運算實現(xiàn)。

DEH 轉(zhuǎn)速 組態(tài) 系統(tǒng) 汽輪機(jī) 電廠

1 概述

大慶石化公司熱電廠是輔助生產(chǎn)廠,1#-3#機(jī)組為背壓式及抽汽背壓式機(jī)組,調(diào)速、保安系統(tǒng)為老式機(jī)械液壓型調(diào)節(jié)系統(tǒng),存在嚴(yán)重固有的設(shè)計缺陷隱患,主要表現(xiàn)在遲緩率大、運行中穩(wěn)定性很差、經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)荷大幅度滑移波動現(xiàn)象等問題,而且在控制室內(nèi)沒有控制調(diào)整手段,靠人為手動現(xiàn)場調(diào)整維持機(jī)組運行,無法快速跟蹤負(fù)荷變化,對化工生產(chǎn)供汽平穩(wěn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2009年11月經(jīng)大慶石化公司研究決定對該三臺機(jī)組機(jī)械調(diào)速系統(tǒng)更新為低壓純電調(diào)系統(tǒng)(DEH)。

2 解決方案

采用和利時公司的MACS-DCS系列產(chǎn)品,再配上DEH專用的測速模塊和伺服模塊,構(gòu)成DEH控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有儀表、電氣控制和檢測回路全部進(jìn)入DEH系統(tǒng)。采用DEH控制系統(tǒng)后,利用計算機(jī)強(qiáng)大的信息采集處理能力和方便、靈活地通過軟件設(shè)計實現(xiàn)各種控制回路的組態(tài),因而大大地擴(kuò)展了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的功能,尤其是可以方便地完成機(jī)組的自動啟停控制、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制(CCS)、自動發(fā)電控制(AGC)和功率。此外,還可以實現(xiàn)在相應(yīng)各種條件下的負(fù)荷限制和快速減負(fù)荷(RB)控制,還有多重防超速保護(hù)措施。而且DEH作為電廠DCS系統(tǒng)網(wǎng)上的一個節(jié)點,可以實現(xiàn)與DCS的有機(jī)聯(lián)系,達(dá)到電廠內(nèi)部信息資源共享。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

DEH自控系統(tǒng)由三大部份組成:電子控制柜;軟件系統(tǒng)和現(xiàn)場執(zhí)行單元(電磁閥)組成。

3.1 增加的儀表設(shè)備

(1)關(guān)主汽門電磁閥(2)復(fù)位電磁閥(3)AST遮斷電磁閥(四只電磁閥)(4)壓力開關(guān)(5)壓力變送器(6)功率變送器(7)磁阻式轉(zhuǎn)速變送器(8)DEH控制系統(tǒng)及相關(guān)的工程師站、操作員站、操作臺等。

3.2 現(xiàn)場控制站

MACS-DCS現(xiàn)場控制站是一個大規(guī)模的I/O處理系統(tǒng),由主控單元、各種I/O模塊及現(xiàn)場電源組件等構(gòu)成,具有可靠性高、分散度強(qiáng)、可冗余配置等特點。DEH控制裝置共設(shè)有一個現(xiàn)場主控制站,主要承擔(dān)轉(zhuǎn)速控制,伺服放大,閥位移測量的調(diào)制和解調(diào),各種定值生成,功率、汽壓、閥位等控制回路及邏輯回路運算。

3.3 主控單元SM203

現(xiàn)場控制站的主控單元,為冗余配置,互為熱備用。兩個主控單元同時接收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和同時進(jìn)行控制運算,但只有一個輸出運算結(jié)果。一旦工作中的主控單元故障,備份主控單元自動進(jìn)入工作狀態(tài),且切換過程是無擾的。

3.4 控制系統(tǒng)軟件及控制回路

DEH控制裝置的控制功能,主要由軟件來完成。軟件由兩大部分構(gòu)成,即系統(tǒng)軟件平臺及應(yīng)用系統(tǒng)軟件。前者決定了DEH控制系統(tǒng)的適時性,靈活性和先進(jìn)性;后者決定了DEH系統(tǒng)的控制功能。

3.5 控制系統(tǒng)軟件

DEH采用MACS-DCS系統(tǒng)的Windows作為功能碼進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)的軟件平臺,主控單元采用專用的多任務(wù)實時控制軟件。

此軟件固化在現(xiàn)場控制站的主控單元上,可以完成信號轉(zhuǎn)換與處理、控制運算、通信、自診斷、自動切換等功能。

固化在輸入/輸出(I/O)功能模板中,一般僅完成信號處理、與主控單元通信等較低層次的處理功能。

采用這些系統(tǒng)軟件,可按控制系統(tǒng)圖,組態(tài)出DEH控制所需要的實用控制回路。

4 控制站CPU負(fù)荷計算

4.1 控制站CPU負(fù)荷計算

主循環(huán)周期額定時間:控制主要CPU完成采樣處理控制、輸出、自控網(wǎng)絡(luò)通信等等一系列任務(wù)的額定循環(huán)周期,此項時間指標(biāo):

系統(tǒng)時間:Ts=50ms～5s可選。

控制站在每個主循環(huán)周期內(nèi)實際消耗CPU時間與該控制站的實際處理任務(wù)有關(guān),也就是說與控制站信息(AO,AI,DI,DO)控制的處理量有關(guān)。我們可以根據(jù)實際信息處理工作量估算出CPU在每個額定時間周期內(nèi)實際消耗時間值。

4.2 系統(tǒng)信息量

系統(tǒng)基本內(nèi)核平均消耗時間:10000us(包括故障自診斷)冗余配置情況下冗余處理最大消耗時間:5000us

網(wǎng)絡(luò)通信平均消耗時間:5000us

控制站基本內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)通信信息量:4096字節(jié)

在每個額定循環(huán)周期內(nèi)CPU實際消耗時間TR(us)TR=96*30+120*10+4*20+4*150+2*800+2*800+10000+5000+5000=27960us

CPU負(fù)荷=TR/TS=(27.96/2)/100=14.0%(TS以100ms計算)

5 結(jié)語

從大慶石化公司熱電廠1#-3#汽輪機(jī)組DEH自2009年開始陸續(xù)改造結(jié)束并投運,至今的運行情況來看,DEH系統(tǒng)運行穩(wěn)定,可靠性高,系統(tǒng)維護(hù)量少,控制精度較高,收到了良好的效果。伴隨著#6鍋爐的穩(wěn)定安全運行,性能優(yōu)良的杭州和利時有限公司自主研發(fā)的DEH系統(tǒng)的優(yōu)越性再次得到證明。