DCS系統(tǒng)在汽輪發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用

吳東鶴,劉東波

（1.錦州秀亭制管有限公司；2.中信錦州金屬股份有限公司,遼寧 錦州 121000）

1 3MW汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)概述及組成

3MW汽輪發(fā)電機(jī)組是目前國內(nèi)利用余熱發(fā)電選用最多的機(jī)組，它的檢測及控制系統(tǒng)可以分為：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，模擬量控制系統(tǒng)，順序控制系統(tǒng)，緊急跳閘系統(tǒng)及數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，將這幾個(gè)系統(tǒng)組合在一起就是所謂的DCS控制系統(tǒng)。

1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

將現(xiàn)場各處的測量表計(jì)、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及閥門的開關(guān)狀態(tài)及開關(guān)位置，通過信號(hào)線實(shí)時(shí)的傳遞到DCS柜內(nèi)的數(shù)字量及模擬量的輸入模塊上，通過控制模塊上傳到監(jiān)控器上，在監(jiān)控器上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，界面顯示。良好的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以為事故追憶及運(yùn)行故障的查找提供依據(jù)。

1.2 模擬量控制系統(tǒng)

生產(chǎn)現(xiàn)場有很多設(shè)備需要開關(guān)在中間狀態(tài)，以及水箱水位的調(diào)節(jié)，介質(zhì)溫度、壓力的調(diào)節(jié)等都是通過模擬量控制系統(tǒng)來完成的。模擬量控制不像數(shù)字量控制只有兩種狀態(tài)，它是通過連續(xù)的、細(xì)小的變化調(diào)節(jié)來達(dá)到控制的目的。如凝汽器熱井液位的調(diào)節(jié)，汽輪機(jī)進(jìn)蒸汽溫度和壓力的調(diào)節(jié)等。

1.3 順序控制系統(tǒng)

現(xiàn)場很多設(shè)備的啟動(dòng)運(yùn)行順序是有嚴(yán)格要求的，汽輪機(jī)部分的順序控制系統(tǒng)主要是一些泵自己相互之間的聯(lián)瑣，以及泵和它們自己系統(tǒng)內(nèi)的閥門的聯(lián)瑣。如3MW汽輪機(jī)潤滑油壓的聯(lián)鎖，當(dāng)潤滑油壓低于0.054Mpa時(shí)啟動(dòng)交流油泵，低于0.04Mpa是啟動(dòng)直流油泵，低于0.03Mpa時(shí)停機(jī)，都是按照事先設(shè)計(jì)好的順序運(yùn)行。再就是泵類運(yùn)行一般都是一開一備，備用泵與運(yùn)行泵之間都有電氣聯(lián)鎖，運(yùn)行泵跳閘聯(lián)動(dòng)備用泵。

1.4 緊急跳閘系統(tǒng)

緊急跳閘系統(tǒng)是在發(fā)生緊急情況下為保護(hù)汽輪機(jī)服務(wù)的，為了確保機(jī)組的安全運(yùn)行，需要設(shè)置潤滑油壓、真空、軸承溫度、軸向位移、汽機(jī)轉(zhuǎn)速、汽機(jī)振動(dòng)、發(fā)電機(jī)主保護(hù)及緊急停機(jī)等保護(hù)條件。當(dāng)任何一個(gè)保護(hù)條件超過設(shè)置的停機(jī)值，且在保護(hù)投入的前提下，都會(huì)停機(jī)來保護(hù)機(jī)組的安全。

1.5 數(shù)字式電液控制系統(tǒng)

數(shù)字式電液控制系統(tǒng)也就是所謂的DEH控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)控制部分和EH液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。采用DEH控制可以提高調(diào)節(jié)汽門的控制精度，當(dāng)負(fù)荷增減時(shí)可以平穩(wěn)安全的開關(guān)調(diào)節(jié)汽門，減小機(jī)組的振動(dòng)，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

2 3MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的測量點(diǎn)數(shù)及硬件配置：

2.1 3MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的測量點(diǎn)數(shù)如下：

（1）AI點(diǎn)：4-20mA 需求80點(diǎn)；熱電阻需求48點(diǎn)；（2）AO點(diǎn)：4-20mA需求6點(diǎn)；（3）DI點(diǎn)：需求120點(diǎn)；（4）DO點(diǎn)：需求68點(diǎn)。每種點(diǎn)數(shù)的設(shè)置都會(huì)在實(shí)際需求點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上增加20%的冗余，當(dāng)需要增加設(shè)備時(shí)，冗余點(diǎn)數(shù)可以滿足生產(chǎn)的需要，當(dāng)某一點(diǎn)的通道損壞時(shí)也可以及時(shí)的更換修復(fù)。

2.2 根據(jù)測量點(diǎn)數(shù)所配置的硬件如下：

（1）工程師站/操作員站（含主機(jī)/顯示器/通訊模板/鍵盤）4套；（2）WS15242隔離器27塊；24VDC電源模塊4塊；（3）后出線型主控機(jī)籠及擴(kuò)展機(jī)籠3塊；（4）24V/5.1V雙路輸出隔離電源模塊4塊；（5）主控單元模塊2塊；（6）8通道4～20mA電流輸出模塊1塊；（7）8通道電流型模擬量輸入模塊12塊；（8）8通道熱電阻輸入模塊（Pt100）7塊；（9）16通道共負(fù)端晶體管型開關(guān)量輸出模塊5塊；（10）16通道觸點(diǎn)型開關(guān)量輸入模塊9塊及交換機(jī)2臺(tái)。

由于服務(wù)器和操作員站采用的是冗余配置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，因此當(dāng)一臺(tái)監(jiān)控器出現(xiàn)故障不會(huì)影響其它監(jiān)控器的正常運(yùn)行，從而使機(jī)組運(yùn)行的可靠性得到提高。

采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，新增計(jì)算機(jī)方幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。

3 DCS控制系統(tǒng)驗(yàn)收的要求

DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場試車工作順利進(jìn)行，并進(jìn)入連續(xù)的試運(yùn)行生產(chǎn)階段，DCS系統(tǒng)硬件、軟件運(yùn)行正常，硬軟件功能齊全，運(yùn)行情況良好。具體如下：

（1）數(shù)據(jù)采集功能：數(shù)據(jù)顯示準(zhǔn)確，報(bào)警功能正確，過程參數(shù)的壓力修正、溫度補(bǔ)償、二次計(jì)算、故障診斷等功能正常，過程參數(shù)真實(shí)可靠；（2）控制功能：各具體控制回路邏輯、狀態(tài)指示正確，動(dòng)作無誤；（3）保護(hù)聯(lián)鎖功能：設(shè)備、輔機(jī)及電動(dòng)門動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，狀態(tài)指示正確；（4）通訊功能：系統(tǒng)與外部設(shè)備通訊正常，控制正確，參數(shù)顯示正確；（5）各項(xiàng)通信、管理、操作功能正確，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

4 DCS系統(tǒng)常見故障處理

DCS控制系統(tǒng)跟其它控制系統(tǒng)一樣，在給人們帶來方便的同時(shí)，也難免出現(xiàn)一些故障，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來影響。只有明晰故障的來源，快速的找到處理方法，才能保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.1 監(jiān)控頁面上遠(yuǎn)程不能啟動(dòng)電機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備

（1）檢查設(shè)備的就地/遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開關(guān)是否在遠(yuǎn)程位置，且進(jìn)一步檢查轉(zhuǎn)換開關(guān)是否良好。（2）檢查要啟動(dòng)的設(shè)備是否已經(jīng)接通電源。（3）確認(rèn)DCS控制柜內(nèi)數(shù)字量輸出模塊對應(yīng)此設(shè)備的通道是否良好，是否有信號(hào)輸出。（4）檢查此設(shè)備的啟動(dòng)接觸器是否能吸合，吸合是否良好。

4.2 水箱或水池液位等顯示不準(zhǔn)確

（1）檢查就地的液位等測量元件是否完好。（2）檢查監(jiān)控頁面上的液位計(jì)量程設(shè)置是否正確。（3）檢查液位的模擬信號(hào)通過模擬量輸入模塊到監(jiān)控器是否準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語

DCS控制系統(tǒng)越來越得到人們的認(rèn)可，它優(yōu)良的集中控制系統(tǒng)，穩(wěn)定的通信功能，以及出現(xiàn)故障時(shí)的準(zhǔn)確自診斷技術(shù)為汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行提供了保障。

[1].董建朋.火力發(fā)電廠全廠DCS一體化實(shí)施方案的探討[J].河南電力,2009(03).

[2].陳國華.DEH技術(shù)在熱電廠汽輪機(jī)上的應(yīng)用研究[D].大慶石油學(xué)院,2008.