ST語(yǔ)言在發(fā)電機(jī)定冷水溫差報(bào)警的應(yīng)用

嚴(yán) 郁

(大唐略陽(yáng)發(fā)電有限責(zé)任公司，陜西 略陽(yáng) 724300)

0 引言

根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》(國(guó)能安全〔2014〕161號(hào))10.3.1.7條要求：“對(duì)于水氫冷定子線(xiàn)棒層間測(cè)溫元件的溫差達(dá)8 ℃或定子線(xiàn)棒引水管同層出水溫差達(dá)8 ℃報(bào)警時(shí)，應(yīng)檢查定子三相電流是否平衡，定子繞組水路流量與壓力是否異常，如果發(fā)電機(jī)的過(guò)熱是由于內(nèi)冷水中斷或內(nèi)冷水量減少引起，則應(yīng)立即恢復(fù)供水。當(dāng)定子線(xiàn)棒溫差達(dá)14 ℃或定子引水管出水溫差達(dá)12 ℃，或任一定子槽內(nèi)層間測(cè)溫元件溫度超過(guò)90 ℃或出水溫度超過(guò)85 ℃時(shí)，應(yīng)立即降低負(fù)荷，在確認(rèn)測(cè)溫元件無(wú)誤后，為避免發(fā)生重大事故，應(yīng)立即停機(jī)，進(jìn)行反沖洗及有關(guān)檢查處理?！奔皶r(shí)監(jiān)測(cè)并準(zhǔn)確判斷發(fā)電機(jī)溫度差越限，對(duì)發(fā)電機(jī)而言是非常重要的。

結(jié)構(gòu)化文本(structured text，ST)語(yǔ)言因其自然語(yǔ)言靈活性強(qiáng)、表達(dá)豐富，以及結(jié)構(gòu)化程序的清晰易讀和邏輯嚴(yán)密，在溫差判斷中應(yīng)用較多。

1 機(jī)組DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某發(fā)電公司7號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為亞臨界參數(shù)、高中壓合缸、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸、抽汽凝汽式330 MW汽輪機(jī)，由哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，型號(hào)為C305/N330-16.7/537/537/0.45。發(fā)電機(jī)為水-氫-氫冷、靜態(tài)勵(lì)磁式，由哈爾濱電機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，型號(hào)為QFSN-330-2?？刂葡到y(tǒng)則采用杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限責(zé)任公司提供的MACS6型DCS控制系統(tǒng)。

發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)定子線(xiàn)圈出水溫度測(cè)點(diǎn)60個(gè)，定子鐵芯溫度測(cè)點(diǎn)18個(gè)，均送至DCS系統(tǒng)集中監(jiān)視。因測(cè)點(diǎn)數(shù)量多、分布廣，不利于運(yùn)行人員對(duì)發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)狀況監(jiān)控與判斷。由于設(shè)計(jì)初期未考慮多點(diǎn)溫度差值判斷功能需求，DCS系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)該功能。為保證設(shè)備可靠運(yùn)行，該公司在MACS6系統(tǒng)基礎(chǔ)上使用ST語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了溫度越限判斷功能模塊，以滿(mǎn)足“二十五項(xiàng)反措”的要求。

2 解決方案

DCS系統(tǒng)組態(tài)通常使用功能模塊圖(function block diagram，F(xiàn)BD)實(shí)現(xiàn)工程組態(tài)。功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：

(1) 以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；

(2) 功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀(guān)性強(qiáng)，對(duì)于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員是很容易掌握的編程；

(3) 對(duì)規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時(shí)間大大減少，但其功能的實(shí)現(xiàn)取決于DCS系統(tǒng)公司的技術(shù)開(kāi)發(fā)深度。

ST語(yǔ)言是一種高級(jí)的文本語(yǔ)言，可以用來(lái)描述功能，功能模塊和程序的行為還可以在順序功能流程圖中描述步、動(dòng)作和轉(zhuǎn)變的行為。ST語(yǔ)言是一個(gè)專(zhuān)門(mén)為工業(yè)控制應(yīng)用開(kāi)發(fā)的編程語(yǔ)言，具有很強(qiáng)的編程能力，可用于對(duì)變量賦值、回調(diào)功能和功能塊、創(chuàng)建表達(dá)式、編寫(xiě)條件語(yǔ)句和迭代程序等，非常適合應(yīng)用在復(fù)雜的算術(shù)計(jì)算中，也是開(kāi)發(fā)FBD功能模塊的底層語(yǔ)言。

本次解決方案是溫度判斷采用令牌傳遞查找方式，將判斷結(jié)果賦值于令牌(臨時(shí)變量)，逐級(jí)比較，通過(guò)不斷判斷更新并向下傳遞，直至數(shù)據(jù)查詢(xún)完畢，最終結(jié)果便可輸出。其數(shù)據(jù)判斷原理如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)令牌傳遞原理

該判斷可以實(shí)現(xiàn)在多個(gè)模擬量之間進(jìn)行最大最小值判斷、最大最小值定位、最大偏差值判斷、偏差大報(bào)警輸出、無(wú)效點(diǎn)剔除統(tǒng)計(jì)、層級(jí)判斷等功能。

ST語(yǔ)言經(jīng)過(guò)編譯后，可自動(dòng)生成為可以任意調(diào)用的FBD功能模塊圖(見(jiàn)圖2)。若通過(guò)自定義功能模塊庫(kù)進(jìn)行編輯封裝，可以實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)調(diào)用，使用起來(lái)非常方便靈活，將復(fù)雜的邏輯判斷直觀(guān)化。

第1級(jí)功能模塊可實(shí)現(xiàn)最多16點(diǎn)偏差判斷，并且可以通過(guò)多級(jí)級(jí)聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)更多點(diǎn)判斷，最終將上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。當(dāng)偏差大于設(shè)定偏差值時(shí)，通過(guò)光字報(bào)警提示運(yùn)行人員查看，并能通過(guò)組態(tài)提示畫(huà)面快速定位最大值及最小值的位置，及時(shí)判斷并采取有效措施。

3 實(shí)施效果

結(jié)合該公司實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多方面調(diào)研，最終確定了邏輯實(shí)現(xiàn)原理。該邏輯通過(guò)離線(xiàn)編寫(xiě)、仿真調(diào)試驗(yàn)證后，移植至該廠(chǎng)7號(hào)機(jī)組DCS系統(tǒng)，通過(guò)組態(tài)下裝已正常實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)視。實(shí)踐證明，其判斷準(zhǔn)確度高，能滿(mǎn)足該公司的實(shí)際要求。

ST語(yǔ)言的顯著特征是代碼和數(shù)據(jù)的分離。這種語(yǔ)言能夠把執(zhí)行某個(gè)特殊任務(wù)的指令和數(shù)據(jù)從程序的其余部分分離出去、隱藏起來(lái)，可以有效減少為測(cè)點(diǎn)提供中間變量區(qū)而產(chǎn)生的系統(tǒng)負(fù)荷，提高了邏輯判斷的靈活性；還可以減少判斷語(yǔ)句，配合使用1 s調(diào)度周期，降低DCS系統(tǒng)的負(fù)荷。

圖2 封裝后的功能模塊

4 結(jié)束語(yǔ)

該方案在MACS6平臺(tái)基礎(chǔ)上，使用功能靈活的ST語(yǔ)言進(jìn)行高級(jí)功能開(kāi)發(fā)，并以簡(jiǎn)單直觀(guān)、上手要求不高的FBD功能模塊實(shí)現(xiàn)功能，進(jìn)而滿(mǎn)足設(shè)備安全需要，并為該公司節(jié)約了開(kāi)發(fā)費(fèi)用。同時(shí)，該功能可以在MACS6平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)其他類(lèi)型模擬量多點(diǎn)判斷報(bào)警功能，并且能在同一平臺(tái)上移植，具有較好的兼容性。