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表1  DCS（DEH）系統(tǒng)主要配置

系統(tǒng)配置圖如圖1所示。

圖1  系統(tǒng)配置圖

 

?  現(xiàn)場控制站13套，其中FSSS 3套（14、20、21站），SCS 3套（14、20、21站），DEH 1套（22站），MCS 3套（10、11、12站），DAS 3套（17、18、19站）；
?  服務器2臺（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2臺，完成系統(tǒng)組態(tài)調試和下裝；
?  操作員站7臺，其中6臺既可操作也可監(jiān)視，1臺只用做監(jiān)視；
?  通訊站2套，其中1套預留與發(fā)電機勵磁等的通訊，1套與廠管理網(wǎng)MIS通訊；
?  GPS系統(tǒng)，通過接口連接到2臺服務器，用于整個系統(tǒng)的與衛(wèi)星校時。

2.2  系統(tǒng)網(wǎng)絡配置

MACSⅡ系統(tǒng)為三層網(wǎng)絡結構。

?  第一層：控制網(wǎng)絡（C-NET），在現(xiàn)場控制站內，由Profibus-DP構成，用來與現(xiàn)場控制站主控單元和過程I/O單元通信，完成實時輸入/輸出數(shù)據(jù)傳送服務的專用網(wǎng)絡。

?  第二層：系統(tǒng)網(wǎng)絡（S-NET），由100M以太網(wǎng)構成，用于系統(tǒng)服務器與現(xiàn)場控制站、通信站等的連接。完成現(xiàn)場控制站、通信站的數(shù)據(jù)下裝，服務器與現(xiàn)場控制站、通信站等之間的實時數(shù)據(jù)通訊。

?  第三層：監(jiān)控網(wǎng)絡（M-NET），由100M以太網(wǎng)構成，用于系統(tǒng)服務器與工程師站、操作員站等的連接。完成工程師站的數(shù)據(jù)下裝，操作員站等的在線數(shù)據(jù)通訊。

2.3  系統(tǒng)控制站（主控制器）的功能分配

DCS控制站（主控制器）的功能分配，原則上一般有兩種辦法：

(1)  按控制功能劃分

    即專用式主控制器功能分配。如DAS控制、FSSS控制、SCS 控制、DEH控制、MCS控制等。

優(yōu)點：使主控制器功能單一化，組態(tài)方便，也符合傳統(tǒng)的分工習慣。

缺點：不利于充分發(fā)揮主控制器的資源優(yōu)勢；主控制器功能分配負荷不均勻，各現(xiàn)場控制站間數(shù)據(jù)（引用）通訊量大。
(2)  按控制對象（或者說按熱力工藝系統(tǒng)）劃分

    除FSSS、DEH等特殊工藝控制站外，其余按照熱力工藝系統(tǒng)進行分配，即把機組的工藝過程劃分為數(shù)個分區(qū)（如給水、風煙、制粉等），每個分區(qū)分配數(shù)個控制站，完成該分區(qū)工藝系統(tǒng)的DAS、MCS、SCS等控制功能。

    優(yōu)點：主控制器對應性強，便于分工維護；充分發(fā)揮主控制器的資源優(yōu)勢，主控制器負荷分配相對均勻；減少了站間通訊負荷；電纜走向交叉少，便于敷設。可相對減少I/O測點的冗余配置。

    缺點：由與將在同一組主控制器實現(xiàn)相關設備/系統(tǒng)的監(jiān)視、聯(lián)鎖/保護、調節(jié)、報警等所有功能。故對設計人員要求高，要求合理分配主控制器的功能及優(yōu)化I/O的冗余配置；對維修人員素質/知識面要求高，甚至要改變原有熱工人員的分工結構。

    如前所述，由于此工程的特殊性（屬升級、完善性質，不是從頭開始改造），1999年改造時即按控制功能劃分，機側仍有大量保留電纜，現(xiàn)有熱工人員的分工結構一時難以改變。為此，此次設計，仍按控制功能進行分站。

2.4  控制功能實現(xiàn)

(1)  DAS部分

    完成參數(shù)和設備狀態(tài)的顯示報警管理功能、趨勢管理、歷史數(shù)據(jù)管理、SOE、事故追憶、報表、打印及屏幕硬拷貝、操作記錄等功能。

(2)  MCS部分

    MCS系統(tǒng)作為主要的控制系統(tǒng)之一。它擔負著發(fā)電過程中水、汽、煤、風、油等各個子系統(tǒng)過程變量的閉環(huán)調節(jié)任務以及整個機組的負荷控制任務。

    包括控制系統(tǒng)如下：協(xié)調控制系統(tǒng)，燃料控制系統(tǒng)，磨煤機風量控制系統(tǒng)，磨煤機出口溫控制系統(tǒng)，一次風壓控制系統(tǒng)，給水控制系統(tǒng)，送風控制系統(tǒng)，吸風控制系統(tǒng)，左、右主蒸汽溫度控制系統(tǒng)，左、右一級減溫控制系統(tǒng)，左、右再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，除氧器水位控制系統(tǒng)，1#、2#熱網(wǎng)加熱器溫度控制系統(tǒng)，凝汽器水位控制系統(tǒng)，冷油器溫度控制系統(tǒng)，軸封壓力控制系統(tǒng)，左右送風再循環(huán)遠方操作，1#~4#汽交門遠方操作，給水300門遠方操作，風擋板遠方操作，鍋爐連排遠方操作等。

(3)  SCS部分

    完成所有設備的手動操作功能。一般電動機、風機、泵（電動門、電磁閥除外）都設計有禁止/允許操作切換功能，還設計有遠方/就地操作顯示功能。設計有設備開、關（啟、停）超時報警功能。還設計有軟事故跳閘報警功能。

    完成機組聯(lián)鎖的功能，包括鍋爐輔機大聯(lián)鎖、工作備用的互聯(lián)及低參數(shù)聯(lián)啟備用等功能―如事故放水電動門、空預器、一次風機、密封風機、送/吸風機、2#低加1#，2#疏水泵、1#~3#凝結水泵、給水泵、空/氫側交/直流密封油泵、潤滑油泵、氫冷升壓泵、發(fā)電機冷卻水泵、熱網(wǎng)疏水泵、低壓缸噴水門等聯(lián)鎖。

    完成輔機保護的功能，包括給水泵保護/首出、熱網(wǎng)循環(huán)泵保護等。

    完成主要輔機順序啟停控制功能，包括射水泵順序啟停、給水泵順序啟停、定排順序啟停等。

(4)  FSSS部分

    取消原獨立的鍋爐（簡易滅火）保護PLC、及點火程控PLC。將點制粉系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護/啟停控制等功能由原來的SCS移至BCS，F(xiàn)SS完成原鍋爐保護功能。

    其中FSS控制器主要完成鍋爐主保護（MFT）/首出、吹掃邏輯、點火允許判斷、燃油速斷閥、探頭冷卻風機控制相關操作指導；BCS1控制器主要完成AA層四只油槍的單操、點火程控及1#、2#制粉系統(tǒng)等設備的單操/聯(lián)鎖、保護及相關操作指導；BCS2控制器主要完成AA層四只油槍及3#、4#、5#制粉系統(tǒng)等設備的單操/聯(lián)鎖、保護及相關操作指導。

(5)  DEH部分

    主要完成轉速閉環(huán)控制和負荷的控制；按預先設置的升速曲線自動升速和運行人員手動升速；一次調頻及限制；閥位控制；主蒸汽壓力控制等功能。還有超速試驗、閥門活動試驗、閥門嚴密性試驗、噴油實驗、閥門在線整定等功能。
完成與MCS系統(tǒng)接口控制功能。完成103%、110%超速保護等功能。當DEH故障、轉速故障，或接收到ETS來的危急跳閘指令時，迅速使汽機跳閘。

3  京能熱電2#機組DCS改造特點

    為保證此次2#機組DCS（DEH）系統(tǒng)升級、完善改造工作在施工、調試階段保證質量、順利進行，相關技術人員還編寫了兩萬六千余字的《京能熱電股份有限公司2#機組DCS系統(tǒng)調試大綱》。大綱對京能熱電2#機組DCS（DEH）系統(tǒng)升級、完善改造工程的現(xiàn)場調試提出了技術方面和有關方面的指導性要求。

    系統(tǒng)施工、上電、調試各階段，協(xié)調指揮組、工作組一起，按照該大綱要求積極認真開展工作，保證了各項工作的順利實施。使得DCS系統(tǒng)改造工作得以順利完成。

(1)  控制器/操作員電源站切換回路

    解決了控制器/操作員站220VAC電源不冗余的問題，提出繼電器切換回路方案并得以實施。經(jīng)試驗，滿足需要，提高了系統(tǒng)可靠性。

(2)  結合《火力發(fā)電廠安全性評價》相關內容進行系統(tǒng)設計及資料存檔

    改造后，解決了2#機無凝結汽水位高報警等問題。

    根據(jù)《國家電力公司電站鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)配置、安裝和使用若干規(guī)定（試行）》，此次改造，將差壓式水位測量裝置的平衡容器由原雙室平衡容器改為了單室平衡容器。在MCS系統(tǒng)內，實現(xiàn)了汽包壓力/環(huán)境溫度的補償修正。
在MCS/FSSS組態(tài)邏輯中，實現(xiàn)了汽包水位變送器一點或二點故障退出運行時，汽包水位保護由“三取二”自動轉為“二取一”或“一取一”邏輯判斷方式。

    FSSS實現(xiàn)了中央處理器、系統(tǒng)電源冗余配置；設計了“手動緊急停爐”按鈕的繼電器操作回路，單獨使用另一路廠供電源將“手動緊急停爐”按鈕動作回路與DCS系統(tǒng)徹底分開。

    繼電器電源切換回路解決了原操作員站在DCS主/備任一路電源失去后，一半“黑屏”的問題。

    此外，在“系統(tǒng)狀態(tài)”畫面除實現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)場控制站故障、服務器、操作員站、網(wǎng)絡報警自檢外，還有FSSS、SCS、DEH1、MCS、DAS 等各主控器的負荷率實時監(jiān)視功能。

    針對測試、開機記錄不齊全等問題，調試、開機過程中，試驗卡/記錄以及相關的SOE、趨勢等打印記錄在試驗結束后，立即進行了收集存檔。

(3)  軟事故跳閘/光字報警功能等

    SCS、FSSS均有軟事故跳閘報警功能的邏輯設計。其原理為：設備由DCS遠方啟動后，若 DCS系統(tǒng)沒有對設備發(fā)出停止指令，卻出現(xiàn)了設備狀態(tài)由啟到已停的跳變，則判斷為“事故跳閘”，在畫面上反映為該設備為黃閃，同時事故喇叭響，專用“事故跳閘”光字亮。可便于區(qū)分運行設備掉閘原因（DCS聯(lián)鎖/保護動作或手停還是電氣保護動作或事故按鈕接通等其它原因）。

    同時，專門設計有事故跳閘報警速查功能，運行人員通過一鍵出圖方式，可立即查找到故障設備。而由設備操作端的停按鈕可復位事故跳閘。

    此外，設計有專用機/爐側軟光字報警，同一設備/系統(tǒng)的多個軟光字報警任意一個報警后，驅動一個綜合硬光字牌。既減少了硬光字牌數(shù)量，又符合運行習慣。

    FSSS系統(tǒng)的“爐壓高/低”報警光字牌，邏輯設計為由報警值的壓力開關和三個“三取二”動作值的壓力開關相或。此報警光字牌亮時，若報警值的壓力開關并未動作，則提醒熱工人員檢查動作值的三個壓力開關以及相應電纜、DI模件/通道。簡便地實現(xiàn)了動作值的壓力開關及、DI模件/通道的自檢。

4  結語

    機組單元控制室盤臺的改造，取消了大部分常規(guī)儀表及操作器、操作開關等，電子設備間較為簡化，節(jié)約備品備件設備費用及機組檢修期間的拆裝、校驗所需人力。

    汽輪機調速系統(tǒng)改為DEH，提高了汽機運行的安全性和穩(wěn)定性，減少了機組的非計劃停機次數(shù)。DEH系統(tǒng)和機爐協(xié)調系統(tǒng)的投入，將提高機組的啟機、停機速度，節(jié)約了燃料。

    改造后的機組具備了AGC的功能，大大提高的機組競爭上網(wǎng)的競爭能力，為機組多發(fā)電提供了機會。

    改造后的機組實現(xiàn)了一體化控制，利于減人增效。同時，改造工程提高了熱工人員的技術水平，培養(yǎng)了一批技術人才，推動了公司的科技進步。

    綜上所述，該系統(tǒng)經(jīng)過試運行階段的完善，正式投入運行以來運行穩(wěn)定、可靠。具備AGC、一次調頻功能。對電廠的安全、經(jīng)濟運行發(fā)揮了應有的作用。

    實踐證明，選用和利時公司的DCS系統(tǒng)進行機組的熱控系統(tǒng)改造，性/價比高，機組投運后取得了較好的效益，值得借鑒與推廣。