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1 引言
2004年6月16日，北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司在陜西國華錦界煤電項目4X600MW火電機(jī)組DCS招標(biāo)中中標(biāo) ，承接陜西國華錦界煤電項目4X600MW火電機(jī)組分散控制系統(tǒng)（DCS）項目。#1機(jī)組計劃將于2006年底前投運(yùn)，這將是我國首次采用國產(chǎn)DCS系統(tǒng)投運(yùn)的第一臺600MW火力發(fā)電機(jī)組，這也將成為我國工控領(lǐng)域推進(jìn)國產(chǎn)華進(jìn)程的重要里程碑。
2 項目概述
（一） 鍋爐
亞臨界參數(shù)Π型控制循環(huán)汽包爐，一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒方式、燃燒器擺動調(diào)溫、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉布置的燃煤鍋爐。
制造廠：上海鍋爐有限公司
鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）： 2093t/h
過熱器出口壓力（BMCR）： 17.5MPa(a)
過熱器出口溫度（BMCR）： 541℃
再熱蒸汽流量（BMCR）： 1743.3t/h
再熱器進(jìn)/出口壓力（BMCR）： 3.96/43.78MPa
再熱器進(jìn)/出口溫度（BMCR）： 331/541℃
給水溫度（BMCR）： 277℃
排煙溫度（BMCR）： 135℃
鍋爐效率（BMCR）： 93.45％
制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)設(shè)計，每臺爐配備6臺中速磨煤機(jī)，其中一臺備用。
煙風(fēng)系統(tǒng)按平衡通風(fēng)設(shè)計。空氣預(yù)熱器系三分倉轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式，因此分為一次風(fēng)、二次風(fēng)和煙氣系統(tǒng)。一次風(fēng)系統(tǒng)設(shè)兩臺50%容量的動葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)，二次風(fēng)系統(tǒng)設(shè)有兩臺50%容量的動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)，煙氣系統(tǒng)設(shè)有兩臺50%容量的靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)。
（二） 汽輪機(jī)
亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，汽輪機(jī)具有七級非調(diào)整回?zé)岢槠啓C(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。
制造廠：上海汽輪機(jī)廠
額定功率： 600MW
最大功率： 667.2MW
額定轉(zhuǎn)速： 3000rpm
主汽門前壓力（VWO）： 16.67Mpa(a)
主汽門前溫度（VWO）： 538℃
再熱汽門前溫度（VWO）： 538℃
額定排汽壓力（VWO）： 15kPa(a)
冷卻水溫度（VWO）： 20℃
熱力系統(tǒng)除輔助蒸汽系統(tǒng)外，其余系統(tǒng)均為單元制。主蒸汽、再熱蒸汽冷段及熱段管道均采用2－1－2連接方式；抽汽為7級非調(diào)整抽汽；給水系統(tǒng)采用單元制，每臺機(jī)組配置三臺50%容量的電動調(diào)速給水泵，各給水泵前均設(shè)有前置泵，三臺電動調(diào)速給水泵組互為備用，設(shè)有三臺高壓加熱器采用大旁路系統(tǒng)；凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)兩臺100%容量立式定速凝結(jié)水泵，三臺低壓加熱器，一臺軸封冷卻器，一臺內(nèi)置式除氧器，一臺300m3凝結(jié)水貯水箱，兩臺凝結(jié)水補(bǔ)充水泵和一臺凝結(jié)水輸送水泵，其中兩臺凝結(jié)水補(bǔ)充水泵一臺運(yùn)行，一臺備用。高壓加熱器采用逐級串聯(lián)疏水方式，最后一級至除氧器，每臺高加均設(shè)有至凝汽器的事故疏水；低壓加熱器采用逐級串聯(lián)疏水方式，7號低加疏水至凝汽器，每臺低加均設(shè)有至凝汽器的事故疏水。
汽機(jī)采用高低壓串聯(lián)2級旁路系統(tǒng)，旁路系統(tǒng)容量為30％B－MCR；本工程旁路系統(tǒng)為簡化旁路，僅在機(jī)組啟停時使用。
（三） 直接空冷系統(tǒng)
本工程為機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)，設(shè)有56臺冷卻風(fēng)機(jī)。
制造廠：德國GEA能源技術(shù)有限公司
輔機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，四臺機(jī)組共設(shè)有六臺輔機(jī)循環(huán)冷卻水泵，為擴(kuò)大單元制供水。
（四） 發(fā)電機(jī)
型式：3相、同步、水－氫－氫冷卻方式、靜態(tài)勵磁
制造廠：上海電機(jī)廠
額定功率： 600MW
額定電壓： 20kV
（五） 熱控系統(tǒng)
熱控系統(tǒng)采用和利時公司的第四代DCS產(chǎn)品HOLLiAS-MACS系統(tǒng)。
3 工程的系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)陜西國華錦界煤電項目4×600MW火電機(jī)組（1＃、2＃機(jī)組）分散控制系統(tǒng)《合同》及《技術(shù)協(xié)議書》，本套DCS系統(tǒng)軟件和硬件配置如下:
（一） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
1. 項目規(guī)模
現(xiàn)場I/O信號數(shù)量如下：
2. 軟件結(jié)構(gòu)：
基于WINDOWS操作平臺的HOLLiAS-MACS實時監(jiān)控軟件 + 輔助工具軟件
3. 硬件結(jié)構(gòu)：
操作員站 + 服務(wù)器（冗余）+ 主控FM801（冗余）+ FM系列采控模件
4. 硬件設(shè)備：
（單元機(jī)組：2100x800x650mm機(jī)柜共65面，其中8面在就地）
I/O站模件柜---28個；I/O站端子柜---28個；配電柜---2個；主機(jī)柜---2個；
繼電器柜---3個；MFT跳閘柜---1個；接地柜---1個；
操作員站---5套；工程師站---1套；通訊站---2套；網(wǎng)關(guān)機(jī)---1套；
系統(tǒng)服務(wù)器---2套；歷史數(shù)據(jù)站---1套；
工程師臺---1個；操作員臺---2個；值長臺---1個；打印臺---5個；
（公用系統(tǒng)：2100x800x650mm機(jī)柜共11面，其中4面在就地）
I/O站模件柜---4個；I/O站端子柜---4個；配電柜---1個；主機(jī)柜---1個；
繼電器柜---1個；系統(tǒng)服務(wù)器---2套；通訊站---1套；
空冷系統(tǒng)共配置4對獨立的控制器和相關(guān)模件，系統(tǒng)機(jī)柜布置在汽機(jī)房A排外空冷系統(tǒng)配電間內(nèi)，配電間內(nèi)布置有10KV/400VAC變壓器及400VACK開關(guān)柜、380VAC變頻器，和利時HOLLiAS-MACS系統(tǒng)提供的系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力，完全可滿足環(huán)境要求。
（二） 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計
該工程DCS系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的Client/Server或客戶/服務(wù)器模式體系結(jié)構(gòu)，控制管理網(wǎng)絡(luò)采用兩層結(jié)構(gòu)，星型連接，控制網(wǎng)絡(luò)雙冗余配置。控制網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)的分離有利于將交換機(jī)設(shè)備故障風(fēng)險分散，同時大大減少了數(shù)據(jù)處理量和網(wǎng)絡(luò)上的擁塞。
該系統(tǒng)建立在C/S結(jié)構(gòu)通用的以太網(wǎng)絡(luò)上，在小范圍里的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，局域網(wǎng)之間再通過專門服務(wù)器提供連接和數(shù)據(jù)交換服務(wù)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點就是客戶端響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)庫真正的統(tǒng)一，對DCS系統(tǒng)相對固定的用戶群來說，信息安全的控制能力很強(qiáng)。
單元機(jī)組空冷系統(tǒng)4臺現(xiàn)場控制站布置在現(xiàn)場，采用100M以太光纖聯(lián)入系統(tǒng)；公用系統(tǒng)2臺循環(huán)水泵房遠(yuǎn)程控制站也采用100M以太光纖聯(lián)入系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)實際結(jié)構(gòu)示意圖如下：
（三） 四節(jié)點集群（Cluster）系統(tǒng)設(shè)計
集群系統(tǒng)方案的設(shè)計目標(biāo)是支持4節(jié)點的cluster，在實現(xiàn)時以每兩個節(jié)點加相應(yīng)存儲設(shè)備和交換設(shè)備構(gòu)成一個工作單元。每個工作單元由兩臺獨立的2路服務(wù)器組成的服務(wù)器作為一個冗余的主機(jī)工作。每臺服務(wù)器有兩塊光纖通道卡，分別連接到兩個光纖通道的switch上。每個節(jié)點只要有一個服務(wù)器能正常工作，整個系統(tǒng)就能正常工作，因此這種配置方案是冗余的，防止單點失效。
各節(jié)點服務(wù)器，可以支持4路Pentium Xeon CPU并行處理。每臺服務(wù)器上插四塊千兆網(wǎng)卡，其中兩塊連接至現(xiàn)場控制站端高速交換機(jī)（可以是帶千兆以太網(wǎng)口的交換機(jī)），另兩塊連接到操作員站端（客戶端）的高速交換機(jī)上，為客戶端的訪問提供連接服務(wù)。做為服務(wù)器彼此之間的數(shù)據(jù)交換用，稱之為SAN（Server Area Network）交換機(jī)。
在實際工程中，兩個冗余的節(jié)點分別對應(yīng)鍋爐側(cè)和汽機(jī)側(cè)的現(xiàn)場控制站單元，實現(xiàn)負(fù)載均衡（Load Balance），提高系統(tǒng)性能和安全性。負(fù)載均衡的主要考慮點：
1、 多臺服務(wù)器為對稱方式，每臺服務(wù)器都具備等價的地位，都可以單獨對外提供服務(wù)而無須其他服務(wù)器的輔助。然后通過負(fù)載分擔(dān)技術(shù)，將外部發(fā)送來的請求均勻分配到對稱結(jié)構(gòu)中的某一臺服務(wù)器上，而接收到請求的服務(wù)器都獨立回應(yīng)客戶機(jī)的請求。
2、 將大量用戶的并發(fā)訪問分別在到多個節(jié)點機(jī)上并行處理，縮短用戶等待響應(yīng)的時間，系統(tǒng)的處理能力得到提高，并且能夠接受更多用戶的并發(fā)訪問。客戶機(jī)申請數(shù)據(jù)庫連接時，由數(shù)據(jù)庫自動分配連接到哪個節(jié)點上，實現(xiàn)這種方式的負(fù)載均衡不需要修改已有的應(yīng)用程序。
3、 將單個用戶重負(fù)載的運(yùn)算分擔(dān)到多個節(jié)點機(jī)上做并行處理，每個節(jié)點機(jī)有多個CPU，也做并行處理，處理結(jié)束后，將結(jié)果匯總，返回給用戶。即將一個大的用戶查詢分擔(dān)到多個節(jié)點上，由多個線程來并行處理，然后再將結(jié)果合并，顯示給用戶，系統(tǒng)處理能力得到大幅度提高。
4、 高可用性：高可用性意味著最大化的服務(wù)器開機(jī)時間，也就是最小化的服務(wù)器計劃外的停機(jī)時間，從而可以很好地保護(hù)關(guān)鍵性數(shù)據(jù)、提高生產(chǎn)效率。
在考慮按照鍋爐側(cè)和汽機(jī)側(cè)劃分服務(wù)器集群方案時，同時也考慮了鍋爐和汽機(jī)之間的變量引用問題，所以在現(xiàn)場控制站端的網(wǎng)絡(luò)為一體式，使集群服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)變量引用易于通過系統(tǒng)軟件組態(tài)方式實現(xiàn)。
所以，高性能服務(wù)器集群系統(tǒng)解決方案是一個true cluster系統(tǒng)，當(dāng)一臺節(jié)點機(jī)出現(xiàn)故障時，其他節(jié)點機(jī)仍舊可以正常工作，客戶機(jī)的訪問不會中斷。
（四） 工程數(shù)據(jù)庫設(shè)計
整個系統(tǒng)工程包括八個子工程：
1、 COMM1：通信站工程，用于吹灰、爐管泄漏、CEMS、空調(diào)系統(tǒng)通信設(shè)備的接入；
2、 COMM2：通信站工程，用于DEH、廠用電、發(fā)變組系統(tǒng)通信設(shè)備的接入；
3、 COMM3：通信站工程，用于IDAS、發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)通信設(shè)備的接入；
4、 QBDB1：1＃機(jī)組數(shù)據(jù)庫工程，用于1＃機(jī)組監(jiān)控數(shù)據(jù)接入；
5、 QBDB2：2＃機(jī)組數(shù)據(jù)庫工程，用于2＃機(jī)組監(jiān)控數(shù)據(jù)接入；
6、 QBDB3：公用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫工程，用于公用系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)接入；
7、 QBDB4：趨勢、報警服務(wù)器工程，用于整個DCS系統(tǒng)的趨勢記錄、報警檢測、時間服務(wù)；
8、 QBDC：操作員站圖形工程，用于操作員站進(jìn)行監(jiān)視、操作；
（五） 系統(tǒng)對時結(jié)構(gòu)設(shè)計
DCS系統(tǒng)的對時結(jié)構(gòu)直接決定了系統(tǒng)SOE信號的精度，該設(shè)計方案能夠解決由于SOE信號從屬于不同的控制器而帶來精度誤差偏大的問題。精確的對時系統(tǒng)配置框圖和原理框圖如下：
系統(tǒng)校時流程：
1、 GPS天線收到時間信號。
2、 從串口上發(fā)到FM197校時集線器中。
3、 FM197校時集線器發(fā)到系統(tǒng)時間服務(wù)器中。
4、 時間服務(wù)器定時或在本機(jī)時間改變時在網(wǎng)內(nèi)廣播校時包。
5、 設(shè)置同時間服務(wù)器同步的客戶機(jī)收到校時包后改變本機(jī)系統(tǒng)時間。
6、 客戶機(jī)開始運(yùn)行系統(tǒng)時向時間服務(wù)器請求校時。
系統(tǒng)校時特點：
1、 控制系統(tǒng)校時收發(fā)以網(wǎng)絡(luò)傳遞為主
2、 SOE關(guān)鍵快速時鐘校對以硬接線發(fā)妙脈沖為主，保證站間SOE時鐘誤差≤1ms
3、 采用校時集線器接受GPS時鐘信號，給DCS時鐘服務(wù)器、SIS系統(tǒng)及其他設(shè)備同時進(jìn)行校時
4、 網(wǎng)絡(luò)校時時鐘服務(wù)器唯一設(shè)置
（六） 系統(tǒng)供電與接地設(shè)計
單元機(jī)組和公用系統(tǒng)各自分別含有一套配電柜，為每個機(jī)柜和其它用電設(shè)備供電。配電柜接受兩路來自廠用保安段電源和UPS電源，包含為每路用電設(shè)備提供獨立保險開關(guān)，配有專用的交流冗余切換裝置，具體設(shè)計見下圖：配電柜的設(shè)計。公用系統(tǒng)配電柜的輸入電源分別取自1#和2#機(jī)組配電柜，經(jīng)過交流切換后的兩路電源為輸入電源，保證任何機(jī)組的檢修與公用系統(tǒng)無關(guān)。
電源切換裝置核心設(shè)備為施耐德快速動作接觸器。當(dāng)A路有電時，A路給設(shè)備供電，當(dāng)A路失電時切換為B路供電，切換時間不大于20ms，可以保證負(fù)載正常工作。切換后的電源主要給通訊站、打印機(jī)、大屏幕、SIS等設(shè)備供電。切換裝置原理及經(jīng)過切換裝置供電的圖如下面所示：
由于現(xiàn)場控制站的控制器工作電源為24VDC，而I/O站的直流電源是通過反向截止二級管1：1均流冗余的，只要有一路有電，冗余的主控就可以正常工作。單元機(jī)組服務(wù)器可以接受兩路220VAC電源，故現(xiàn)場控制站和服務(wù)器是雙路供電。每臺操作員站和工程師站單獨配置了小型UPS，如下圖所示：
接地方案是：凡事有光纖隔開的設(shè)備組單獨接地，如公用系統(tǒng)、遠(yuǎn)程站等，系統(tǒng)接地要求是整體懸空，一點接地，接地點設(shè)在DCS機(jī)柜側(cè)，接地電阻不大于4歐姆，不需要單獨得接地樁，可以接在電廠得接地網(wǎng)上，但接地點半徑5米內(nèi)不應(yīng)有其它大電氣設(shè)備的接地點。接地線為銅質(zhì)多芯線，支線線徑不小于12mm2，主干線徑不小于36mm2。
遠(yuǎn)程I/O的供電與接地
由現(xiàn)場附近的熱工電源盤供給，或由布置于控制室里的DCS電源柜供給。為保證遠(yuǎn)程I/O柜內(nèi)各采集模塊的電源穩(wěn)定，電源經(jīng)過UPS電源穩(wěn)壓后供給，該路電源失去時UPS仍可保證遠(yuǎn)程I/O能正常工作一段時間。
遠(yuǎn)程I/O柜布置于現(xiàn)場，離控制室里的DCS系統(tǒng)接地柜的匯流總排較遠(yuǎn)，因此遠(yuǎn)程I/O柜的地就近接入現(xiàn)場的地網(wǎng)。遠(yuǎn)程I/O的安全地、屏蔽地和邏輯地在柜內(nèi)一點匯流后作為接地點，該接地點由專用的接地電纜接入現(xiàn)場地網(wǎng)，接地電阻要求不大于4歐姆。
4 熱控系統(tǒng)的設(shè)計
（一） 控制功能
工程套DCS系統(tǒng)監(jiān)控功能包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、汽機(jī)空冷控制系統(tǒng)（ACC）、旁路控制系統(tǒng)（BPC）及電氣控制系統(tǒng)（ECS）等。
FSSS控制功能
FSSS控制系統(tǒng)主要包括鍋爐自動吹掃邏輯、油檢漏試驗程控邏輯、MFT動作及首出邏輯、OFT動作及首出邏輯、冷卻風(fēng)系統(tǒng)的保護(hù)聯(lián)鎖和24個油角的點火程控啟、停等等，各功能均有專用的操作、指示面板。
CCS控制功能
CCS負(fù)荷管理中心對設(shè)定負(fù)荷指令進(jìn)行限速、限幅、閉鎖增減等處理后得出實際負(fù)荷指令。同時也可實現(xiàn)RB、一次調(diào)頻、風(fēng)煤交叉等功能。自動發(fā)電控制（AGC）以機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式為基礎(chǔ)，可接受電網(wǎng)發(fā)來的負(fù)荷指令，快速響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的需要。CCS控制功能的主要設(shè)計如下：
一、CCS機(jī)組負(fù)荷指令ULD
1、ULD的產(chǎn)生
設(shè)有機(jī)組主控手自動站。自動時負(fù)荷指令來自AGC（通過RTU），手動時，負(fù)荷指令由操作員給出。自動或手動產(chǎn)生的負(fù)荷指令經(jīng)高、低限幅和速率限制后，并行地送往汽機(jī)主控和鍋爐主控以及其它系統(tǒng)。
2、調(diào)頻控制
當(dāng)操作員選擇“轉(zhuǎn)速控制方式”時，控制汽機(jī)轉(zhuǎn)速以維持系統(tǒng)頻率。這時機(jī)組負(fù)荷指令自動跟蹤汽機(jī)實發(fā)功率以避免出現(xiàn)擾動。在調(diào)頻瞬間過去后，系統(tǒng)返回AGC控制時無擾動。
3、高低限幅
高低限可調(diào)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷指令達(dá)到高限或低限時，被阻止進(jìn)一步增加或減少，并報警。
4、機(jī)組負(fù)荷指令變化率
正常工作時，機(jī)組負(fù)荷指令受最大變化率的控制。此上限值由操作員可調(diào)。負(fù)荷變化率的預(yù)設(shè)值暫定如下：
（1）正常負(fù)荷變化率
a．變壓運(yùn)行時為2.5%/分；
b．定壓運(yùn)行時為3%/分；
c．正常負(fù)荷變化允許持續(xù)5分鐘，然后保持5分鐘。
（2）最大負(fù)荷變化率
a．變壓運(yùn)行時為3%/分；
b．定壓運(yùn)行時為5%/分
本設(shè)計采用限制變化率為 0的手段實現(xiàn)負(fù)荷指令的閉鎖加、減和保持功能。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷指令確已受到升、降速率限制時，有相應(yīng)的確保安全措施并報警。
5、輔機(jī)故障減負(fù)荷（Runback）
當(dāng)兩臺引風(fēng)機(jī)中突然有一臺跳閘，僅一臺維持運(yùn)行時，而這時機(jī)組負(fù)荷指令ULD又大于單引風(fēng)機(jī)所能承受的負(fù)荷時，發(fā)生引風(fēng)機(jī)RB。相似的有送風(fēng)機(jī)RB、一次風(fēng)機(jī)、給水泵RB。當(dāng)RB產(chǎn)生時，機(jī)組將由機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式轉(zhuǎn)換到機(jī)跟爐方式，同時切除若干鍋爐燃燒器。
6、設(shè)備能力對機(jī)組負(fù)荷指令的限制
在下列情況下閉鎖負(fù)荷增：
（1）汽機(jī)調(diào)門位置在最大；
（2）機(jī)組指令比實發(fā)功率大一定值；
（3）機(jī)前壓力比設(shè)定值低一定值（暫定1MPa）；
（4）爐膛壓力比設(shè)定值低一定值；
（5）爐膛壓力比設(shè)定值高一定值；
（6）機(jī)組指令被上限幅。
在下列情況下機(jī)組負(fù)荷指令閉鎖減：
（1） 機(jī)前壓力比設(shè)定值高一定值；
（2） 實發(fā)功率比機(jī)組指令高一定值；
（3） 給水流量比設(shè)定值高一定值；
（4） 爐膛壓力比設(shè)定值高一定值；
（5） 爐膛壓力比設(shè)定值低一定值；
（6） 機(jī)組負(fù)荷指令被低限幅；
（7） 汽機(jī)調(diào)門開度在最低點；
設(shè)有Go/Hold按鈕，當(dāng)按下Hold時，同時閉鎖增和減。
二、汽機(jī)主控TM
汽機(jī)主控系統(tǒng)的目的是建立汽機(jī)閥位指令。
1、協(xié)調(diào)方式下的汽機(jī)指令
遵循如下模型：
汽機(jī)指令=ULD+（MWe-Tpe）+∮（MWe-Tpe）
ULD――機(jī)組負(fù)荷指令
MWe――機(jī)組負(fù)荷指令減去實發(fā)功率
TPe――機(jī)前壓力設(shè)定值減去實際機(jī)前壓力
2、汽機(jī)跟蹤方式下的汽機(jī)指令
鍋爐主控在手動，汽機(jī)主控在自動，汽機(jī)主控用來控制機(jī)前壓力，這屬于汽機(jī)跟蹤方式，用機(jī)前壓力偏差的比例積分作用實現(xiàn)。鍋爐指令作前饋的基本信號，此信號被機(jī)前壓力設(shè)定值除作為最終前饋，機(jī)組指令跟蹤實發(fā)功率。
3、鍋爐跟蹤方式下的汽機(jī)指令
鍋爐主控在自動，汽機(jī)主控在手動，操作員在汽機(jī)主控器上設(shè)置汽機(jī)閥位指令，這屬于鍋爐跟蹤方式，用機(jī)前壓力設(shè)定值作為最終前饋。機(jī)組指令跟蹤實發(fā)功率。
4．基本方式下的汽機(jī)指令
這時鍋爐和汽機(jī)功能獨立，鍋爐主控和汽機(jī)主控均在手動，可分別改變鍋爐和汽機(jī)的負(fù)荷。
5．機(jī)前壓力設(shè)定值的形成
機(jī)前壓力設(shè)定值由操作員在操作員站上用TPSP給定器給定，但在基本方式下，跟蹤實測機(jī)前壓力。當(dāng)操作員選擇變壓運(yùn)行方式時，TPSP給定器跟蹤ULD對應(yīng)得F(x)函數(shù)，函數(shù)關(guān)系參見汽機(jī)廠提供的熱力系統(tǒng)平衡圖，其變化率受限。從TPSP給定器送出的信號經(jīng)高低限幅和限速后作為最終機(jī)前壓力設(shè)定值。如果希望機(jī)前壓力設(shè)定值不再變化，操作員可按動操作員站上的機(jī)前壓力Go/Hold按鈕。
6．自動升負(fù)荷方式
在變壓運(yùn)行被選定后，操作員可以選擇三種方式升負(fù)荷：
（1）固定閥位／可變壓力方式
操作員將汽機(jī)調(diào)門置于某一固定位置，系統(tǒng)在升負(fù)荷過程中，主汽壓力按F(x)規(guī)律升壓至額定值，負(fù)荷升至85％時，主汽壓力設(shè)定值為定值，汽機(jī)調(diào)門無擾動地開始調(diào)節(jié)。
（2）固定閥位±10％調(diào)節(jié)
在升負(fù)荷至85％期間，為了響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷波動和保證頻率穩(wěn)定，汽機(jī)調(diào)門可在±10％范圍調(diào)節(jié)。
（3）程序方式升負(fù)荷
在低負(fù)荷情況下（＜25％負(fù)荷），保持主汽壓力在一低壓設(shè)定值，調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)門去滿足負(fù)荷指令，負(fù)荷上升至25％時，以方式（2）運(yùn)行，負(fù)荷增至85％時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為全定壓方式。
7．與DEH接口
（1）DO，CCS：ASKDEH CCS請求控制汽機(jī)。
（2）DI，DEH：REMOTE DEH可由CCS控制。
（3）DI，CVS：SLIDE 汽機(jī)調(diào)門在滑壓位置。
（4）DI，DEH：TRIPPED DEH跳閘。
（5）AO，CCS：TURBLO CCS對DEH的調(diào)門指令。
（6）AI，MW1、MW2：TODEH 由DEH來得實發(fā)功率信號。
（7）AI，TURBLO：REF 高壓調(diào)門反饋參考信號。
（8）AI，TURBPOS：LIMIT 汽機(jī)閥位上限。
（9）AI，SI3710 汽機(jī)轉(zhuǎn)速。
（10）AI，LDRATE 汽機(jī)負(fù)荷速率上限。
三．鍋爐主控BM
鍋爐主控系統(tǒng)的目的是產(chǎn)生燃燒率指令，以控制燃燒。
1．協(xié)調(diào)方式下的鍋爐指令
遵循如下模型：
鍋爐指令＝FFULD＋△+∮△
FFULD ：目標(biāo)負(fù)荷前饋信號
△ ：能量偏差信號
：調(diào)速級后第一級壓力
P1：汽包壓力
PT：主汽門前壓
PS：主汽門前壓力設(shè)定值
CK：汽包等的儲熱系數(shù)
2．鍋爐跟蹤方式下的鍋爐指令
鍋爐主控在自動，汽機(jī)主控在手動，ULD以實際負(fù)荷代替，用來作機(jī)組燃燒率的前饋指令。除此之外鍋爐指令遵循的模型與CCS 方式相同。
四．MCS控制功能
MCS功能主要完成對調(diào)節(jié)設(shè)備的控制和多套自動調(diào)節(jié)回路，主要模擬量控制包括了：
送風(fēng)機(jī)控制FDF
爐膛壓力控制IDF
一次風(fēng)機(jī)控制RAF
給水控制FW
主汽溫度控制SH
再熱汽溫控制RH
磨煤機(jī)負(fù)荷控制
球磨機(jī)出口溫度控制
除氧器水位DA
輔助系統(tǒng)控制等等
SCS控制功能
SCS功能主要完成機(jī)組輔機(jī)、加熱器及各種閥門的操作、聯(lián)鎖、保護(hù)及程控等控制功能。
ECS控制功能
ECS功能除了完成對斷路器的控制外，還對廠用電切換裝置、機(jī)組勵磁裝置及同期裝置等電氣設(shè)備進(jìn)行操作控制。
ACC控制功能
ACC功能主要完成機(jī)組空冷系統(tǒng)的監(jiān)控，該機(jī)組空冷系統(tǒng)共配置56臺冷卻風(fēng)機(jī)及其配套閥門、變頻調(diào)速控制器等設(shè)備。56臺冷卻風(fēng)機(jī)共分為8組，每組均可實現(xiàn)程控啟、停順控，機(jī)組空冷系統(tǒng)可實現(xiàn)功能組級程控啟、停；ACC可根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、環(huán)境溫度控制汽機(jī)背壓在允許范圍內(nèi)，通過控制空冷凝汽器的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)汽機(jī)背壓的控制；空冷系統(tǒng)排汽背壓、凝結(jié)水溫度控制也由ACC功能完成。
（二） 控制分站
該DCS項目單元機(jī)組控制站28個，公用系統(tǒng)控制站4個。各控制站功能分配按以下原則進(jìn)行：1、在機(jī)組工藝系統(tǒng)機(jī)、爐、電分開的基礎(chǔ)上，以工藝系統(tǒng)為主，結(jié)合控制功能的原則分站。2、考慮各現(xiàn)場控制站負(fù)荷相對均勻的原則。3、考慮機(jī)組設(shè)備互備、承擔(dān)總負(fù)荷百分比等情況，考慮危險分散的原則。4、機(jī)組互備的設(shè)備控制分在不同的控制站，MCS調(diào)節(jié)中多個執(zhí)行設(shè)備維持同一參數(shù)時可放在同一個控制站里。5、ＳＯＥ點與控制邏輯點分開，機(jī)組重要設(shè)備狀態(tài)點ＳＯＥ記錄為單獨提供的測點。初步分站配置如下：
單元機(jī)組：共28個控制站
FSSS功能站：共6個控制站
10站包括：鍋爐保護(hù)，爐側(cè)SOE和爐側(cè)部分DAS點
11站包括：A、B層油系統(tǒng)控制
12站包括：C層油系統(tǒng)控制及煤火檢、助燃系統(tǒng)，爐側(cè)部分DAS點
13站包括：#1、2磨煤機(jī)系統(tǒng)
14站包括：#3、4磨煤機(jī)系統(tǒng)
15站包括：#5、6磨煤機(jī)系統(tǒng)
鍋爐側(cè)控制站：共6個控制站
16站包括：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，燃料控制，風(fēng)煙系統(tǒng)調(diào)節(jié)
17站包括：A側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)
18站包括：B側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)
19站包括：鍋爐對空排放、鍋爐疏水系統(tǒng)，爐側(cè)部分DAS點等
20站包括：連排流量調(diào)節(jié)，燃油壓力，磨煤機(jī)控制
21站包括：爐減溫系統(tǒng)，給水系統(tǒng)，
汽機(jī)側(cè)控制站：共8個控制站
22站包括：機(jī)側(cè)給水除氧系統(tǒng)，高低加系統(tǒng)，
23站包括：A電動給水泵系統(tǒng)，再熱冷段系統(tǒng)
24站包括：B電動給水泵系統(tǒng)，軸封系統(tǒng)，本體預(yù)暖系統(tǒng)
25站包括：C電動給水泵系統(tǒng)，工業(yè)水系統(tǒng)，汽機(jī)疏水系統(tǒng)
26站包括：A凝結(jié)水泵系統(tǒng)，凝結(jié)水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，汽機(jī)油系統(tǒng)，抗燃油系統(tǒng)
27站包括：B凝結(jié)水泵系統(tǒng)，
28站包括：汽機(jī)抽汽系統(tǒng)，低壓缸噴水系統(tǒng)，，輔助蒸汽系統(tǒng)
29站包括：旁路控制系統(tǒng)，SOE和機(jī)側(cè)部分DAS等
電氣系統(tǒng)控制：共4控制站
30站：發(fā)變組、同期裝置及AVR調(diào)節(jié)
31站：柴油機(jī)、直流系統(tǒng)、UPS及外圍斷路器等
32站：電氣A段斷路器
33站：電氣B段斷路器
空冷系統(tǒng)：共4個控制站（布置于空冷配電室）
34站：14臺冷卻風(fēng)機(jī)及相關(guān)空冷系統(tǒng)設(shè)備
35站：14臺冷卻風(fēng)機(jī)及相關(guān)空冷系統(tǒng)設(shè)備
36站：14臺冷卻風(fēng)機(jī)及相關(guān)空冷系統(tǒng)設(shè)備
37站：14臺冷卻風(fēng)機(jī)及相關(guān)空冷系統(tǒng)設(shè)備
公用系統(tǒng)：共4個控制站
38站：電氣公用系統(tǒng)與#1（#3）機(jī)組聯(lián)系的廠用電開關(guān)等設(shè)備，A、B空壓機(jī)系統(tǒng)
39站：電氣公用系統(tǒng)與#2（#4）機(jī)組聯(lián)系的廠用電開關(guān)等設(shè)備，C、D空壓機(jī)系統(tǒng)
40站：A、B泵系統(tǒng) （布置于輔機(jī)循環(huán)冷卻水泵房）
41站：C泵系統(tǒng) （布置于輔機(jī)循環(huán)冷卻水泵房）
5 結(jié)束語
火力發(fā)電機(jī)組主要燃用大量煤炭，同時，也耗用大量水資源。常規(guī)濕冷火電廠全廠耗水量按設(shè)計裝機(jī)容量計算，每百萬千瓦約為一噸每秒。按年運(yùn)行8000小時計，年耗水量約3000萬噸，可供一座中型城市50萬居民的生活用水。如果火力發(fā)電廠汽輪機(jī)采用空氣冷卻系統(tǒng)作為冷源，其耗水量僅為常規(guī)濕冷火電廠的三分之一左右。我國水資源相對匱乏，特別在煤炭儲量比較集中的地區(qū)更是短缺，在我國西北的缺水富煤地區(qū)興建煤礦坑口電站，特別適合發(fā)展這種節(jié)水、高效、低排放的空冷機(jī)組，以滿足電力持續(xù)增長的需求，實現(xiàn)“西電東送”戰(zhàn)略規(guī)劃并節(jié)省日益寶貴的水資源，利于實現(xiàn)西北電力與環(huán)境和諧與可持續(xù)發(fā)展。
自2001年國內(nèi)首次采用直接空冷系統(tǒng)的山西交城義旺電廠6 MW機(jī)組投運(yùn)以來，大型機(jī)組機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)目前在國內(nèi)還沒有運(yùn)行機(jī)組，但由于其投資少、防凍性能好的特點，近年來在國內(nèi)有了良好的發(fā)展勢頭。陜西國華錦界煤電工程4×600MW機(jī)組是國內(nèi)首批采用機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)的大型機(jī)組，和利時公司在該機(jī)組DCS工程實施中將不斷總結(jié)經(jīng)驗，為在嚴(yán)重缺水地區(qū)采用大容量空冷機(jī)組積累成功的案例，同時樹立一個DCS監(jiān)控系統(tǒng)的樣板工程，為我國火電行業(yè)的全面和諧發(fā)展做一點貢獻(xiàn)。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號