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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(wù)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(diào)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(yù)留與發(fā)電機(jī)勵(lì)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(wù)器，用于整個(gè)系統(tǒng)的與衛(wèi)星校時(shí)。

2.2  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

MACSⅡ系統(tǒng)為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

?  第一層：控制網(wǎng)絡(luò)（C-NET），在現(xiàn)場控制站內(nèi)，由Profibus-DP構(gòu)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(shí)時(shí)輸入/輸出數(shù)據(jù)傳送服務(wù)的專用網(wǎng)絡(luò)。

?  第二層：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（S-NET），由100M以太網(wǎng)構(gòu)成，用于系統(tǒng)服務(wù)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(wù)器與現(xiàn)場控制站、通信站等之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。

?  第三層：監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（M-NET），由100M以太網(wǎng)構(gòu)成，用于系統(tǒng)服務(wù)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(diǎn)：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(xí)慣。

缺點(diǎn)：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(fù)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(jìn)行分配，即把機(jī)組的工藝過程劃分為數(shù)個(gè)分區(qū)（如給水、風(fēng)煙、制粉等），每個(gè)分區(qū)分配數(shù)個(gè)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(diǎn)：主控制器對應(yīng)性強(qiáng)，便于分工維護(hù)；充分發(fā)揮主控制器的資源優(yōu)勢，主控制器負(fù)荷分配相對均勻；減少了站間通訊負(fù)荷；電纜走向交叉少，便于敷設(shè)。可相對減少I/O測點(diǎn)的冗余配置。

    缺點(diǎn)：由與將在同一組主控制器實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備/系統(tǒng)的監(jiān)視、聯(lián)鎖/保護(hù)、調(diào)節(jié)、報(bào)警等所有功能。故對設(shè)計(jì)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(zhì)/知識面要求高，甚至要改變原有熱工人員的分工結(jié)構(gòu)。

    如前所述，由于此工程的特殊性（屬升級、完善性質(zhì)，不是從頭開始改造），1999年改造時(shí)即按控制功能劃分，機(jī)側(cè)仍有大量保留電纜，現(xiàn)有熱工人員的分工結(jié)構(gòu)一時(shí)難以改變。為此，此次設(shè)計(jì)，仍按控制功能進(jìn)行分站。

2.4  控制功能實(shí)現(xiàn)

(1)  DAS部分

    完成參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的顯示報(bào)警管理功能、趨勢管理、歷史數(shù)據(jù)管理、SOE、事故追憶、報(bào)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(dān)負(fù)著發(fā)電過程中水、汽、煤、風(fēng)、油等各個(gè)子系統(tǒng)過程變量的閉環(huán)調(diào)節(jié)任務(wù)以及整個(gè)機(jī)組的負(fù)荷控制任務(wù)。

    包括控制系統(tǒng)如下：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，燃料控制系統(tǒng)，磨煤機(jī)風(fēng)量控制系統(tǒng)，磨煤機(jī)出口溫控制系統(tǒng)，一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)，給水控制系統(tǒng)，送風(fēng)控制系統(tǒng)，吸風(fēng)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(fēng)再循環(huán)遠(yuǎn)方操作，1#~4#汽交門遠(yuǎn)方操作，給水300門遠(yuǎn)方操作，風(fēng)擋板遠(yuǎn)方操作，鍋爐連排遠(yuǎn)方操作等。

(3)  SCS部分

    完成所有設(shè)備的手動操作功能。一般電動機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵（電動門、電磁閥除外）都設(shè)計(jì)有禁止/允許操作切換功能，還設(shè)計(jì)有遠(yuǎn)方/就地操作顯示功能。設(shè)計(jì)有設(shè)備開、關(guān)（啟、停）超時(shí)報(bào)警功能。還設(shè)計(jì)有軟事故跳閘報(bào)警功能。

    完成機(jī)組聯(lián)鎖的功能，包括鍋爐輔機(jī)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(yù)器、一次風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)、送/吸風(fēng)機(jī)、2#低加1#，2#疏水泵、1#~3#凝結(jié)水泵、給水泵、空/氫側(cè)交/直流密封油泵、潤滑油泵、氫冷升壓泵、發(fā)電機(jī)冷卻水泵、熱網(wǎng)疏水泵、低壓缸噴水門等聯(lián)鎖。

    完成輔機(jī)保護(hù)的功能，包括給水泵保護(hù)/首出、熱網(wǎng)循環(huán)泵保護(hù)等。

    完成主要輔機(jī)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(dú)立的鍋爐（簡易滅火）保護(hù)PLC、及點(diǎn)火程控PLC。將點(diǎn)制粉系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)/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(hù)功能。

    其中FSS控制器主要完成鍋爐主保護(hù)（MFT）/首出、吹掃邏輯、點(diǎn)火允許判斷、燃油速斷閥、探頭冷卻風(fēng)機(jī)控制相關(guān)操作指導(dǎo)；BCS1控制器主要完成AA層四只油槍的單操、點(diǎn)火程控及1#、2#制粉系統(tǒng)等設(shè)備的單操/聯(lián)鎖、保護(hù)及相關(guān)操作指導(dǎo)；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(shè)備的單操/聯(lián)鎖、保護(hù)及相關(guān)操作指導(dǎo)。

(5)  DEH部分

    主要完成轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制和負(fù)荷的控制；按預(yù)先設(shè)置的升速曲線自動升速和運(yùn)行人員手動升速；一次調(diào)頻及限制；閥位控制；主蒸汽壓力控制等功能。還有超速試驗(yàn)、閥門活動試驗(yàn)、閥門嚴(yán)密性試驗(yàn)、噴油實(shí)驗(yàn)、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(hù)等功能。當(dāng)DEH故障、轉(zhuǎn)速故障，或接收到ETS來的危急跳閘指令時(shí)，迅速使汽機(jī)跳閘。

3  京能熱電2#機(jī)組DCS改造特點(diǎn)

    為保證此次2#機(jī)組DCS（DEH）系統(tǒng)升級、完善改造工作在施工、調(diào)試階段保證質(zhì)量、順利進(jìn)行，相關(guān)技術(shù)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(jī)組DCS系統(tǒng)調(diào)試大綱》。大綱對京能熱電2#機(jī)組DCS（DEH）系統(tǒng)升級、完善改造工程的現(xiàn)場調(diào)試提出了技術(shù)方面和有關(guān)方面的指導(dǎo)性要求。

    系統(tǒng)施工、上電、調(diào)試各階段，協(xié)調(diào)指揮組、工作組一起，按照該大綱要求積極認(rèn)真開展工作，保證了各項(xiàng)工作的順利實(shí)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(shí)施。經(jīng)試驗(yàn)，滿足需要，提高了系統(tǒng)可靠性。

(2)  結(jié)合《火力發(fā)電廠安全性評價(jià)》相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)及資料存檔

    改造后，解決了2#機(jī)無凝結(jié)汽水位高報(bào)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(nèi)，實(shí)現(xiàn)了汽包壓力/環(huán)境溫度的補(bǔ)償修正。
在MCS/FSSS組態(tài)邏輯中，實(shí)現(xiàn)了汽包水位變送器一點(diǎn)或二點(diǎn)故障退出運(yùn)行時(shí)，汽包水位保護(hù)由“三取二”自動轉(zhuǎn)為“二取一”或“一取一”邏輯判斷方式。

    FSSS實(shí)現(xiàn)了中央處理器、系統(tǒng)電源冗余配置；設(shè)計(jì)了“手動緊急停爐”按鈕的繼電器操作回路，單獨(dú)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)場控制站故障、服務(wù)器、操作員站、網(wǎng)絡(luò)報(bào)警自檢外，還有FSSS、SCS、DEH1、MCS、DAS 等各主控器的負(fù)荷率實(shí)時(shí)監(jiān)視功能。

    針對測試、開機(jī)記錄不齊全等問題，調(diào)試、開機(jī)過程中，試驗(yàn)卡/記錄以及相關(guān)的SOE、趨勢等打印記錄在試驗(yàn)結(jié)束后，立即進(jìn)行了收集存檔。

(3)  軟事故跳閘/光字報(bào)警功能等

    SCS、FSSS均有軟事故跳閘報(bào)警功能的邏輯設(shè)計(jì)。其原理為：設(shè)備由DCS遠(yuǎn)方啟動后，若 DCS系統(tǒng)沒有對設(shè)備發(fā)出停止指令，卻出現(xiàn)了設(shè)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(shè)備為黃閃，同時(shí)事故喇叭響，專用“事故跳閘”光字亮。可便于區(qū)分運(yùn)行設(shè)備掉閘原因（DCS聯(lián)鎖/保護(hù)動作或手停還是電氣保護(hù)動作或事故按鈕接通等其它原因）。

    同時(shí)，專門設(shè)計(jì)有事故跳閘報(bào)警速查功能，運(yùn)行人員通過一鍵出圖方式，可立即查找到故障設(shè)備。而由設(shè)備操作端的停按鈕可復(fù)位事故跳閘。

    此外，設(shè)計(jì)有專用機(jī)/爐側(cè)軟光字報(bào)警，同一設(shè)備/系統(tǒng)的多個(gè)軟光字報(bào)警任意一個(gè)報(bào)警后，驅(qū)動一個(gè)綜合硬光字牌。既減少了硬光字牌數(shù)量，又符合運(yùn)行習(xí)慣。

    FSSS系統(tǒng)的“爐壓高/低”報(bào)警光字牌，邏輯設(shè)計(jì)為由報(bào)警值的壓力開關(guān)和三個(gè)“三取二”動作值的壓力開關(guān)相或。此報(bào)警光字牌亮?xí)r，若報(bào)警值的壓力開關(guān)并未動作，則提醒熱工人員檢查動作值的三個(gè)壓力開關(guān)以及相應(yīng)電纜、DI模件/通道。簡便地實(shí)現(xiàn)了動作值的壓力開關(guān)及、DI模件/通道的自檢。

4  結(jié)語

    機(jī)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(guān)等，電子設(shè)備間較為簡化，節(jié)約備品備件設(shè)備費(fèi)用及機(jī)組檢修期間的拆裝、校驗(yàn)所需人力。

    汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改為DEH，提高了汽機(jī)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，減少了機(jī)組的非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)。DEH系統(tǒng)和機(jī)爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)的投入，將提高機(jī)組的啟機(jī)、停機(jī)速度，節(jié)約了燃料。

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

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

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

    實(shí)踐證明，選用和利時(shí)公司的DCS系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)組的熱控系統(tǒng)改造，性/價(jià)比高，機(jī)組投運(yùn)后取得了較好的效益，值得借鑒與推廣。