一体化的火电厂DCS控制系统方案研讨.docx

一体化的火电厂DCS控制系统方案研讨摘要 木文在分析成都热电厂嘉陵2x142MW机纟H DCS 一体化方而的成功尝试及不足的基础上， 提出成都热电厂华能200MW火电机组一体化的DCS改造方案及成都金堂电厂2x600MW机纽DC S系统和SIS系统的设计构想同时对火电机组DCS -•体化中应注意的几个方|Ri进行研讨 关键词 火电机组 分散控制系统DCS 厂级监控信息系统SIS —体化1简介成都热电厂H前冇老厂3台25万机组，华能1台200MW机组及嘉陵2台142MW机组运行, 老厂待金堂2x600MW机组2007年投产后关停其中华能#21机组M 200MW中间再热燃煤机组, 于1990年投产，汽轮机是东汽厂的N200—130—535/535型汽轮机，锅炉是东方锅炉厂的DG-67 0/140-8型中间再热自然循环煤粉炉,由于当时机组属“短、平、快”项目，控制系统设计较为简单, 主耍控制设备为KMM单回路控制器，机组调速系统为机械液压式，无协调控制系统，现有的引、 送风等大部分控制系统不能投入口动运行嘉陵机组装机容量为2J42MW,四炉两机，两炉一机 为一单元，第一单元机组1999年投产，第二单元机组2000年投产，一台75MW后置机于2001年 投产。

2x142MW机组主设备锅炉、汽轮机、发电机均采用俄罗斯设备75MW后置机汽轮机为哈 尔滨汽轮机厂生产，发电机为东方电机厂生产机组控制方式采用机炉电集中控制方式，两台142 MW机组和75MW机组设一•个控制室142MW机组DCS系统采用西屋WDPFII分散控制系统， 覆盖了锅炉、汽轮机的DAS、MCS、SCS、FSSS等功能75MW后置机DCS系统采用新华控制 工程公司的XDPS-400系统，覆盖了 DAS、MCS、SCS、DEH方面的功能2成厂嘉陵机组在一体化方面的成功尝试和不足Z处21. 在DCS —体化的工程实践中，成都热电厂嘉陵机组进行了以下成功的尝试：⑴将FSSS系统纳入了 DCS系统，FSSS的全部监视，控制点用通讯的方式与DCS和连，FSSS 跳闸信号用硬接线方式A/DCS相连，在DCS显示锅炉点火系统的相关画面，减少了 FSSS系统 的CRT,实现了运行人员在DCS开油阀，进枪，点火的全部操作和锅炉炉膛火焰的监视⑵将汽机TSI系统的全部信号接入了 DCS系统，取消了立盘上的油动机行程等指示仪表，TSI的 全部信号都可在DCS的CRT监视，方便了历史记录，事故分析⑶75MW后置机的DCS系统包括了 DEH,简化了系统，方便了运行。

22. 成厂嘉陵机纟H控制系统在一体化方而存在的不足之处(DDCS系统仅涵盖了锅炉，汽机控制部分，电气控制完全独立，没有将机组锅炉、汽轮机、发电机 视作一个整体加以控制，不利于实现AGC功能，口由于电气量未进DCS系统，不利于事故分析 ⑵机组投产后根据锅炉一，二次风监视不准，燃烧调整困难的惜况，每台锅炉增加了风粉监视 系统，但未将风粉的信号接入DCS,在DCS上显示一，二次风压，风速，煤粉浓度等信号， 而是又增设了四台风粉操作员站，这样一来运行人员不能在同一个画面中监视给粉机和一次风 压，必须在风粉监视系统的CRT监视风压，风速及煤粉浓度等信号，而在DCS系统上操作 相关的设备，调整锅炉燃烧⑶由于汽轮机原来采川是转速闭坏、功率、抽汽压力开坏的液压牵连调节系统，在试运中发现机械 易卡涩、负荷波动大(约2MW左右)，操作复杂，监视仪表落后，保护不完善等缺陷，为提高机 组女全经济运行水平，满足电网要求，在机组投运后对该机组调速系统进行了 DEH电调改造针对 汽轮机调节系统工作原理复杂，专业性强，重要性高的特点，在改造中选川专门的DEH系统是介理 的，但目前存在的主要问题在于DCS与DEH系统Z间的通讯未很好建立，信息不能共享，测点重 复。

协调控制目前暂不能投入通过对嘉陵机组DCS系统一休化在工程实践上的分析，笔者认为将单元机组锅炉、汽轮机、发电机 视作一个整体，把参数检测、白动调节、连锁保护、顺序控制、显示、报警、报表设置、监控管理 融为一体，包括DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH和电气控制等各大系统，机、炉、电不再分开， 数据共享的功能一体化的DCS系统方案较DCS系统仅包括-锅炉和汽机部分的MCS、 DAS、SC S、SOE,而FSSS、TSI、ETS、风粉监视等系统相对独立，DEH自成系统，电气系统保留 常规方式不进入DCS范围的非一体化DCS系统方案能更充分发挥DCS数据共享的优点，减少机 组测点数冃，简化控制系统，节约投资并且由于系统更简洁，也更方便运行人员监盘操作3华能成都电厂200MW机组DCS改造的功能-•体化设计3.1.改造的日标及水平由于华能#21机组未采用DCS控制，无DEH控制，自动化水平较差，虽然近年来，我们对200M W机组的热控系统进行了一些局部的改造，但缺乏长远的规划，也没有一个固定的模式，使得该机 组总体热控水平没有一个明显的飞跃，为满足机组调峰和电网自动调度的需求，提高机组的经济效 益，对#21机进行DCS改造是必要的。

并R在进行#21机组DCS改造中应该充分吸取DCS在 各火电厂的成功运用经验，特别是成厂嘉陵机组DCS运用的实际经验，总体规划，合理设计，以实 用、先进、可靠、经济为原则，采用一体化的DCS系统设计经过改造后应能实现协调控制、电网 调度自动化、主要动力设备的启停，热控保护联锁SCS控制和电气控制，并具备与厂级实时数据系 统 SIS (Supervisory Information System)和厂 MIS (Management Information System)系统 方便联接的功能，使机组总体热控口动化程度接近国产300MW机组水平并且通过热控口动化改 造这个“龙头”，带动对主辅机可控性和热控一次检测执行设备的全而治理，促进设备的可靠性提尚3.2 一体化改造的主体方案改造的华能成都电厂200MW机组DCS系统将单元机组锅炉、汽轮机、发电机视作一个整体，把参 数检测、自动调节、连锁保护、顺序控制、显示、报警、报表设置，监控管理融为一•体，包括DCS、 MCS、SCS、FSSS、DEH和电气ECS等各大系统取消BTG盘,运行人员在操作员站的CRT 上通过逼真的系统图示监盘、运行集控室采用超大屏幕显示，大屏幕与操作员站实时显示，互为 兀余，使常规表计降低到最低限度，只安装必要的事故停机按钮和火焰、水位工业电视。

一体化D CS改造的具体方案如下：（1） 汽机电调系统DEH：取消现在使用的液压调节系统，只保留同步器的挂闸功能和全部保安系 统，改川高压抗燃汕，取消凸轮配汽机构，使高压汕动机直接与调门阀杆同轴相连，改川高压纯电 调型DEH,由计算机输出的阀位指令经伺服卡使电液伺服阀直接控制油动机调门开度改造后能实 现如下功能：① 各调门由计算机指令分别控制，风险分散，人人提高了电调的可靠性和安全性② 高压油动机动作迅速，阀位闭环控制精度高，冇利于调节品质的改善③ 汽轮机进汽更加合理，增加了单阀全周进汽，以减少转子应力对于汽轮机数字电液控制系统（DEH）的一体化，则需根据DCS厂家是否有DEH控制的成熟经验 及成熟产品（专用算法、专用接门设备）而定，假如DCS系统采用类似美国西屋或国内新华这样的 公司，rlT丁•这些公司本身就是做汽机控制发展起来的，在DEH方面有成熟的经验和成功的业绩，所 以可考虑DEH和DCS —体化，如选择的DCS厂商没有相关的成熟经验及产品，建议DEH系统相 对独立，采用监视处通过标准通信接口与DCS通信，控制、联锁、SOE信号通过换接线方式与D CS接口，这样，在DCS上既可监视这些系统的运行参数，也可控制这些系统的运行。

2） 模拟量控制系统MCS：血括•以卜•主耍控制子系统：负荷协调控制CCS,燃烧控制（送风、 引凤、烟气含氧量、给粉调节），汽温控制（过热汽温度、再热汽温调节），水位控制（汽包水位、 除氧器水位，凝汽器水位、高加水位、低加水位、汽封加热器水位调节），压力控制（主汽压力调 节，高、低压轴封压力调节）等，所冇自动调节系统的SAMA图（包括调节图、逻辑图）重新设计 为适应协调控制要求，锅炉给煤机改为变频调速控制给粉机的层操，单操均应在DCS实现，取 消操作盘上的给粉控制器对于制粉系统控制，可采用技术较成熟的磨煤机最优控制策略，利用D CS系统强大的组态功能实现；并DCS中应加入更多的保护联锁功能，防止因各种故障导致就地 设备的误动作3） 顺序控制系统SCS：对于机炉电系统中的电动门、主要电机等设备，全部改为CRT画面软 手操，少量重要设备可设置后备手操，以确保安全停炉增加更为完善的机炉联锁保护逻辑设计， 确保机组安全运行在SCS的一体化设计时，在考虑可靠性不降低的基础上，充分发挥DCS上信息共亨和变送器可靠 性优于逻辑开关的优点，将所需的开关量信号用变送器引入DCS,在DCS中通过髙选，低选获取 所需的开关量信号，川于顺序控制系统SCS,如汽包水位控制、高、低加水位控制、主汽温度高、 低保护等。

这样可以大大减少开关量输入信号，节约投资，简化系统，提高可靠性4） 数据采集系统DAS：数据采集系统可将整台机纟R所有运行参数，输入输出状态，操作信息、 报警信息等以实时方式提供给运行操作人员画面能显示数据库中任一测点的实时状态和趋势曲线,DAS系统还包括操作指导和事件顺序记录功能（SOE） o在DAS系统的一体化设计时，应尽可能的将需要监控的信息送金DCS,可减少不必要的非DCS的 CRT如锅炉风粉系统，应将计算、显示在DCS实现，使运行人员在DCS的CRT能够 临视锅炉风压、风速、风粉浓度等信号TSI系统、FSSS系统都应与DCS系统有机相连，使运行 人员在DCS的CRT上能够完成汽机安全监视，锅炉点火操作，锅炉炉膛火焰监视等功能5） 常规仪表：所冇标准电信号仪表全部由DCS系统替换，重要的非标准信号（风压、电流、转 速等）经变送器转换成标准电信号进人DCS系统，温度等缓变信号利用原893智能前端网采集， 并接入DCS （取消温度巡测）6） 后备手操：以DCS发生故障时能女全停机为原则，尽可能地减少后备手操，在一体化的DCS 改造中，根据嘉陵成厂DCS系统的运行中所保留口动调节后备手操从未使用，和其它电厂取消所有 后备手操的试点情况，认为口动调节的全部后备手操对収消，并叮基本取消后备显示表计，ER记录 表计，仅保留紧急停机按钮、紧急停炉按钮、断给粉馈线电源按钮、安全门保护等重要按钮，其余 部分不设后备手操。

7） 电气控制系统（ECS）:取消机组现有的强电控制盘台，以DCS的CRT/KB为机组的监控中 心，同时将发电机，变压器以及厂用电系统中电气系统监控纳入DCS,电气与热控合用一套分散控 制系统DCS,实现集中管理、分散控制，炉、机、电一体化控制对于电气的专用自动装置如发电机 的AVR, 口动准同期装置，厂用电源快切装置，继电保护系统等仍釆用专用装置来实现这些装置 可用通信方式或硬接线方式与DCS接I丨，另外设置必要的紧急跳闸按钮8） 一次执行检测部分：影响协调投用的关键性设备将予以更换，如给水调节系统的给水调门、漏 流暈大的减温水调节阀和减温水电动门、送风控制系统的烟气含氧暈测暈装置和引风执行机构筹9） 电缆：能否良好地接地和信号屏蔽是电厂DCS控制系统能否稳定运行的重耍因素按规范耍 求信号线与电源线应分开敷设，而H信号线应采用总屏蔽并带分屏蔽的电缆因此：为保证成厂华 能200MW火电机组的DCS改造后DCS控制系统的可靠性，在资金许可的条件下，最好所冇进入 DCS系统的信号线（如热电偶、热电阻、变送器）电缆和所有电动门、执行器电缆都更换为屏蔽电 缆如资金不许可，则所有进。