摘要：闡述了通遼發(fā)電總廠1－4號(hào)機(jī)組進(jìn)行DCS改造的內(nèi)容與DCS的配置，系統(tǒng)地介紹了HIACS一5000系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和特點(diǎn)以及機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想。
關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 DCS 汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1　概況
　　通遼發(fā)電總廠位于內(nèi)蒙古通遼市，發(fā)電機(jī)組4?200MW，一期兩臺(tái)機(jī)組均于1985年投產(chǎn)，二期兩臺(tái)機(jī)組分別于1989和1990年投產(chǎn)。4臺(tái)機(jī)組主設(shè)備均由哈爾濱電氣集團(tuán)制造，投產(chǎn)時(shí)控制系統(tǒng)為T(mén)F900組裝式儀控系統(tǒng)。 1996年~1999年分別對(duì)4臺(tái)機(jī)組進(jìn)行DCS、DEH改造。DCS與DEH采用一體化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)硬件為HIACS-3000控制系統(tǒng)。由于1、2號(hào)機(jī)組當(dāng)時(shí)改造規(guī)模較小，系統(tǒng)功能少，2003、2004年又重新進(jìn)行改造，采用HIACS-5000/M控制系統(tǒng)，系統(tǒng)功能得到完善，DCS系統(tǒng)功能覆蓋模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、爐膛安全監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)(FSSS)、汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)、汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)(ETS)。在多年的運(yùn)行中，DCS系統(tǒng)也相應(yīng)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)上和硬件上的漏洞和問(wèn)題，我們通過(guò)對(duì)系統(tǒng)不斷進(jìn)行完善，解決了一些安全隱患，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。改造后，極大地提高了我廠生產(chǎn)自動(dòng)化的水平。

2　 HIACS-5000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能
　　HIACS-5000系統(tǒng)是兩級(jí)控制機(jī)構(gòu)，即監(jiān)視控制級(jí)和過(guò)程控制級(jí)。監(jiān)視控制級(jí)包括操作員站（POC）、歷史數(shù)據(jù)站（HDS）、打印站（PRS）等設(shè)備；過(guò)程控制級(jí)有一些過(guò)程控制站、數(shù)據(jù)采集站和工程師站構(gòu)成。
1）監(jiān)視控制級(jí)
　　操作員站的硬件由計(jì)算機(jī)、軌跡球、專用鍵盤(pán)等構(gòu)成。操作員站是人機(jī)交互的界面，為運(yùn)行人員提供生產(chǎn)過(guò)程中的各種信息及完成發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)、停止、正常運(yùn)行、異常和故障處理的監(jiān)視。通過(guò)系統(tǒng)的組態(tài)工具進(jìn)行數(shù)據(jù)組態(tài)，具體的監(jiān)控功能包括：系統(tǒng)流程圖；實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示；事故分析與存儲(chǔ)；運(yùn)行操作記錄；設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視。
　　歷史數(shù)據(jù)站具有性能效率計(jì)算，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)和檢索歷史數(shù)據(jù)的功能，此外，還具有和操作員站同樣的監(jiān)視功能，但不具備操作員站的控制操作功能。
　　打印站(PRS)是1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)激光打印機(jī)，負(fù)責(zé)完成各種數(shù)據(jù)、狀態(tài)、報(bào)表的打印和進(jìn)行屏幕硬拷貝。
2）過(guò)程控制級(jí)
　　過(guò)程控制站主要完成與控制功能相關(guān)的數(shù)據(jù)收集及處理、控制邏輯的計(jì)算和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)等功能，并將需監(jiān)視的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)系統(tǒng)級(jí)控制器傳送給操作員站，同時(shí)接收操作員站發(fā)送來(lái)的指令并執(zhí)行。系統(tǒng)提供了豐富的軟件模塊，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制、二進(jìn)制控制、保護(hù)控制等功能。每個(gè)過(guò)程控制站根據(jù)分擔(dān)任務(wù)的不同可以配置模擬量輸入模板、熱電偶輸入模板、熱電阻輸入模板、脈沖量累積模板、事件順序記錄模板、開(kāi)關(guān)量輸入模板、模擬量輸出模板、開(kāi)關(guān)量輸出模板、電流輸出型驅(qū)動(dòng)控制模板、輔機(jī)順序控制模板以及用于對(duì)過(guò)程I／O進(jìn)行擴(kuò)展的模板。
　　數(shù)據(jù)采集站只是不配置驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸出模板，其他配置和過(guò)程控制站完全相同。主要完成不參與機(jī)組控制僅進(jìn)行集中監(jiān)視的過(guò)程量的采集與預(yù)處理，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)系統(tǒng)級(jí)控制器傳送給操作員站。
　　工程師站可直接和機(jī)器群級(jí)控制器相連，也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器群級(jí)控制器相連。是進(jìn)行邏輯組態(tài)、程序下裝、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)等工作的專用工具。
　　通訊網(wǎng)絡(luò)mACs一5000系統(tǒng)有機(jī)組級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)CU—Networkl0和系統(tǒng)級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)CV—Network／E兩條通訊網(wǎng)絡(luò)，兩網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)系統(tǒng)級(jí)控制器HISEC一04M／IXe相連。

3　DCS系統(tǒng)配置
　　機(jī)組DCS配置如圖1。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行工藝要求，結(jié)合HIACS一5OOO系統(tǒng)的特點(diǎn)，DCS系統(tǒng)的監(jiān)視控制級(jí)配置了5臺(tái)操作員站、1臺(tái)歷史數(shù)據(jù)站、1臺(tái)打印站。本著物理分散和各站功能相對(duì)獨(dú)立和完整的原則，DCS系統(tǒng)的過(guò)程控制級(jí)配置了10個(gè)過(guò)程控制站和2個(gè)數(shù)據(jù)采集站。
圖1　 4 DEH系統(tǒng)的完善　　DEH系統(tǒng)是汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，功能設(shè)計(jì)完善嚴(yán)密，包含了轉(zhuǎn)速控制及保護(hù)、負(fù)荷控制及保護(hù)、在線試驗(yàn)、在線（離線）校驗(yàn)、閥門(mén)管理、閥門(mén)切換、閥門(mén)校驗(yàn)、應(yīng)力計(jì)算等幾乎全部汽輪機(jī)運(yùn)行必須功能。但是在采用DCS系統(tǒng)后也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。

4.1發(fā)電機(jī)并網(wǎng)和解列信號(hào)處理邏輯完善
　　在2號(hào)機(jī)組DEH改造后啟機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)這樣的現(xiàn)象，機(jī)組在冷態(tài)沖轉(zhuǎn)時(shí)還沒(méi)經(jīng)過(guò)暖機(jī)就直接自動(dòng)升速至3000r/min，經(jīng)分析確定，在升速過(guò)程中，電氣合上控制直流電源開(kāi)關(guān)，此時(shí)DEH系統(tǒng)接收到電氣送來(lái)的發(fā)電機(jī)解列信號(hào)，而系統(tǒng)將此信號(hào)誤認(rèn)為是正常運(yùn)行中的油開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)，自動(dòng)將給定轉(zhuǎn)速設(shè)定為3000r/min，因此，機(jī)組不經(jīng)暖機(jī)直接升速，為防止重復(fù)發(fā)生這類事件，做了以下兩個(gè)措施：首先在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前先將電氣控制直流電源送上, 其次更改控制邏輯，對(duì)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)和解列信號(hào)作記憶處理。更改前的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)信號(hào)邏輯如圖2所示，更改后的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)信號(hào)邏輯如圖3所示。 　　通過(guò)以上兩圖比較可以看出，更改后的邏輯對(duì)并網(wǎng)和油開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)用FF觸發(fā)器進(jìn)行記憶，即使停機(jī)后電氣控制直流電源停電，邏輯中仍能保持發(fā)電機(jī)解列信號(hào)，因此不會(huì)在下次送電過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生信號(hào)擾動(dòng)，使系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的控制指令。

4.2 超速限制滑閥控制信號(hào)更改
　　超速限制滑閥的作用是當(dāng)發(fā)電機(jī)故障跳閘時(shí)，超速限制滑閥動(dòng)作，關(guān)閉調(diào)速汽門(mén)，防止汽輪機(jī)超速，2秒鐘后自動(dòng)打開(kāi)，維持汽輪機(jī)空轉(zhuǎn)。在一次3號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)跳閘事故中，發(fā)現(xiàn)超速限制滑閥沒(méi)有正確動(dòng)作，經(jīng)檢查試驗(yàn)，整個(gè)回路沒(méi)有問(wèn)題，靜態(tài)試驗(yàn)好用，懷疑發(fā)電機(jī)跳閘信號(hào)未送過(guò)來(lái)。經(jīng)和電氣人員核對(duì)此信號(hào)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)跳閘接點(diǎn)取自發(fā)電機(jī)主保護(hù)動(dòng)作繼電器，由于此次發(fā)電機(jī)跳閘是由于電網(wǎng)系統(tǒng)的原因，穩(wěn)定裝置跳的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)主保護(hù)并未動(dòng)作，因此，超速限制滑閥自然不會(huì)動(dòng)作，但這種情況會(huì)引起汽輪機(jī)的超速，為保證在任何情況下，超速限制滑閥均能夠正確動(dòng)作，熱工人員同電氣人員共同將超速限制滑閥取的發(fā)電機(jī)跳閘信號(hào)更改為發(fā)電機(jī)解列信號(hào)（直接取自油開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)），這樣，無(wú)論是系統(tǒng)原因還是發(fā)電機(jī)本身原因造成的發(fā)電機(jī)跳閘，超速限制滑閥都能夠正確動(dòng)作。

4.3 閥位控制調(diào)頻功能的取消
　　DEH系統(tǒng)有4種控制方式，即：轉(zhuǎn)速控制、閥位控制、功率控制和主汽壓力控制。其中轉(zhuǎn)速控制只在機(jī)組啟機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)用，機(jī)組正常運(yùn)行中一般只用閥位控制和功率控制，由于運(yùn)行工況的需要，有時(shí)要從功率控制切至閥位控制，兩種控制方式的切換應(yīng)是無(wú)擾的，但曾經(jīng)發(fā)生過(guò)由功率控制切至閥位控制時(shí)發(fā)生負(fù)荷擾動(dòng)，經(jīng)檢查分析，擾動(dòng)是由于閥位控制下的一次調(diào)頻功能所造成的。為保證同期并網(wǎng)，并網(wǎng)時(shí)要調(diào)整汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其與電網(wǎng)頻率相等，并網(wǎng)后，閥位控制邏輯中的調(diào)頻給定轉(zhuǎn)速固定為并網(wǎng)前的給定轉(zhuǎn)速且始終不變，經(jīng)檢查，該數(shù)值最大一次為3014r/min，而正常運(yùn)行時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定在3000r/min，因此在由功率控制切至閥位控制時(shí)，一次調(diào)頻功能起作用，使微機(jī)輸出發(fā)生階躍擾動(dòng)（若給定轉(zhuǎn)速>實(shí)際轉(zhuǎn)速，則微機(jī)輸出增大，造成負(fù)荷增加；若給定轉(zhuǎn)速<實(shí)際轉(zhuǎn)速，則微機(jī)輸出減小，造成負(fù)荷減?。?。考慮到閥位控制屬于開(kāi)環(huán)控制，參加電網(wǎng)一次調(diào)頻的意義不大，因此取消了DEH系統(tǒng)閥位控制的一次調(diào)頻功能，保證了功率控制與閥位控制之間的無(wú)擾切換。

5 結(jié)束語(yǔ)
　　通過(guò)對(duì)DCS系統(tǒng)存在問(wèn)題的不斷解決，對(duì)DCS系統(tǒng)不斷加以完善和改進(jìn)，近幾年DCS系統(tǒng)發(fā)生的故障在逐年減少，系統(tǒng)已逐步趨于完善和穩(wěn)定，為我廠機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了良好的技術(shù)保證。長(zhǎng)期運(yùn)行效果和各項(xiàng)試驗(yàn)表明，改造后的邏輯設(shè)計(jì)合理，控制策略和方法適合機(jī)組特點(diǎn)，大大提高了機(jī)組自動(dòng)化水平，為發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保證，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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