巴蜀江油電廠2×330 MW機組是法國ALSTOM公司成套提供的亞臨界中間再熱汽輪發(fā)電機組。該機組于1991年11月29日并網(wǎng)運行，至2002年底，累計運行63992.61h，累計發(fā)電1804734.9萬kw．h，為四川經(jīng)濟發(fā)展作出了突出貢獻。電廠熱工控制系統(tǒng)采用方法隨機組配套20世紀(jì)80年代初的T20系列數(shù)字控制系統(tǒng)，主要包括計算機數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)CENTRALOG、邏輯控制系統(tǒng)CONTROBLOC、模擬量控制系統(tǒng)MICRO－Z、汽機控制系統(tǒng)MICROREC等四個子系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)能以自動方式完成從鍋爐吹掃、點火至汽機沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、帶負荷運行全過程控制和監(jiān)視。機組運行12年來，控制系統(tǒng)逐漸暴露出諸多問題：控制程序不透明，部分系統(tǒng)故障診斷能力差，修改控制組態(tài)困難；核心備品配件長期依靠進口，價格昂貴且采購周期長，ALSTOM公司已明確將逐步淘汰該系統(tǒng)。尤其是近幾年來，汽機控制系統(tǒng)、模擬量控制系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障，造成機組多次跳閘事故，使廠330MW機組安全、經(jīng)濟運行受到嚴(yán)重威脅。因此，決定對32號機組原有的法國控制系統(tǒng)進行全面改造。改造工程采用了ABB貝利公司的Symphony分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)與貝利公司Infi－90 Open系統(tǒng)兼容，無論軟、硬件及運行管理等方面都具有成熟的經(jīng)驗，而且進一步發(fā)揚了DCS控制器物理位置分散、控制控能分散、管理功能集中等優(yōu)點，并且借助當(dāng)今世界先進的微處理器技術(shù)、高速通訊技術(shù)、先進和現(xiàn)代控制技術(shù)，形成更加完善的、先進的、可靠的、開放式的新型控制系統(tǒng)。
一、改造原則、范圍和系統(tǒng)配置
1．改造原則和改造范圍
針對機組的客觀情況，在DCS改造初期就明確了DCS改造遵循的基本原則：確保機組改造后的安全運行、經(jīng)濟運行，體現(xiàn)當(dāng)代DCS的先進水平，并在上述前提下實現(xiàn)投資省、見效快的目標(biāo)。根據(jù)這一原則，認真了解國內(nèi)機組改造情況，調(diào)查DCS發(fā)展和運用情況，分析機組實際現(xiàn)狀，最終確定了如下具體目標(biāo)和改造范圍。
（1）改造實現(xiàn)的所有功能應(yīng)充分遵循主設(shè)備制造商ALSTOM公司的技術(shù)規(guī)范，并根據(jù)巴蜀江油電廠生產(chǎn)實際進行優(yōu)化和完善。
（2）改造范圍包括CENTRALOG、MICRO－Z、MI－CROREC、CONTROBLOC，保留原系統(tǒng)中運行情況較好的汽機閥門驅(qū)動回路裝置、低旁SULZERAV6系統(tǒng)、高旁伺服驅(qū)動裝置、汽機機械量測量系統(tǒng)、球磨機噪音測量及轉(zhuǎn)換裝置等。
（3）改造后新系統(tǒng)在控制臺上僅設(shè)置8個必要的事故手動操作按鈕：鍋爐MFT打閘按鈕、汽輪機打閘按鈕、發(fā)電機打閘按鈕、凝汽器真空破壞閥開關(guān)按鈕、汽機潤滑油泵（交、直流）啟動按鈕、密封油油泵（交、直流）啟動按鈕；原控制盤臺常規(guī)顯示儀表、記錄儀、報警光字牌全部取消，只保留汽包電磁水位表、汽包水位電視、爐膛火焰電視。
（4）第三方設(shè)備（包括一次風(fēng)粉在線監(jiān)視裝置、鍋爐爐管檢漏裝置、蒸汽吹灰PLC裝置、上網(wǎng)負荷總加系統(tǒng)）使用通訊方式進入DCS，實現(xiàn)DCS一體化。
2． 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
該工程的Symphony系統(tǒng)采用了典型的多層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)配置了一個冗余的控制網(wǎng)絡(luò)Cnet（Control Network）作為系統(tǒng)中心環(huán)，現(xiàn)場控制單元HCU（Harmony Control Unit）、人系統(tǒng)接口HSI（HumanSystemInterface）等作為Symphony系統(tǒng)的節(jié)點掛在控制網(wǎng)絡(luò)Cnet上?？刂凭W(wǎng)絡(luò)Cnet上采用以太網(wǎng)協(xié)議，符合IEEE802委員會頒布的802.2標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)速度10 MHz，最多可容納250個節(jié)點。兩相鄰節(jié)點間距離可達2000m。Cnet通訊系統(tǒng)采用了面向字節(jié)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，以及安全校驗措施保證通訊系統(tǒng)的安全，同時提高控制系統(tǒng)信息響應(yīng)速度，減少信息通訊延遲。
過程控制層的控制網(wǎng)絡(luò)CW（Control Way）是Cnet通訊系統(tǒng)的子系統(tǒng)，它是一個1M波特的串行通訊系統(tǒng)。最多支持30個控制器模件及網(wǎng)絡(luò)處理模件之間的高速通訊。
過程I／O與多功能處理器之間的數(shù)據(jù)通訊通過并行子擴展總線XB（Expander Bus）完成。XB是一個高速8位高速并行通道，傳送速率500 kHz。
3． 現(xiàn)場控制單元HSU
該系統(tǒng)配置了二種處理模塊：多功能處理器MFP12、順序事件記錄服務(wù)器INSOE01。系統(tǒng)配置了八種I／O模件：模擬量輸入模件（TC／RTD）IMASI23、模擬量輸入模件（15AI）IMFEC12、模擬量輸出模件（14AO）IMAS011、數(shù)字量輸入模件（16DI）IMDS014、數(shù)字量輸出模件（16DO）IMDS014、脈沖量輸入模件（8PI）IMDSM04、頻率計數(shù)模件（1PI）IFCS01、控制I／O模件（4AI、2AO、3DI、4DO）IMCSI22。模件功能強、種類少，可為電廠備品配件儲備節(jié)約大量資金。
4． 人機界面平臺
該系統(tǒng)提供了4臺Conductor NT工作站作為操作員站，1臺Composer工程師工作站。操作員站、工程師站均采用中文Windows NT4.0平臺，HP公司工作站，基本配置為：Intel Pentium4、主頻1.4GHz處理器、內(nèi)存容256Mbytes、硬盤容量40Gbytes、標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤、鼠標(biāo)，工程師工作站配置可讀寫光驅(qū)作為備份工具。以人為本，采用了環(huán)保型、高分辨率的21寸液晶顯示器。
5．電源系統(tǒng)
Symphony系統(tǒng)配置了專用的電源分配柜，接受2路外部220 V電源，電源分配柜內(nèi)安裝了自動切換電路。兩路電源均來自不間斷電源UPS，一路來自單元機組UPS，另一路來自機組公用系統(tǒng)UPS，兩路電源分別經(jīng)15 kVA的變壓器隔離、二次側(cè)接地后送至電源分配柜。兩路電源經(jīng)無擾自動切換電路切換后送至現(xiàn)場控制單元HSU、人系統(tǒng)接口HSI等。電磁閥48VDC驅(qū)動電源由電廠原有48VDC電源系統(tǒng)提供。
二、 系統(tǒng)功能
改造工程充分遵循原ALSTOM公司對控制系統(tǒng)的劃分原則和規(guī)律，改造后Symphony系統(tǒng)將控制系統(tǒng)分為SCS（包括BMS、ECS）、MCS、DEH、DAS四個子系統(tǒng)。四大子系統(tǒng)I／O初步總點數(shù)3970多點，其中SCS（包括BMS、ECS）共2500余點、MCS共350余點、DEH共210余點、DAS共810余點。
1． 順控系統(tǒng)SCS（包括BMS、ECS）
SCS是現(xiàn)代高參數(shù)、大容量火電機組必備的控制系統(tǒng)，原ALSTOM公司設(shè)計了功能完善、邏輯嚴(yán)密的邏輯控制回路，對保證機組安全運行起到了重要保證，本次改造充分遵循了原制造商的設(shè)計思路。改造后SCS（包括BMS、ECS）由5個模件柜、9個端子柜組成，共有20對MFP12多功能處理器，系統(tǒng)余量大，MFP12負荷率適當(dāng)。鍋爐保護系統(tǒng)FSSS、電氣控制系統(tǒng)ECS分別由一對冗余的MFP12實現(xiàn)。
2． 模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)MCS
MCS共使用1個模件柜，2個端子柜。MCS與SCS、DEH協(xié)調(diào)配合，由4對冗余MFP12處理器完成了各項控制功能，包括機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、燃料量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、給水全程控制系統(tǒng)、一次風(fēng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、燃燒空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)控制等。主要配置是：（1）協(xié)調(diào)控制、燃料控制、高旁、低旁、空預(yù)器保護（1對MFP12）；（2）制粉系統(tǒng)、一次風(fēng)壓、風(fēng)量控制、爐膛壓力（1對MFP12）；（3）給水控制、過熱減溫、再熱減溫（1對MFP12）；（4）凝汽器水位、除氧氣壓力、部分DAS點（1對MFP12）。
3． 汽輪機組控制系統(tǒng)DEH和ETS
DEH由1個模件柜、1個端子柜組成，包含4對冗余的MFP12，完成汽輪機組從掛閘、沖轉(zhuǎn)、同期并網(wǎng)、應(yīng)力計算、負荷調(diào)節(jié)、在線實驗等全部控制功能。汽輪機保護系統(tǒng)沒有使用常規(guī)的可編程控制器PLC，亦采用一對冗余的多功能處理器MFP12完成機組保護和試驗功能。具體配置：（1）汽輪機組自動控制BTC（1對MFP12）；（2）汽輪機組超速保護OPC（1對MFP12）；（3）汽輪機組保護ETS（1對MFP12）；（4）汽輪機組自啟?？刂艫TC（1對MFP12）。
4． 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS
DAS由1個模件柜、2個端子柜組成，共有3塊MFP12，其中一對冗余的MFP12用于I／O采集（529點），1塊MFP用于性能計算，部分DAS點通過MCS接入系統(tǒng)?？紤]系統(tǒng)余量及原系統(tǒng)電纜走向等原因，將原常規(guī)儀表取消后需進入DCS的各點由MCS進入。性能計算不具備的參數(shù)預(yù)留了接口并采用人工置數(shù)方式完成，實現(xiàn)機組簡易效率計算。
三、 改造過程
2001年2月便開始熱工控制系統(tǒng)改造前期工作。先后邀請ALSTOM公司、ABB貝利公司、上海FOXBORO公司、北京和利時公司、上海新華控制公司來廠進行DCS技術(shù)交流。與國內(nèi)DCS專家共同研討DCS技術(shù)規(guī)范書編寫要求，最終審定了DCS技術(shù)規(guī)范書。先后到ABB貝利公司、新華公司、FOXBORO公司、北京和利時公司和相關(guān)電廠進行DCS改造前的考察。最后確定北京ABB貝利控制有限公司為DCS改造工程供貨商和工程設(shè)計單位。
2002年9月22日，改造工程拉開序幕。按照計劃完成了原系統(tǒng)拆卸、新系統(tǒng)安裝、接線工作，系統(tǒng)上電進入帶電調(diào)試及系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試工作。2002年11月16日，DCS改造后第一次點火成功，一次并網(wǎng)成功，帶負荷320 MW，標(biāo)志著DCS改造工程進入系統(tǒng)精調(diào)階段，預(yù)示改造取得階段性成果。2002年11月28日機組完成72 h試運行，機組具備安全、穩(wěn)定發(fā)電條件，DCS改造工程進入系統(tǒng)性能考核和完善階段。至今，機組運行基本正常。
四、 系統(tǒng)改造的特點和經(jīng)驗
32號機組DCS改造是對ALSTOM公司330MW機組整套控制系統(tǒng)進行改造，在國內(nèi)同類電廠中尚屬首次，沒有成功經(jīng)驗可借鑒；同時32號機組DCS改造工期短、改造范圍大，加之，2002年四川電網(wǎng)出現(xiàn)新一輪缺電形勢，32號機組大修工期及DCS控制系統(tǒng)改造工期從計劃的90天壓縮至69天，使得DCS改造難度更大。但是，在60余天的時間內(nèi)，保質(zhì)保量地完成DCS安裝、調(diào)試工作，并提前計劃7天投入生產(chǎn)。
DCS選用了代表當(dāng)代控制系統(tǒng)較高水平的Sym－phony Infi90分散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制精度高，具有豐富實用的功能算法塊。面向?qū)ο蠼M態(tài)方式，編程簡單又容易掌握。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，I／O卡件種類少，易于儲備備品配件。中文WindowsNT平臺，人機界面友好。系統(tǒng)只保留8個必要的手動操作按鈕，未設(shè)計任何后備手動操作裝置和常規(guī)儀表，提高了機組自動化水平。設(shè)備選型以人為本，選擇高清晰度、環(huán)保型的液晶顯示裝置。充分吸收現(xiàn)代DCS先進技術(shù)，增加了機組性能計算、設(shè)備運行時間統(tǒng)計和用電量累計等功能，為分析機組經(jīng)濟運行狀況提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。預(yù)留與MIS、ERP等系統(tǒng)的接口，為系統(tǒng)擴展為具有決策管理功能的新型系統(tǒng)提供了條件。
五、 系統(tǒng)的不足和完善
經(jīng)過DCS改造32號機組現(xiàn)已投入運行，進入系統(tǒng)性能考核階段，取得了初步成果。然而，改造中依然存在著一些不如人意的地方，如系統(tǒng)的報警功能還不完善，沒有充分考慮到運行人員的原有習(xí)慣和適應(yīng)能力。運行人員能不能及時了解機組運行狀況尤其是異常情況下的報警提示，從而采取最有力措施保障機組安全，這是現(xiàn)系統(tǒng)存在的最大問題，將積極尋找機會進行不斷完善。
六、 結(jié)束語
經(jīng)過DCS改造后32號機組主輔設(shè)備的自動保護裝置投入率達到100％，主要自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投運率達到100％，進入系統(tǒng)性能考核階段。Symphony系統(tǒng)物理位置分散、控制控能分散、管理功能集中等優(yōu)點，以及世界先進的多種技術(shù)如：微處理器技術(shù)、高速通訊技術(shù)、先進和現(xiàn)代控制技術(shù)的運用，使得該控制系統(tǒng)代表了國內(nèi)完善的、先進的、可靠的、開放的新型控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，所采用的先進的控制策略和思路為國內(nèi)發(fā)電設(shè)備控制系統(tǒng)改造提供寶貴經(jīng)驗，具有廣泛的推廣價值。
（轉(zhuǎn)載）
