摘 要: 分析高井熱電廠對(duì)機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行DCS 改造的原因, 提出改造的方案, 并介紹改造的過(guò)程。最后, 還總結(jié)了改造的效果和經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞: DCS; 改造; 方案; 效果
大唐國(guó)際北京高井熱電廠3號(hào)機(jī)組為1968年投產(chǎn)的100MW機(jī)組,鍋爐為哈爾濱鍋爐廠的高壓燃煤鍋爐,最大連續(xù)蒸發(fā)量為410t.h。汽輪機(jī)為單軸、雙缸、單抽凝汽式機(jī)組,汽機(jī)主汽閥前額定壓力為8.83MPa汽機(jī)主汽閥前額定溫度為535℃。發(fā)電機(jī)為氫冷式發(fā)電機(jī)。
1 改造前的機(jī)組運(yùn)行情況
高井熱電廠3號(hào)機(jī)組為20世紀(jì)60年代投產(chǎn)的機(jī)爐集中控制的燃煤機(jī)組,熱控設(shè)備較陳舊落后,控制室設(shè)計(jì)立屏和控制臺(tái),控制設(shè)備多,并且大多為手動(dòng)控制,勞動(dòng)強(qiáng)度大。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集記錄的功能有限,不利于機(jī)組的集中監(jiān)控和對(duì)運(yùn)行工況的分析,并且隨著電網(wǎng)對(duì)熱工控制儀表技術(shù)和電廠自動(dòng)化水平要求的提高,特別是一次調(diào)頻和AGC的要求,原有的常規(guī)儀表已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足機(jī)組安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和在線狀態(tài)分析的要求。
2 改造后的控制系統(tǒng)組成
鑒于上述原因,大唐公司及該廠領(lǐng)導(dǎo)決定對(duì)3號(hào)機(jī)組進(jìn)行DCS及DEH改造,經(jīng)過(guò)認(rèn)真選型,確定DCS控制部分采用和利時(shí)公司新一代的MACS2.控制系統(tǒng),DEH采用哈爾濱汽輪機(jī)廠的高壓抗燃油控制系統(tǒng)。改造后機(jī)組將實(shí)現(xiàn)如下功能。
2.1 機(jī)組運(yùn)行方式
機(jī)組具有一定的調(diào)峰能力。機(jī)組非采暖期主要承擔(dān)基本負(fù)荷, 并具有一定的調(diào)峰能力（100%～ 40%范圍）。采暖期滿(mǎn)足供熱負(fù)荷要求。
機(jī)組能在冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)等不同工況下啟動(dòng)。
機(jī)組應(yīng)能滿(mǎn)足鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷不大于40%B2MCR 條件下, 長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。
2.2 自動(dòng)化水平
在集中控制室內(nèi),以彩色CRT和鍵盤(pán).鼠標(biāo)為機(jī)組主要監(jiān)視和控制手段,同時(shí)配以少量必要的常規(guī)儀表和后備手操,當(dāng)DCS局部故障時(shí)能維持機(jī)組穩(wěn)定負(fù)荷下短時(shí)安全運(yùn)行或安全停機(jī),以待排除故障。除啟停階段的部分準(zhǔn)備工作需由輔助運(yùn)行人員在就地手動(dòng)進(jìn)行外,機(jī)組的啟動(dòng)、停止、正常運(yùn)行和異常工況處理均在單元控制室內(nèi)根據(jù)CRT操作指導(dǎo),由運(yùn)行人員完成,其中機(jī)組的調(diào)節(jié)、保護(hù)及順序控制應(yīng)由DCS自動(dòng)完成。
2.3 集中控制室
3號(hào)機(jī)組控制室與4號(hào)機(jī)設(shè)一個(gè)單元控制室。在單元控制室布置了機(jī)組的爐、機(jī)、電控制盤(pán);控制盤(pán)上設(shè)置有熱工信號(hào)光字牌、爐膛火焰監(jiān)視電視、汽包水位電視和電接點(diǎn)水位計(jì)等設(shè)備。在控制盤(pán)前面布置機(jī)組的DCS操作員站的彩色屏幕顯示器（CRT）鍵盤(pán).鼠標(biāo)及鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)緊急停機(jī)、油泵啟動(dòng)、真空破壞門(mén)、緊急放水門(mén)和鍋爐安全門(mén)等按鈕。
2.4 DCS 的主要功能與規(guī)模
DCS改造范圍覆蓋機(jī)爐控制及電氣輔機(jī)控制、電氣模擬量和電氣開(kāi)關(guān)量狀態(tài)采集,系統(tǒng)分為DAS、SCS、MCS、FSSS;DEH系統(tǒng)包括汽輪機(jī)調(diào)門(mén)控制、超速保護(hù)和汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)（ETS）,共5個(gè)操作員站、一個(gè)工程師站、一個(gè)通信站、個(gè)控制站,AI共805點(diǎn),AO共99點(diǎn),DO共793點(diǎn),DI共1300點(diǎn)。
并且通過(guò)通信站實(shí)現(xiàn)了DSC與廠化學(xué)、MIS系統(tǒng)、熱網(wǎng)加熱站的通信。
3 改造方案的具體實(shí)施
3.1 數(shù)據(jù)采集（DAS） 系統(tǒng)
包括所有主、輔機(jī)如壓力、溫度、電流等信號(hào)的采集處理（輔機(jī)電流信號(hào)考慮到系統(tǒng)的完整性,部分加入SCS系統(tǒng)）。DAS系統(tǒng)具有如下功能:顯示機(jī)組所有參數(shù)的當(dāng)前值和狀態(tài),有參數(shù)的報(bào)警、記錄、提示和打印,主要參數(shù)的事實(shí)曲線顯示和打印,SOE點(diǎn)的記錄、提示與打印,事故追憶和打印,報(bào)表的生成和打印,二次計(jì)算和性能計(jì)算等功能。
改造后的機(jī)組實(shí)現(xiàn)了事故追憶的全程管理和查詢(xún), 為在事故發(fā)生以后還能夠提供多種有效的手段, 展開(kāi)事故調(diào)查分析, 為及時(shí)準(zhǔn)確地查明事故原因起到了極大的作用。
3.2 鍋爐爐膛安全監(jiān)視（FSSS）
拆除原滅火保護(hù)主機(jī),12個(gè)煤火檢及6個(gè)油火檢信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集分別進(jìn)入相應(yīng)的放大器板件進(jìn)行信號(hào)放大處理作為火焰監(jiān)測(cè)及爐膛無(wú)火判斷用,將危險(xiǎn)進(jìn)行分散。引、送風(fēng)機(jī)停運(yùn)和爐膛壓力高信號(hào)也都做了分散處理,將信號(hào)分布在不同的板件上。FSSS系統(tǒng)設(shè)計(jì)了爐膛滅火保護(hù)、主燃料失去、爐膛負(fù)壓保護(hù)、吸送風(fēng)機(jī)跳閘和水位高等保護(hù)、首出記憶、爐膛吹掃管理和燃油控制以及高能點(diǎn)火控制等功能,實(shí)現(xiàn)了爐膛燃燒及保護(hù)的控制管理。
3.3 順序控制（SCS）
SCS 系統(tǒng)覆蓋了機(jī)爐輔機(jī)的啟?？刂?、電動(dòng)門(mén)和遠(yuǎn)操門(mén)的控制及聯(lián)鎖保護(hù), 以及電氣設(shè)備的控制, 并對(duì)所有設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)及對(duì)設(shè)備的操作進(jìn)行記錄。
3.4 模擬量控制（MCS）
根據(jù)該廠的實(shí)際情況,MCS 系統(tǒng)共設(shè)計(jì)10多套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng), 所用過(guò)程量均采用三取二或二取平均, 且經(jīng)過(guò)不同卡件采集, 大大增加了自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性。所有自動(dòng)系統(tǒng)均可以實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)無(wú)擾切換。
3.5 DEH 系統(tǒng)
此次改造的汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的C100型、二缸二排汽抽凝式汽輪機(jī)。與該機(jī)組配套的數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）液壓部分采用了高壓抗燃油裝置,工作壓力為12～14MPa;電子部分采用北京和利時(shí)公司開(kāi)發(fā)的MACS2II分布式控制系統(tǒng),控制站采用冗余配置;對(duì)重要的模件冗余配置。每個(gè)調(diào)節(jié)閥配備一個(gè)獨(dú)立的伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu);高.中壓自動(dòng)關(guān)閉器采用了開(kāi)關(guān)式高壓抗燃油機(jī)構(gòu);保護(hù)采用OPC超速保護(hù)和AST跳閘裝置,保留傳統(tǒng)的透平油危急遮斷裝置,并通過(guò)薄膜閥與高壓抗燃油系統(tǒng)相連。實(shí)現(xiàn)高壓抗燃油型DEH的全部功能。并且對(duì)于重要的信號(hào)采取硬接線的方式,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
4 改造后的效果
此次改造,取得了一次上電成功、一次點(diǎn)火成功、一次開(kāi)機(jī)成功、一次并網(wǎng)成功的好成績(jī)。機(jī)組自2003年11月7日正式啟動(dòng)運(yùn)行至今,DCS、DEH系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定良好,一次調(diào)頻、MCS系統(tǒng)和各保護(hù)、聯(lián)鎖回路均投入且運(yùn)行良好,為機(jī)組的安全提供了很好的保障,同時(shí)大大提高了機(jī)組的自動(dòng)化水平,大大減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。將為該廠的熱電聯(lián)產(chǎn)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)也對(duì)熱工的維護(hù)人員提出了更高的要求。
（轉(zhuǎn)載）
