通遼發(fā)電廠200MW發(fā)電機組DCS系統改造

摘要：闡述了通遼發(fā)電總廠1－4號機組進行DCS改造的內容與DCS的配置，系統地介紹了HIACS一5000系統的結構、功能和特點以及機組協調控制系統的基本設計思想。 關鍵詞：發(fā)電廠 DCS 汽機電液調節(jié)系統 1　概況 　　通遼發(fā)電總廠位于內蒙古通遼市，發(fā)電機組4?200MW，一期兩臺機組均于1985年投產，二期兩臺機組分別于1989和1990年投產。4臺機組主設備均由哈爾濱電氣集團制造，投產時控制系統為TF900組裝式儀控系統。 1996年~1999年分別對4臺機組進行DCS、DEH改造。DCS與DEH采用一體化設計，系統硬件為HIACS-3000控制系統。由于1、2號機組當時改造規(guī)模較小，系統功能少，2003、2004年又重新進行改造，采用HIACS-5000/M控制系統，系統功能得到完善，DCS系統功能覆蓋模擬量控制系統(MCS)、數據采集系統(DAS)、順序控制系統(SCS)、爐膛安全監(jiān)測保護系統(FSSS)、汽輪機電液調節(jié)系統(DEH)、汽輪機緊急跳閘系統(ETS)。在多年的運行中，DCS系統也相應出現一些設計上和硬件上的漏洞和問題，我們通過對系統不斷進行完善，解決了一些安全隱患，保證了機組的安全穩(wěn)定運行。改造后，極大地提高了我廠生產自動化的水平。 2　 HIACS-5000系統結構和功能 　　HIACS-5000系統是兩級控制機構，即監(jiān)視控制級和過程控制級。監(jiān)視控制級包括操作員站（POC）、歷史數據站（HDS）、打印站（PRS）等設備；過程控制級有一些過程控制站、數據采集站和工程師站構成。 1）監(jiān)視控制級 　　操作員站的硬件由計算機、軌跡球、專用鍵盤等構成。操作員站是人機交互的界面，為運行人員提供生產過程中的各種信息及完成發(fā)電機組的啟動、停止、正常運行、異常和故障處理的監(jiān)視。通過系統的組態(tài)工具進行數據組態(tài)，具體的監(jiān)控功能包括：系統流程圖；實時趨勢顯示；事故分析與存儲；運行操作記錄；設備狀態(tài)監(jiān)視。 　　歷史數據站具有性能效率計算，存儲歷史數據和檢索歷史數據的功能，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臺網絡激光打印機，負責完成各種數據、狀態(tài)、報表的打印和進行屏幕硬拷貝。 2）過程控制級 　　過程控制站主要完成與控制功能相關的數據收集及處理、控制邏輯的計算和執(zhí)行機構的驅動等功能，并將需監(jiān)視的數據通過網絡經系統級控制器傳送給操作員站，同時接收操作員站發(fā)送來的指令并執(zhí)行。系統提供了豐富的軟件模塊，可以實現調節(jié)控制、二進制控制、保護控制等功能。每個過程控制站根據分擔任務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、開關量輸入模板、模擬量輸出模板、開關量輸出模板、電流輸出型驅動控制模板、輔機順序控制模板以及用于對過程I／O進行擴展的模板。 　　數據采集站只是不配置驅動現場設備的輸出模板，其他配置和過程控制站完全相同。主要完成不參與機組控制僅進行集中監(jiān)視的過程量的采集與預處理，并將預處理后的數據通過網絡經系統級控制器傳送給操作員站。 　　工程師站可直接和機器群級控制器相連，也可通過網絡與機器群級控制器相連。是進行邏輯組態(tài)、程序下裝、現場調試和維護等工作的專用工具。 　　通訊網絡mACs一5000系統有機組級通訊網絡CU—Networkl0和系統級通訊網絡CV—Network／E兩條通訊網絡，兩網絡之間通過系統級控制器HISEC一04M／IXe相連。 3　DCS系統配置 　　機組DCS配置如圖1。根據機組運行工藝要求，結合HIACS一5OOO系統的特點，DCS系統的監(jiān)視控制級配置了5臺操作員站、1臺歷史數據站、1臺打印站。本著物理分散和各站功能相對獨立和完整的原則，DCS系統的過程控制級配置了10個過程控制站和2個數據采集站。 圖1　4 DEH系統的完善　　DEH系統是汽輪機電液調節(jié)系統，功能設計完善嚴密，包含了轉速控制及保護、負荷控制及保護、在線試驗、在線（離線）校驗、閥門管理、閥門切換、閥門校驗、應力計算等幾乎全部汽輪機運行必須功能。但是在采用DCS系統后也出現了一些問題。 4.1發(fā)電機并網和解列信號處理邏輯完善 　　在2號機組DEH改造后啟機沖轉過程中曾出現過這樣的現象，機組在冷態(tài)沖轉時還沒經過暖機就直接自動升速至3000r/min，經分析確定，在升速過程中，電氣合上控制直流電源開關，此時DEH系統接收到電氣送來的發(fā)電機解列信號，而系統將此信號誤認為是正常運行中的油開關跳閘信號，自動將給定轉速設定為3000r/min，因此，機組不經暖機直接升速，為防止重復發(fā)生這類事件，做了以下兩個措施：首先在汽輪機沖轉前先將電氣控制直流電源送上, 其次更改控制邏輯，對發(fā)電機并網和解列信號作記憶處理。更改前的發(fā)電機并網信號邏輯如圖2所示，更改后的發(fā)電機并網信號邏輯如圖3所示。　　通過以上兩圖比較可以看出，更改后的邏輯對并網和油開關跳閘信號用FF觸發(fā)器進行記憶，即使停機后電氣控制直流電源停電，邏輯中仍能保持發(fā)電機解列信號，因此不會在下次送電過程中對系統產生信號擾動，使系統發(fā)出錯誤的控制指令。 4.2 超速限制滑閥控制信號更改 　　超速限制滑閥的作用是當發(fā)電機故障跳閘時，超速限制滑閥動作，關閉調速汽門，防止汽輪機超速，2秒鐘后自動打開，維持汽輪機空轉。在一次3號機組發(fā)電機跳閘事故中，發(fā)現超速限制滑閥沒有正確動作，經檢查試驗，整個回路沒有問題，靜態(tài)試驗好用，懷疑發(fā)電機跳閘信號未送過來。經和電氣人員核對此信號，發(fā)現發(fā)電機跳閘接點取自發(fā)電機主保護動作繼電器，由于此次發(fā)電機跳閘是由于電網系統的原因，穩(wěn)定裝置跳的發(fā)電機，發(fā)電機主保護并未動作，因此，超速限制滑閥自然不會動作，但這種情況會引起汽輪機的超速，為保證在任何情況下，超速限制滑閥均能夠正確動作，熱工人員同電氣人員共同將超速限制滑閥取的發(fā)電機跳閘信號更改為發(fā)電機解列信號（直接取自油開關輔助接點），這樣，無論是系統原因還是發(fā)電機本身原因造成的發(fā)電機跳閘，超速限制滑閥都能夠正確動作。 4.3 閥位控制調頻功能的取消 　　DEH系統有4種控制方式，即：轉速控制、閥位控制、功率控制和主汽壓力控制。其中轉速控制只在機組啟機沖轉過程中應用，機組正常運行中一般只用閥位控制和功率控制，由于運行工況的需要，有時要從功率控制切至閥位控制，兩種控制方式的切換應是無擾的，但曾經發(fā)生過由功率控制切至閥位控制時發(fā)生負荷擾動，經檢查分析，擾動是由于閥位控制下的一次調頻功能所造成的。為保證同期并網，并網時要調整汽輪機的轉速，使其與電網頻率相等，并網后，閥位控制邏輯中的調頻給定轉速固定為并網前的給定轉速且始終不變，經檢查，該數值最大一次為3014r/min，而正常運行時機組轉速基本穩(wěn)定在3000r/min，因此在由功率控制切至閥位控制時，一次調頻功能起作用，使微機輸出發(fā)生階躍擾動（若給定轉速>實際轉速，則微機輸出增大，造成負荷增加；若給定轉速<實際轉速，則微機輸出減小，造成負荷減小）?？紤]到閥位控制屬于開環(huán)控制，參加電網一次調頻的意義不大，因此取消了deh系統閥位控制的一次調頻功能，保證了功率控制與閥位控制之間的無擾切換。 5 結束語 　　通過對DCS系統存在問題的不斷解決，對DCS系統不斷加以完善和改進，近幾年DCS系統發(fā)生的故障在逐年減少，系統已逐步趨于完善和穩(wěn)定，為我廠機組安全穩(wěn)定運行提供了良好的技術保證。長期運行效果和各項試驗表明，改造后的邏輯設計合理，控制策略和方法適合機組特點，大大提高了機組自動化水平，為發(fā)電機組的安全、穩(wěn)定、經濟運行提供了可靠的技術保證，取得了較好的經濟效益和社會效益。 參考文獻： 1陳鎖宏.HIACS一5OOOM型分散控制系統子網在工程中的應用.西北電建,2004(2).37-39 2楊仲達.盤山發(fā)電廠2號機組DCS系統的配置及特點.華北電力技術, 2000,(2).20-21 3 藍志勇,何業(yè). 連州發(fā)電廠DCS系統存在的問題及解決辦法. 電力科學與工程, 2003(1).72-74