火电厂DCS系统改造方案

发布时间：2022-03-14 15:03:59 浏览数：次

(呼和浩特热电厂，内蒙古呼和浩特 010030)

摘要：文章针对火电厂系统的产品现状，分析了不同模式的优缺点，论述了火电机组DCS系统改造方案的几个方面。

关键词：火电机组；分散控制系统DCS；一体化

中图分类号： TP273∶TM611 文献标识码： A 文章编号： 1007—6921(2009)19—0096—02

改造的电厂机组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上通过逼监真的系统图示盘、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，互为冗余，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。
1 DCS系统改造方案 
1.1 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，改用高压抗燃油，取消凸轮配汽机构，使高压油动机直接与调门阀杆同轴相连，改用高压纯电调型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，大大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，有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、专用接口设备)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，由于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一体化，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、连锁、SOE信号通过硬接线方式与DCS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。
1.2 模拟量控制系统MCS 

包括以下主要控制子系统：负荷协调控制CCS，燃烧控制(送风、引凤、烟气含氧量、给粉调节)，气温控制(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，所有自动调节系统的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上实现，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DCS系统强大的组态功能实现；并且DCS中应加入更多的保护连锁功能，防止因各种故障导致就地设备的误动作。
1.3 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连锁保护逻辑设计，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上信息共享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中通过高选，低选获取所需的开关量信号，用于顺序控制系统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。
1.4 数据采集系统DAS 

数据采集系统可将整台机组所有运行参数，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)。

在DAS系统的一体化设计时，应尽可能地将需要监控的信息送至DCS，可减少不必要的非DCS的CRT。如锅炉风粉在线系统，应将计算、显示在DCS上实现，使运行人员在DCS的CRT上能够监视锅炉风压、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。
1.5 常规仪表 

所有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)。
1.6 后备手操 

以DCS发生故障时能安全停机为原则，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自动调节后备手操纵未使用，和其他电厂取消所有后备手操的试点情况，认为自动调节的全部后备手操可取消，并可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。
1.7 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，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，自动准同期装置，厂用电源快切装置，继电保护系统等仍采用专用装置来实现。这些装置可用通信方式或硬接线方式与DCS接口，另外设置必要的紧急跳闸按钮。
1.8 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、漏流量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量测量装置和引风执行机构等。
1.9 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要因素。按规范要求信号线与电源线应分开敷设，而且信号线应采用总屏蔽并带分屏蔽的电缆。
1.10 与厂级监控信息系统SIS及MIS联结 

在一体化的DCS改造时，充分考虑全厂信息化建设的需要，预留与SIS及MIS连接的接口。
2 结论 

嵌入式以太网是火电厂自动化系统内部局域网的必然发展趋势，自动化系统通过高速的以太网与国备及系统的运际标准通信规约和DCS系统进行通信是完全可行的。火电厂DCS系统改造提高了火电厂运行管理水平，直接关系到电厂运行的安全经济性，增强了电厂在电力市场上的竞争能力。
［参考文献］
［1］唐之宁.300MW燃煤示范电厂的仪表与控制系统设计方案［J］.中国电力,2001,(12).

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