通辽发电厂200MW发电机组DCS系统改造

摘要：阐述了通辽发电总厂1－4号机组进行DCS改造的内容与DCS的配置，系统地介绍了HIACS一5000系统的结构、功能和特点以及机组协调控制系统的基本设计思想。 关键词：发电厂 DCS 汽机电液调节系统 1　概况 　　通辽发电总厂位于内蒙古通辽市，发电机组4200MW，一期两台机组均于1985年投产，二期两台机组分别于1989和1990年投产。4台机组主设备均由哈尔滨电气集团制造，投产时控制系统为TF900组装式仪控系统。 1996年~1999年分别对4台机组进行DCS、DEH改造。DCS与DEH采用一体化设计，系统硬件为HIACS-3000控制系统。由于1、2号机组当时改造规模较小，系统功能少，2003、2004年又重新进行改造，采用HIACS-5000/M控制系统，系统功能得到完善，DCS系统功能覆盖模拟量控制系统(MCS)、数据采集系统(DAS)、顺序控制系统(SCS)、炉膛安全监测保护系统(FSSS)、汽轮机电液调节系统(DEH)、汽轮机紧急跳闸系统(ETS)。在多年的运行中，DCS系统也相应出现一些设计上和硬件上的漏洞和问题，我们通过对系统不断进行完善，解决了一些安全隐患，保证了机组的安全稳定运行。改造后，极大地提高了我厂生产自动化的水平。 2　 HIACS-5000系统结构和功能 　　HIACS-5000系统是两级控制机构，即监视控制级和过程控制级。监视控制级包括操作员站（POC）、历史数据站（HDS）、打印站（PRS）等设备；过程控制级有一些过程控制站、数据采集站和工程师站构成。 1）监视控制级 　　操作员站的硬件由计算机、轨迹球、专用键盘等构成。操作员站是人机交互的界面，为运行人员提供生产过程中的各种信息及完成发电机组的启动、停止、正常运行、异常和故障处理的监视。通过系统的组态工具进行数据组态，具体的监控功能包括：系统流程图；实时趋势显示；事故分析与存储；运行操作记录；设备状态监视。 　　历史数据站具有性能效率计算，存储历史数据和检索历史数据的功能，此外，还具有和操作员站同样的监视功能，但不具备操作员站的控制操作功能。 　　打印站(PRS)是1台网络激光打印机，负责完成各种数据、状态、报表的打印和进行屏幕硬拷贝。 2）过程控制级 　　过程控制站主要完成与控制功能相关的数据收集及处理、控制逻辑的计算和执行机构的驱动等功能，并将需监视的数据通过网络经系统级控制器传送给操作员站，同时接收操作员站发送来的指令并执行。系统提供了丰富的软件模块，可以实现调节控制、二进制控制、保护控制等功能。每个过程控制站根据分担任务的不同可以配置模拟量输入模板、热电偶输入模板、热电阻输入模板、脉冲量累积模板、事件顺序记录模板、开关量输入模板、模拟量输出模板、开关量输出模板、电流输出型驱动控制模板、辅机顺序控制模板以及用于对过程I／O进行扩展的模板。 　　数据采集站只是不配置驱动现场设备的输出模板，其他配置和过程控制站完全相同。主要完成不参与机组控制仅进行集中监视的过程量的采集与预处理，并将预处理后的数据通过网络经系统级控制器传送给操作员站。 　　工程师站可直接和机器群级控制器相连，也可通过网络与机器群级控制器相连。是进行逻辑组态、程序下装、现场调试和维护等工作的专用工具。 　　通讯网络mACs一5000系统有机组级通讯网络CU—Networkl0和系统级通讯网络CV—Network／E两条通讯网络，两网络之间通过系统级控制器HISEC一04M／IXe相连。 3　DCS系统配置 　　机组DCS配置如图1。根据机组运行工艺要求，结合HIACS一5OOO系统的特点，DCS系统的监视控制级配置了5台操作员站、1台历史数据站、1台打印站。本着物理分散和各站功能相对独立和完整的原则，DCS系统的过程控制级配置了10个过程控制站和2个数据采集站。 图1　4 DEH系统的完善　　DEH系统是汽轮机电液调节系统，功能设计完善严密，包含了转速控制及保护、负荷控制及保护、在线试验、在线（离线）校验、阀门管理、阀门切换、阀门校验、应力计算等几乎全部汽轮机运行必须功能。但是在采用DCS系统后也出现了一些问题。 4.1发电机并网和解列信号处理逻辑完善 　　在2号机组DEH改造后启机冲转过程中曾出现过这样的现象，机组在冷态冲转时还没经过暖机就直接自动升速至3000r/min，经分析确定，在升速过程中，电气合上控制直流电源开关，此时DEH系统接收到电气送来的发电机解列信号，而系统将此信号误认为是正常运行中的油开关跳闸信号，自动将给定转速设定为3000r/min，因此，机组不经暖机直接升速，为防止重复发生这类事件，做了以下两个措施：首先在汽轮机冲转前先将电气控制直流电源送上, 其次更改控制逻辑，对发电机并网和解列信号作记忆处理。更改前的发电机并网信号逻辑如图2所示，更改后的发电机并网信号逻辑如图3所示。　　通过以上两图比较可以看出，更改后的逻辑对并网和油开关跳闸信号用FF触发器进行记忆，即使停机后电气控制直流电源停电，逻辑中仍能保持发电机解列信号，因此不会在下次送电过程中对系统产生信号扰动，使系统发出错误的控制指令。 4.2 超速限制滑阀控制信号更改 　　超速限制滑阀的作用是当发电机故障跳闸时，超速限制滑阀动作，关闭调速汽门，防止汽轮机超速，2秒钟后自动打开，维持汽轮机空转。在一次3号机组发电机跳闸事故中，发现超速限制滑阀没有正确动作，经检查试验，整个回路没有问题，静态试验好用，怀疑发电机跳闸信号未送过来。经和电气人员核对此信号，发现发电机跳闸接点取自发电机主保护动作继电器，由于此次发电机跳闸是由于电网系统的原因，稳定装置跳的发电机，发电机主保护并未动作，因此，超速限制滑阀自然不会动作，但这种情况会引起汽轮机的超速，为保证在任何情况下，超速限制滑阀均能够正确动作，热工人员同电气人员共同将超速限制滑阀取的发电机跳闸信号更改为发电机解列信号（直接取自油开关辅助接点），这样，无论是系统原因还是发电机本身原因造成的发电机跳闸，超速限制滑阀都能够正确动作。 4.3 阀位控制调频功能的取消 　　DEH系统有4种控制方式，即：转速控制、阀位控制、功率控制和主汽压力控制。其中转速控制只在机组启机冲转过程中应用，机组正常运行中一般只用阀位控制和功率控制，由于运行工况的需要，有时要从功率控制切至阀位控制，两种控制方式的切换应是无扰的，但曾经发生过由功率控制切至阀位控制时发生负荷扰动，经检查分析，扰动是由于阀位控制下的一次调频功能所造成的。为保证同期并网，并网时要调整汽轮机的转速，使其与电网频率相等，并网后，阀位控制逻辑中的调频给定转速固定为并网前的给定转速且始终不变，经检查，该数值最大一次为3014r/min，而正常运行时机组转速基本稳定在3000r/min，因此在由功率控制切至阀位控制时，一次调频功能起作用，使微机输出发生阶跃扰动（若给定转速>实际转速，则微机输出增大，造成负荷增加；若给定转速<实际转速，则微机输出减小，造成负荷减小）。考虑到阀位控制属于开环控制，参加电网一次调频的意义不大，因此取消了deh系统阀位控制的一次调频功能，保证了功率控制与阀位控制之间的无扰切换。 5 结束语 　　通过对DCS系统存在问题的不断解决，对DCS系统不断加以完善和改进，近几年DCS系统发生的故障在逐年减少，系统已逐步趋于完善和稳定，为我厂机组安全稳定运行提供了良好的技术保证。长期运行效果和各项试验表明，改造后的逻辑设计合理，控制策略和方法适合机组特点，大大提高了机组自动化水平，为发电机组的安全、稳定、经济运行提供了可靠的技术保证，取得了较好的经济效益和社会效益。 参考文献： 1陈锁宏.HIACS一5OOOM型分散控制系统子网在工程中的应用.西北电建,2004(2).37-39 2杨仲达.盘山发电厂2号机组DCS系统的配置及特点.华北电力技术, 2000,(2).20-21 3 蓝志勇,何业. 连州发电厂DCS系统存在的问题及解决办法. 电力科学与工程, 2003(1).72-74