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(tǒng)地介紹了HIACS一5000系統(tǒng)的結構、功能和特點以及機組協(xié)調控制系統(tǒng)的基本設計思想。
關鍵詞：發(fā)電廠 DCS 汽機電液調節(jié)系統(tǒng)
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(tǒng)為TF900組裝式儀控系統(tǒng)。 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(tǒng)硬件為HIACS-3000控制系統(tǒng)。由于1、2號機組當時改造規(guī)模較小，系統(tǒng)功能少，2003、2004年又重新進行改造，采用HIACS-5000/M控制系統(tǒng)，系統(tǒng)功能得到完善，DCS系統(tǒng)功能覆蓋模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、爐膛安全監(jiān)測保護系統(tǒng)(FSSS)、汽輪機電液調節(jié)系統(tǒng)(DEH)、汽輪機緊急跳閘系統(tǒng)(ETS)。在多年的運行中，DCS系統(tǒng)也相應出現(xiàn)一些設計上和硬件上的漏洞和問題，我們通過對系統(tǒng)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(tǒng)結構和功能
HIACS-5000系統(tǒng)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(shù)據(jù)站（HDS）、打印站（PRS）等設備；過程控制級有一些過程控制站、數(shù)據(jù)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(tǒng)的組態(tài)工具進行數(shù)據(jù)組態(tài)，具體的監(jiān)控功能包括：系統(tǒng)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(shù)據(jù)站具有性能效率計算，存儲歷史數(shù)據(jù)和檢索歷史數(shù)據(jù)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(wǎng)絡激光打印機，負責完成各種數(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡經(jīng)系統(tǒng)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(tǒng)提供了豐富的軟件模塊，可以實現(xiàn)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(jù)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(shù)據(jù)采集站只是不配置驅動現(xiàn)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(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡經(jīng)系統(tǒng)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(wǎng)絡與機器群級控制器相連。是進行邏輯組態(tài)、程序下裝、現(xiàn)場調試和維護等工作的專用工具。
通訊網(wǎng)絡mACs一5000系統(tǒng)有機組級通訊網(wǎng)絡CU—Networkl0和系統(tǒng)級通訊網(wǎng)絡CV—Network／E兩條通訊網(wǎng)絡，兩網(wǎng)絡之間通過系統(tǒng)級控制器HISEC一04M／IXe相連。
3 DCS系統(tǒng)配置
機組DCS配置如圖1。根據(jù)機組運行工藝要求，結合HIACS一5OOO系統(tǒng)的特點，DCS系統(tǒng)的監(jiān)視控制級配置了5臺操作員站、1臺歷史數(shù)據(jù)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(tǒng)的過程控制級配置了10個過程控制站和2個數(shù)據(jù)采集站。 
圖1 4 DEH系統(tǒng)的完善 DEH系統(tǒng)是汽輪機電液調節(jié)系統(tǒng)，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(tǒng)后也出現(xiàn)了一些問題。
4.1發(fā)電機并網(wǎng)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(xiàn)過這樣的現(xiàn)象，機組在冷態(tài)沖轉時還沒經(jīng)過暖機就直接自動升速至3000r/min，經(jīng)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(tǒng)接收到電氣送來的發(fā)電機解列信號，而系統(tǒng)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(jīng)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(wǎng)和解列信號作記憶處理。更改前的發(fā)電機并網(wǎng)信號邏輯如圖2所示，更改后的發(fā)電機并網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)產生信號擾動，使系統(tǒng)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(xiàn)超速限制滑閥沒有正確動作，經(jīng)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(jīng)和電氣人員核對此信號，發(fā)現(xiàn)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(wǎng)系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(jīng)發(fā)生過由功率控制切至閥位控制時發(fā)生負荷擾動，經(jīng)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(wǎng)，并網(wǎng)時要調整汽輪機的轉速，使其與電網(wǎng)頻率相等，并網(wǎng)后，閥位控制邏輯中的調頻給定轉速固定為并網(wǎng)前的給定轉速且始終不變，經(jīng)檢查，該數(shù)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）。考慮到閥位控制屬于開環(huán)控制，參加電網(wǎng)一次調頻的意義不大，因此取消了DEH系統(tǒng)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(tǒng)存在問題的不斷解決，對DCS系統(tǒng)不斷加以完善和改進，近幾年DCS系統(tǒng)發(fā)生的故障在逐年減少，系統(tǒng)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(jīng)濟運行提供了可靠的技術保證，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
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