摘要：介紹應(yīng)用上海?？怂共_公司生產(chǎn)的I/A’S分散控制系統(tǒng)（DCS）進(jìn)行諫壁發(fā)電廠300MW機(jī)組熱控系統(tǒng)改造。 關(guān)鍵詞：分散控制 協(xié)調(diào)控制 軟件 系統(tǒng) 一、概述 諫壁發(fā)電廠#9機(jī)組改造前機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為上海自動(dòng)化儀表一廠生產(chǎn)的TF-900裝置，裝置已嚴(yán)重老化，可靠性差，故障多，部分自動(dòng)無(wú)法投入，無(wú)協(xié)調(diào)控制及AGC功能。DAS系統(tǒng)I/O數(shù)據(jù)采集站為常規(guī)巡測(cè)儀表，表計(jì)老化，可靠性差。滅火保護(hù)系統(tǒng)可靠性差，給機(jī)組安全帶來(lái)隱患。數(shù)據(jù)無(wú)法與控制保護(hù)系統(tǒng)共享。運(yùn)行人員監(jiān)控強(qiáng)度大。不能滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組的調(diào)峰要求以及機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。 二、DCS系統(tǒng)基本配置及功能 DCS系統(tǒng)為上海FOXBORO公司的I/A’S裝置，系統(tǒng)的硬件配置為：24個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O機(jī)柜、2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O小機(jī)柜、3個(gè)主機(jī)柜，3個(gè)固態(tài)繼電器柜、26個(gè)繼電器柜、四個(gè)操作員站（LCD顯示屏）、一臺(tái)工程師站，2臺(tái)打印機(jī)，兩套大屏幕，14對(duì)冗余CP。FBM機(jī)柜分配為：DAS5個(gè)FBM機(jī)柜、2個(gè)FBM小機(jī)柜；SCS及保護(hù)10個(gè)FBM機(jī)柜，CCS5個(gè)FBM機(jī)柜，F(xiàn)SSS2個(gè)FBM機(jī)柜。CP分配為：DAS3對(duì)、SCS5對(duì)、CCS3對(duì)、FSSS1對(duì)、DEH、MEH各1對(duì)、主電源柜一個(gè)（由UPS供電，來(lái)自保安電源）、副電源柜一個(gè)（來(lái)自400V-13段）。 整個(gè)系統(tǒng)為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，四個(gè)操作員站、一臺(tái)工程師站、14對(duì)冗余CP均掛于冗余的節(jié)點(diǎn)總線（NODEBUS）上。 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)由26個(gè)裝有現(xiàn)場(chǎng)總線組件（FBM）的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜組成，采用冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線連接方式。另在MIS網(wǎng)上掛PC機(jī)一臺(tái)，專門處理報(bào)表等，配打印機(jī)一臺(tái)作為網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)公用。 DCS系統(tǒng)的功能有： .數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)（DAS） .順序控制系統(tǒng)（SCS）（包括除大機(jī)保護(hù)以外的所有保護(hù)） .協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS） .燃料管理系統(tǒng)（BMS）（包括FSSS系統(tǒng)） .主機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH） . 汽泵電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MEH） 大修改造取消原大機(jī)及甲、乙汽泵的同步器馬達(dá)控制的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加裝了上海FOXBORO公司的I/A’S組成的大機(jī)電調(diào)（DEH）及甲、乙汽泵電調(diào)（MEH）系統(tǒng)。 三、 I/A’S系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) .使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)Sun Soft Solaris。Solaris操作系統(tǒng)可以更快地處理大量信息，支持附加硬盤，具有先進(jìn)的開(kāi)窗口功能，使用OPEN LOOK圖形用戶接口，可以方便地訪問(wèn)整個(gè)I/A Series系統(tǒng)和所連接的信息網(wǎng)絡(luò)上的信息，應(yīng)用軟件可以方便移植，在軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中支持C語(yǔ)言等。 .提供了用于整體控制分解的智能控制工具軟件，智能化控制組態(tài)程序?qū)⑦B續(xù)量，梯形邏輯和順序控制功能結(jié)合到智能控制方案中去。 .具有批處理管理，批處理管理自動(dòng)地產(chǎn)生在一個(gè)設(shè)備上的控制活動(dòng)以及提供擴(kuò)展數(shù)據(jù)存貯器并檢查與那些活動(dòng)有關(guān)的情況。 .提供組態(tài)軟件，具有一系列不同的組態(tài)程序，如系統(tǒng)組態(tài)程序，允許定義系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，包裝以及軟件等，還有控制組態(tài)程序，圖顯示組態(tài)程序以及應(yīng)用組態(tài)程序等，這些組態(tài)軟件可在PW-C上運(yùn)行。 .人機(jī)接口軟件，包括實(shí)時(shí)圖顯示管理程序和有關(guān)子系統(tǒng)，支持有關(guān)圖顯示和組態(tài)程序之間的活動(dòng)，人機(jī)接口軟件具有a.實(shí)時(shí)圖顯示軟件；b.圖顯示建立軟件；c.圖顯示與組顯示組態(tài)；d. 詳細(xì)的圖顯示程序；e.組顯示組態(tài)程序；f.報(bào)警子系統(tǒng)；g.系統(tǒng)管理軟件；h.電子文件軟件；I.系統(tǒng)組態(tài)程序；j.工作站組態(tài)程序；k.圖形實(shí)用程序； .使用菜單和窗口來(lái)支持和協(xié)調(diào)人機(jī)接口。 .用相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行全系統(tǒng)的信息管理。 .容易的使用系統(tǒng)組態(tài)程序，一旦寫入數(shù)據(jù)，而不用寫程序系統(tǒng)就可運(yùn)行。 四、系統(tǒng)的主要功能 4.1、數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)（DAS）： 數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)（DAS）分為鍋爐顯示操作系統(tǒng)、汽機(jī)顯示操作系統(tǒng)、電氣顯示操作系統(tǒng)，其中：鍋爐顯示畫面53幅，汽機(jī)顯示畫面91幅，電氣顯示畫面5幅。 DAS系統(tǒng)還包括歷史及事故追憶。其中：歷史2000多點(diǎn)，按參數(shù)重要程度，分辨率為1秒及2秒點(diǎn)，歷史點(diǎn)保存時(shí)間為2天。濃縮數(shù)據(jù)組每小時(shí)濃縮一次，具有最大值、最小值、平均值運(yùn)算，可保留一個(gè)月。 事故追憶108點(diǎn)（包括DEH點(diǎn)），數(shù)據(jù)追憶按故障跳閘前三分鐘后五分鐘記錄，時(shí)間分辨率為1秒。順序事件記錄50點(diǎn)，時(shí)間分辨率為1ms。 系統(tǒng)具有四個(gè)操作環(huán)境：初始化環(huán)境、工程師環(huán)境、鍋爐環(huán)境、汽機(jī)環(huán)境。 系統(tǒng)具有流程畫面檢查、組畫面檢查、報(bào)警畫面檢查、事件順序記錄SOE過(guò)程檢查、事故追憶檢查、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)檢查、實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)檢查功能。 通過(guò)DAS畫面，使用球標(biāo)可對(duì)各輔機(jī)、風(fēng)門擋板、調(diào)門及電動(dòng)門等進(jìn)行操作。為防止誤操作，設(shè)有禁操畫面。DAS還具有過(guò)程報(bào)警、歷史報(bào)警功能，日?qǐng)?bào)表及月報(bào)表。 4.2、閉環(huán)控制系統(tǒng)（MCS）功能 （1）機(jī)爐協(xié)調(diào)控制功能 機(jī)爐協(xié)調(diào)控制有兩種方式，一種是爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式，另一種是機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式。為提高機(jī)組的穩(wěn)定性和相應(yīng)性，在正常情況下，采用以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式。在鍋爐輔機(jī)出現(xiàn)故障影響機(jī)組出力、機(jī)組在從定壓控制轉(zhuǎn)換到滑壓控制方式以及機(jī)組出現(xiàn)RUNBACK運(yùn)行工況，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)切換到機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式。 爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用的是以鍋爐控制壓力，汽機(jī)控制負(fù)荷的運(yùn)行方式，為了提高鍋爐的響應(yīng)性，穩(wěn)定控制鍋爐主汽壓力，保證汽機(jī)對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)性，選用汽機(jī)調(diào)速級(jí)壓力（P1）與汽機(jī)自動(dòng)主汽門前壓力（Pt）之比乘以機(jī)前壓力定值（Ps）作為汽機(jī)對(duì)鍋爐的能量需求（P1＊Ps/Pt），該信號(hào)以動(dòng)態(tài)前饋的形式控制鍋爐的燃料量，這種控制方式加快了鍋爐對(duì)汽機(jī)能量需求的響應(yīng)性，穩(wěn)定了鍋爐的壓力和燃燒，能保證鍋爐控制的響應(yīng)性和穩(wěn)定性。 改變壓力設(shè)定值Ps即改變了鍋爐的燃料指令，從而達(dá)到了控制負(fù)荷的目的，直接能量平衡信號(hào)不但適用與定壓控制方式，而且適用與滑壓運(yùn)行方式。 采用直接能量平衡信號(hào)，降低了汽機(jī)調(diào)門動(dòng)作對(duì)鍋爐出口壓力的動(dòng)態(tài)影響，提高了在變負(fù)荷工況下機(jī)組對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)性。 機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用的是汽機(jī)控壓力，鍋爐控負(fù)荷的運(yùn)行方式，這種控制方式由于充分利用了汽機(jī)調(diào)門動(dòng)作對(duì)壓力響應(yīng)快的特點(diǎn)，因此能很好地控制機(jī)組壓力，但由于鍋爐的燃燒特性比較慢，因此對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)比較慢，為提高鍋爐的響應(yīng)性，將機(jī)組指令以前饋和反饋的方式作用到鍋爐控制，以加大前饋量的方式提高鍋爐對(duì)負(fù)荷的響應(yīng)性。 鍋爐協(xié)調(diào)主要考慮風(fēng)、水、煤的協(xié)調(diào)，以直接能量平衡信號(hào)（P1＊Ps/Pt）作為燃料指令信號(hào)。送風(fēng)控制跟隨負(fù)荷指令，同時(shí)用氧量進(jìn)行修正，引風(fēng)控制爐膛負(fù)壓，給水控制汽包水位。 汽包水位的控制有單、三沖量?jī)煞N控制方式。在低負(fù)荷時(shí)（負(fù)荷小于30%）采用單沖量方式，控制給水調(diào)節(jié)閥。在高負(fù)荷時(shí)采用三沖量控制方式，汽包水位作為動(dòng)態(tài)修正信號(hào)，維持給水流量與主汽流量的平衡，保證汽包水位的穩(wěn)定。 給水控制具有控給水閥和汽動(dòng)給水泵兩種方式。當(dāng)投運(yùn)給水閥控制時(shí)，汽動(dòng)給水泵在手動(dòng)控制方式，不能投自動(dòng)。當(dāng)投運(yùn)汽動(dòng)給水泵時(shí)，給水閥在手動(dòng)控制方式。 燃燒控制以P1＊Ps/Pt作為燃料的指令信號(hào)，熱量信號(hào)（P1+dPd/dt）作為燃料的反饋信號(hào)。從而控制主汽壓力。 送風(fēng)控制主要控制爐膛氧量，保證鍋爐的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)燃燒。系統(tǒng)中將負(fù)荷指令作為送風(fēng)控制系統(tǒng)的指令，氧量作為修正，同時(shí)考慮風(fēng)煤指令的交叉聯(lián)鎖，升負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)，減負(fù)荷時(shí)先減煤。 在送風(fēng)機(jī)跳閘發(fā)生RUNBACK時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)關(guān)跳閘送風(fēng)機(jī)的動(dòng)調(diào)，同時(shí)自動(dòng)開(kāi)運(yùn)行送風(fēng)機(jī)的動(dòng)調(diào)。 引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)控制爐膛負(fù)壓。以爐膛負(fù)壓作為主控信號(hào)，同時(shí)接受送風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)指令的前饋信號(hào)，當(dāng)送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)，引風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)跟隨動(dòng)作。穩(wěn)定爐膛負(fù)壓。引風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)具有方向閉鎖的控制功能，在爐膛壓力高時(shí)，閉鎖減。在爐膛壓力低時(shí)，閉鎖加。 當(dāng)引風(fēng)機(jī)跳閘發(fā)生RUNBACK時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)關(guān)跳閘風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)，同時(shí)自動(dòng)開(kāi)運(yùn)行風(fēng)機(jī)的動(dòng)調(diào)。 （2）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)與控制保護(hù)： .聯(lián)鎖保護(hù)：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在機(jī)組運(yùn)行中，實(shí)時(shí)監(jiān)視機(jī)組輔機(jī)的處理能力，以確保機(jī)組輔機(jī)出力受限制的情況下，實(shí)行最高負(fù)荷和最低負(fù)荷限制，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的能量平衡?？刂葡到y(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視以下設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)行方向閉鎖： 1）給粉機(jī)控制指令達(dá)上限或下限 2）送風(fēng)機(jī)控制指令達(dá)上限或下限 3）機(jī)組負(fù)荷達(dá)到控制系統(tǒng)允許的上限或下限 4）風(fēng)量小于煤量 5）爐膛負(fù)壓達(dá)上限或下限 .鍋爐輔機(jī)設(shè)備故障快速甩負(fù)荷：在下列輔機(jī)設(shè)備故障時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)快速甩負(fù)荷： 1）一臺(tái)送風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中跳閘 2）一臺(tái)引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中跳閘 3）一臺(tái)空預(yù)器在運(yùn)行中跳閘 4）兩臺(tái)汽泵運(yùn)行中一臺(tái)跳閘且電泵在2秒內(nèi)沒(méi)有聯(lián)動(dòng)上來(lái)。 5）一臺(tái)汽泵和電泵運(yùn)行中一臺(tái)跳閘 6）三臺(tái)爐水泵有兩臺(tái)在運(yùn)行中跳閘 7）二臺(tái)排粉機(jī)跳閘 在機(jī)組執(zhí)行RUNBACK時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以與RUNBACK要求相應(yīng)的負(fù)荷變化率減負(fù)荷，減到相應(yīng)的機(jī)組負(fù)荷值。系統(tǒng)自動(dòng)切換到機(jī)跟爐方式。同時(shí)切除丁排粉機(jī)，并投油助燃。 （3） 一次調(diào)頻控制 一次調(diào)頻控制方式有三種，1、當(dāng)CCS系統(tǒng)解列，DEH中的功率回路投入控制，一次調(diào)頻回路投入，負(fù)荷在閉環(huán)控制；2、當(dāng)CCS系統(tǒng)爐跟機(jī)方式，DEH中的功率回路解列，一次調(diào)頻回路不投入，DEH開(kāi)環(huán)控制，由CCS獨(dú)立完成一次調(diào)頻功能；3、當(dāng)CCS系統(tǒng)爐跟機(jī)方式，DEH中的功率回路解列，一次調(diào)頻回路投入，DEH開(kāi)環(huán)控制，由CCS和DEH共同完成一次調(diào)頻功能。 一次調(diào)頻控制第一種方式是必須具備的，第二種方式能夠保證機(jī)組安全穩(wěn)定地使機(jī)組響應(yīng)電網(wǎng)周波的變化，風(fēng)、煤、水和汽機(jī)調(diào)門能夠協(xié)調(diào)工作，第三種方式是當(dāng)電網(wǎng)周波變化超過(guò)死區(qū)時(shí)，通過(guò)DEH將汽機(jī)調(diào)門直接開(kāi)啟或關(guān)閉，使機(jī)組功率迅速變化，同時(shí)CCS利用與DEH同一根頻差與負(fù)荷的變化曲線，使風(fēng)、水、煤響應(yīng)調(diào)頻造成的負(fù)荷變化。 （4）AGC控制 為適應(yīng)現(xiàn)代大電網(wǎng)運(yùn)行管理的需要，機(jī)組實(shí)現(xiàn)AGC控制。AGC方式通過(guò)一個(gè)遙調(diào)信號(hào)、二個(gè)遙控信號(hào)、三個(gè)遙信信號(hào)實(shí)現(xiàn)省調(diào)的AGC控制。 （5）磨煤機(jī)控制系統(tǒng): 磨煤機(jī)控制系統(tǒng)包括: .磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)入口負(fù)壓控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)、排粉機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)、排粉機(jī)入口溫度控制系統(tǒng)。 .磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)排粉機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)、排粉機(jī)入口溫度控制系統(tǒng)。 .磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)排粉機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)倒風(fēng)控制。 .磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)排粉機(jī)出口壓力控制系統(tǒng)、磨煤機(jī)倒風(fēng)控制。 4.3、順序控制系統(tǒng)（SCS）功能 順序控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)組各控制系統(tǒng)及設(shè)備的順序投運(yùn)、啟停與保護(hù)，各設(shè)備的手動(dòng)遙控操作。 順序控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu): .設(shè)備控制級(jí)：包括順序控制邏輯，聯(lián)動(dòng)控制邏輯，和手動(dòng)操作邏輯。作用于設(shè)備驅(qū)動(dòng)級(jí)上。 .設(shè)備驅(qū)動(dòng)級(jí)：直接向控制設(shè)備發(fā)出指令。 順序控制系統(tǒng)包括風(fēng)煙系統(tǒng)順序控制、預(yù)熱器順序控制、送吸風(fēng)機(jī)順序控制、凝泵順序控制、凝升泵順序控制、空冷泵順序控制系統(tǒng)等34套。 4.4、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）功能 BMS包括鍋爐爐膛安全保護(hù)、輕重油管理兩部分。 鍋爐爐膛安全保護(hù)內(nèi)容包括雙送均停、雙吸均停、雙預(yù)均停、失去燃料、爐膛負(fù)壓高、爐膛負(fù)壓低、汽包水位高、汽包水位低、任一爐膛滅火、爐水泵均停及汽機(jī)跳閘橫向保護(hù)，手動(dòng)緊急停爐在外回路實(shí)現(xiàn)。 輕重油管理包括自動(dòng)/程控點(diǎn)火、自動(dòng)投油、OFT及探頭冷卻風(fēng)機(jī)控制等功能。 五、系統(tǒng)運(yùn)行情況及結(jié)論 I/A’S分散控制系統(tǒng)在諫壁電廠的應(yīng)用是成功的， DCS的鍋爐、汽機(jī)各子系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，機(jī)組協(xié)調(diào)控制、AGC及一次調(diào)頻全部投入運(yùn)行。設(shè)備的可靠性、安全性及機(jī)組自動(dòng)化水平有了極大提高，確保機(jī)組長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，取得了連續(xù)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行三百天好成績(jī)，創(chuàng)造了諫壁電廠連續(xù)運(yùn)行的最好記錄。