摘要：文章介紹了廣西柳州發(fā)電有限責(zé)任公司200MW火力發(fā)電機(jī)組DCS改造工程及在改造中出現(xiàn)的問題和解決辦法，改造后的熱控系統(tǒng)運(yùn)行正常，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足要求，達(dá)到了改造的預(yù)期目的。
　　
　　1、機(jī)組簡(jiǎn)介
　　
　　廣西柳州發(fā)電有限責(zé)任公司裝機(jī)容量為國產(chǎn)兩臺(tái)200MW火力發(fā)電機(jī)組，其中2#機(jī)組于1995年投產(chǎn)運(yùn)行。主要設(shè)備如下：
　　
　　鍋爐：制造廠一武漢鍋爐廠;型號(hào)一WGZ670／13．7-3；額定蒸發(fā)量一670T／H;過熱蒸汽壓力一13．72MPa；過熱蒸汽溫度一540℃；再熱蒸汽溫度一540℃;再熱蒸壓力一2．52MPa;再熱蒸流量一581．9T／H。
　　
　　汽機(jī)：制造廠一北京重型電機(jī)廠；型號(hào)一N200-12．7／535／535。
　　
　　汽輪發(fā)電機(jī)：制造廠一北京重型電機(jī)廠；型號(hào)一QFQS-200-2；額定功率一235000／200000KVA／KW；額定轉(zhuǎn)速一3000r／min；冷卻方式一水-氫-氫。
　　
　　2、改造設(shè)想
　　
　　2.1 存在的問題
　　
　　原熱控系統(tǒng)采用西安儀表廠生產(chǎn)的YS-80系列數(shù)字調(diào)節(jié)儀表、JKDT數(shù)字組裝儀表;計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集監(jiān)視系統(tǒng)（DAS）采用電科院生產(chǎn)的EDPF-1000NEW型。其中：
　　
　　·YS-80和JKDT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)兩者相互聯(lián)接功能重疊，而且設(shè)備故障率高，可靠性和安全性低，維護(hù)工作量大，控制性能和精度差。
　　
　　·DAS為電科院EDPF-1000NEW型淘汰產(chǎn)品，由于功能單一落后，已不能滿足機(jī)組運(yùn)行管理的要求。
　　
　　·兩臺(tái)機(jī)組采用了大量的常規(guī)儀表，不僅故障率高，難以正確反映機(jī)組運(yùn)行狀況，而且增加了大量的維護(hù)工作量及備品備件的費(fèi)用。
　　
　　·保護(hù)設(shè)備多且復(fù)雜，每次啟停機(jī)組均需人工進(jìn)行大量的保護(hù)實(shí)驗(yàn)，難以提率。
　　
　　2.2 設(shè)計(jì)思想
　　
　　公司擬采用的DCS必須是“可靠性高，技術(shù)*，功能強(qiáng)大”，并且盡量減少后備硬手操。根據(jù)以上原則，設(shè)計(jì)2#機(jī)組DCS改造應(yīng)達(dá)到如下要求：
　　
　　①具有DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、CCS（模擬量控制系統(tǒng)）、SCS（順序控制系統(tǒng)）、ECS（電氣控制系統(tǒng)）、FSSS（爐膛監(jiān)視和保護(hù)系統(tǒng)）、DEH（汽機(jī)全電調(diào)控制系統(tǒng)）六大功能；
　　
　?、趩卧厥腋臑閮蓹C(jī)一控；
　　
　?、跠EH功能納入DCS，取消DEH操作站和硬操鍵盤，統(tǒng)一由操作員站操作；
　　
　?、茈姎庀到y(tǒng)納入DCS，取消所有電氣操作盤臺(tái)，完成廠用電倒換機(jī)自動(dòng)并網(wǎng)、順控等操作；
　　
　　⑤各類輔機(jī)的啟停順控納入DCS；
　　
　　⑥公用系統(tǒng)納入DCS，兩臺(tái)機(jī)組DCS改造完成后均能對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行操作；
　　
　?、邔?shí)現(xiàn)FSSS功能，包括點(diǎn)火程控、滅火保護(hù)、燃燒優(yōu)化功能；
　　
　?、啾Ｗo(hù)和聯(lián)鎖納入DCS。
　　
　　3、改造方案
　　
　　2#機(jī)組DCS改造全部采用北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司的MACS系統(tǒng)。
　　
　　系統(tǒng)配置兩個(gè)域：0#域一公用系統(tǒng)，1#域一2#機(jī)組，2#域一1#機(jī)組預(yù)留，待1#機(jī)組大修時(shí)完成。共配置現(xiàn)場(chǎng)控制站12個(gè)；操作員站4臺(tái)；大屏幕投影儀1臺(tái)；工程師站1臺(tái)；每個(gè)域各配置一對(duì)冗余服務(wù)器。操作員站上可通過域間切換到公用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)公用系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視、操作。
　　
　　操作臺(tái)布置后備手操按鈕分為：緊急停爐、緊急停機(jī)、啟動(dòng)直流潤(rùn)滑油泵、主油開關(guān)跳閘。
　　
　　立盤布置的設(shè)備有：汽包電接點(diǎn)水位計(jì)（2塊），同期表、準(zhǔn)同期控制器、爐膛火焰監(jiān)視工業(yè)電視、汽包水位監(jiān)視工業(yè)電視。
　　
　　保留原定排和吹灰程序控制柜，DCS可對(duì)它們進(jìn)行啟?？刂萍氨O(jiān)視。汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)（TSl3300）保留。
　　
　　DCS按CCS、SCS、DAS、FSSS、DEH功能劃分，其中ECS被分在SCS與DAS中；FSSS包括點(diǎn)火程控、滅火保護(hù)，燃燒優(yōu)化指導(dǎo)分在DAS中。
　　
　　系統(tǒng)共配置I／O測(cè)點(diǎn)4403個(gè)，備用點(diǎn)裕量為15％。
　　
　　4、控制系統(tǒng)特點(diǎn)
　　
　　4.1 CCS
　　
　　CCS實(shí)現(xiàn)對(duì)水位、溫度、壓力、負(fù)荷等鍋爐、機(jī)主參數(shù)的自動(dòng)控制。模擬量的控制輸出采用冗余配置，大大提高了自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性。開關(guān)量控制輸出利用專門的伺服電機(jī)控制模塊，具有控制速度快，靈敏度高的特點(diǎn)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)有鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式和汽機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式，兩種方式可通過切按鈕無擾切換。
　　
　　在鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，機(jī)側(cè)主控器以系統(tǒng)功率為主調(diào)信號(hào)，引入主汽壓力偏差信號(hào)，當(dāng)主汽壓力偏差大時(shí)保證爐側(cè)的變化能夠跟得上，保持機(jī)組的穩(wěn)定。爐側(cè)主控器以主汽壓力為主調(diào)信號(hào)，引入負(fù)荷偏差的前饋信號(hào)，保證爐側(cè)能快速地響應(yīng)機(jī)側(cè)的變化。
　　
　　在汽機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，機(jī)側(cè)主控器以主汽壓力為主調(diào)信號(hào)，引入功率的偏差信號(hào)，避免功率偏差過大而造成爐側(cè)主控器過調(diào)，引起鍋爐燃燒不穩(wěn)定。爐側(cè)主控器以功率信號(hào)為主調(diào)信號(hào)，引入功率信號(hào)作為前饋信號(hào)。
　　
　　具有定壓和滑壓兩種運(yùn)行方式，可根據(jù)運(yùn)行的情況互為切換。
　　
　　負(fù)荷給定中設(shè)有保持功能，在升降負(fù)荷過程中如果需要暫時(shí)停止負(fù)荷的升降，可通過保持功能達(dá)到目的。ADS方式與ALR方式可選。
　　
　　RUNBACK功能包括：送、引風(fēng)機(jī)單臺(tái)跳閘、MFT動(dòng)作、發(fā)電機(jī)失磁。
　　
　　DEH設(shè)有功率控制、壓力控制、閥位控制等閉環(huán)控制。當(dāng)DEH投入功率控制而在爐側(cè)投入主汽壓自動(dòng)控制時(shí)，能保證主汽壓及負(fù)荷的穩(wěn)定。
　　
　　4.2 SCS
　　
　　SCS實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)門、執(zhí)行器、泵與風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)方控制、聯(lián)鎖保護(hù)及順序控制。
　　
　?。?）低加汽水電動(dòng)門既能單臺(tái)操作，又可進(jìn)行成組控制。
　　
　?。?）泵間聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)軟邏輯，泵的低值聯(lián)鎖，如低電壓、低油壓等實(shí)現(xiàn)軟聯(lián)鎖。
　　
　?。?）鍋爐大聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)軟邏輯，原外部硬接線全部取消。
　　
　?。?）吹灰、定排程控保留原來的控制柜。DCS僅實(shí)現(xiàn)吹灰、定排程控的啟動(dòng)、停止及程控中斷的監(jiān)視。
　　
　?。?）大多設(shè)備組設(shè)計(jì)有順序控制，對(duì)主要設(shè)備順序啟停的自動(dòng)化具有重要意義。設(shè)備組的順控包括：制粉系統(tǒng)子組、送風(fēng)系統(tǒng)子組、引風(fēng)系統(tǒng)子組、給水泵子組、真空泵子組、低加成組電動(dòng)門子組、高加成組電動(dòng)門子組、軸封風(fēng)機(jī)子組。
　　
　　4.3 FSSS
　　
　　FSSS實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的自動(dòng)點(diǎn)火以及爐膛的安全保護(hù)。
　　
　?。?）鍋爐點(diǎn)火程控完成對(duì)角油槍、單油槍投入程控；
　　
　?。?）爐膛安全保護(hù)實(shí)現(xiàn)燃料中斷，汽包水位、爐膛負(fù)壓、爐內(nèi)無火等保護(hù)項(xiàng)目。
　　
　　4.4 ECS
　　
　　ECS實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備啟動(dòng)、調(diào)整、停止，監(jiān)視電氣設(shè)備的工作情況，周期性的檢查主要設(shè)備。其主要實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并網(wǎng)及自動(dòng)解列、廠用電倒換的順序控制、泵、電源之間的連鎖、所有電氣設(shè)備的操作、監(jiān)視。4．5DAS
　　
　　·負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集參數(shù)的監(jiān)視；處理，完成對(duì)機(jī)組設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)的監(jiān)視；
　　
　　·報(bào)表管理，打印管理；
　　
　　·事故追憶可對(duì)事故源點(diǎn)的相關(guān)開關(guān)量、模擬量進(jìn)行追憶；
　　
　　·歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索；
　　
　　·記錄全日記、簡(jiǎn)化日記、操作日記、設(shè)備日記；
　　
　　·小指標(biāo)性能計(jì)算對(duì)運(yùn)行各班的主汽壓、主汽流量、主汽溫等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)，并形成報(bào)表。
　　
　　4.6 燃燒優(yōu)化管理系統(tǒng)
　　
　　燃燒優(yōu)化管理系統(tǒng)計(jì)算—、二、三次風(fēng)速，煤粉濃度，指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整。計(jì)算鍋爐效率，汽機(jī)效率。
　　
　?。?）煤粉濃度計(jì)算：煤粉濃度的測(cè)量與計(jì)算，通過對(duì)一次風(fēng)與煤粉混合前后的溫度變化測(cè)量，根據(jù)一次風(fēng)放出的熱量等于煤粉吸收的熱量計(jì)算。
　　
　?。?）風(fēng)速計(jì)算：根據(jù)伯努利方程計(jì)算。
　　
　?。?）鍋爐效率的計(jì)算使用反平衡效率計(jì)算法
　　
　　（4）汽機(jī)效率的計(jì)算包括：汽輪機(jī)缸效率、汽輪機(jī)熱效率、汽輪機(jī)熱耗率、汽輪機(jī)汽耗率、高加蒸汽流量計(jì)算、再熱蒸汽流量、發(fā)電效率、端差與過冷度。
　　
　　5、調(diào)試和運(yùn)行中遇到的問題及處理
　　
　?。?）三級(jí)噴水電磁閥、低缸噴水電磁閥在開啟、關(guān)閉時(shí)，由于沒有位置反饋，運(yùn)行人員難以判斷閥門的開關(guān)情況。我們?cè)陂y門后加裝了一個(gè)壓力開關(guān)，當(dāng)電磁閥開啟時(shí)，管道有水壓，壓力開關(guān)的接點(diǎn)接通，畫面上閥門的顏色變?yōu)榧t色，反之為綠色。運(yùn)行人員可通過顏色的變化判斷閥門的位置。
　　
　?。?）原設(shè)計(jì)的方案中，汽包水位高、低三值沒有單獨(dú)的投退開關(guān)，如果檢修水位平衡容器就必須退出MFT。這在實(shí)際運(yùn)行中是不允許的。為此，我們把水位三值投退并入水位保護(hù)開關(guān)中。由于產(chǎn)生汽包水位高低二值的保護(hù)信號(hào)與高低三值信號(hào)是共用平衡容器的，汽包水位保護(hù)信號(hào)中包含高低二、三值也就合情合理。
　　
　　（3）除氧器水位調(diào)節(jié)原來是通過凝汽器再循環(huán)門來進(jìn)行的。經(jīng)過低壓加熱后的凝結(jié)水經(jīng)再循環(huán)門又回到凝汽器，這樣就不可避免地造成了熱損失。為此，我們把除氧器水位調(diào)節(jié)改為由低加出口至除氧器調(diào)節(jié)門來調(diào)整，凝汽器再循環(huán)門只作為輔助調(diào)節(jié)作用。低負(fù)荷時(shí)主要由凝汽器再循環(huán)門來調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)荷大于60％（120MW）時(shí)，凝汽器再循環(huán)門*關(guān)閉，除氧器水位由低加出口至除氧器調(diào)節(jié)門來調(diào)整。同時(shí)，為了避免由于過調(diào)后閥門關(guān)得過多造成憋壓，損壞低加。特別增加了一個(gè)邏輯：負(fù)荷大于60％（120MW）且低加出口至除氧器調(diào)節(jié)門出口凝結(jié)水流量小于240噸/小時(shí)，自動(dòng)打開凝汽器再循環(huán)門。在這個(gè)邏輯上，用凝結(jié)水泵出口壓力或低加出口壓力作為凝汽器再循環(huán)門自動(dòng)開關(guān)也許更加合理，但由于凝結(jié)水泵出口壓力誤差較大而低加出口又沒有安裝壓力變送器，zui終選擇負(fù)荷與凝結(jié)水流量作為凝汽器再循環(huán)門動(dòng)作量也是合理的。
　　
　　（4）電動(dòng)門開度指示原來是通過反饋電流的大小來實(shí)現(xiàn)的。電壓加在電動(dòng)門內(nèi)可變電阻上產(chǎn)生可變電流，這種方法簡(jiǎn)單但存在變壓整流塊損壞率高、指示調(diào)整困難的缺點(diǎn)。直接測(cè)量電動(dòng)門內(nèi)可變電阻的阻值可大大減少中間環(huán)節(jié)，通過內(nèi)部組態(tài)把阻值轉(zhuǎn)換成百分比。
　　
　　6、運(yùn)行情況
　　
　　（1）DCS改造后機(jī)組自動(dòng)化水平得到提高，自動(dòng)投入率達(dá)到100％，調(diào)節(jié)品質(zhì)得到大大的改善，機(jī)組的運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定。主要參數(shù)的自動(dòng)控制性能指標(biāo)見表l。　　
　　擾動(dòng)方式：階躍；擾動(dòng)量；30MW（括號(hào)內(nèi)的值為改造前的指標(biāo)）
　　
　?。?）保護(hù)投入率為100％，除制粉系統(tǒng)外的順序控制組外都具備了投入的條件。制粉系統(tǒng)的小順控，如磨煤機(jī)油泵的啟停等均可實(shí)現(xiàn)順控。
　　
　?。?）燃燒優(yōu)化指導(dǎo)系統(tǒng)的投入可指導(dǎo)運(yùn)行人員對(duì)燃燒進(jìn)行優(yōu)化。
　　
　　7、問題
　　
　　制粉系統(tǒng)的程控啟停不能投入使用。原因之一是磨煤機(jī)再循環(huán)門、熱風(fēng)門、總風(fēng)門、冷風(fēng)門以及排粉風(fēng)機(jī)入口門之間的開關(guān)直接影響到磨煤機(jī)入口負(fù)壓及出口溫度。而在制粉程控啟停過程中無法協(xié)調(diào)好上述五個(gè)調(diào)節(jié)門的動(dòng)作以保證磨煤機(jī)入口負(fù)壓及出口溫度在正常范圍內(nèi)。原因之二是對(duì)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速不能進(jìn)行有效控制，即不能對(duì)給煤量進(jìn)行控制。