一体化的火电厂DCS控制系统方案研讨

电力18讯：    作者：付立新　

摘要　本文在分析成都热电厂嘉陵2×142MW机组DCS一体化方面的成功尝试及不足的基础上，提出成都热电厂华能200MW火电机组一体化的DCS改造方案及成都金堂电厂2×600MW机组DCS系统和SIS系统的设计构想。同时对火电机组DCS一体化中应注意的几个方面进行研讨。
关键词　火电 机组　分散控制系统DCS　 厂级监控信息系统SIS　一体化
       1 简介
       成都热电厂目前有老厂3台2.5万机组，华能1台200MW机组及嘉陵2台142MW机组运行，老厂待金堂2×600MW机组2007年投产后关停。其中华能#21机组属200MW中间再热燃煤机组，于1990年投产，汽轮机是东汽厂的N200―130―535/535型汽轮机，锅炉是东方锅炉厂的DG-670/140-8型中间再热自然循环煤粉炉，由于当时机组属“短、平、快”项目，控制系统设计较为简单，主要控制设备为KMM单回路控制器，机组调速系统为机械液压式，无协调控制系统，现有的引、送风等大部分控制系统不能投入自动运行。嘉陵机组装机容量为2×142MW， 四炉两机，两炉一机为一单元，第一单元机组1999年投产，第二单元机组2000年投产，一台75MW后置机于2001年投产。2×142MW机组主设备锅炉、汽轮机、发电机均采用俄罗斯设备。75MW后置机汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产，发电机为东方电机厂生产。机组控制方式采用机炉电集中控制方式，两台142MW机组和75MW机组设一个控制室。142MW机组DCS系统采用西屋WDPFⅡ分散控制系统，覆盖了锅炉、汽轮机的DAS、MCS、SCS、FSSS等功能。75MW后置机DCS系统采用新华控制工程公司的XDPS-400系统，覆盖了DAS、MCS、SCS、DEH方面的功能。
       2 成厂嘉陵机组在一体化方面的成功尝试和不足之处
       2.1.在DCS一体化的工程实践中，成都热电厂嘉陵机组进行了以下成功的尝试：
⑴将FSSS 系统纳入了DCS系统，FSSS的全部监视，控制点用通讯的方式与DCS相连，FSSS跳闸信号用硬接线方式与DCS相连，在DCS上显示锅炉点火系统的相关画面，减少了FSSS系统的CRT，实现了运行人员在DCS上开油阀，进枪，点火的全部操作和锅炉炉膛火焰的监视。
⑵将汽机TSI系统的全部信号接入了DCS系统，取消了立盘上的油动机行程等指示仪表，TSI 的全部信号都可在DCS 的CRT上监视，方便了历史记录，事故分析。
⑶75MW后置机的DCS系统包括了DEH，简化了系统，方便了运行。
       2.2.成厂嘉陵机组控制系统在一体化方面存在的不足之处
⑴DCS系统仅涵盖了锅炉，汽机控制部分，电气控制完全独立，没有将机组锅炉、汽轮机、发电机视作一个整体加以控制，不利于实现AGC功能，且由于电气量未进DCS系统，不利于事故分析。
⑵机组投产后根据锅炉一，二次风监视不准，燃烧调整困难的情况，每台锅炉增加了风粉在线监视系统，但未将风粉在线的信号接入DCS，在DCS上显示一，二次风压，风速，煤粉浓度等信号，而是又增设了四台风粉在线操作员站，这样一来运行人员不能在同一个画面中监视给粉机和一次风压，必须在风粉在线监视系统的CRT上监视风压，风速及煤粉浓度等信号，而在DCS系统上操作相关的设备，调整锅炉燃烧。
⑶由于汽轮机原来采用是转速闭环、功率、抽汽压力开环的液压牵连调节系统，在试运中发现机械易卡涩、负荷波动大（约2MW左右），操作复杂，监视仪表落后，保护不完善等缺陷，为提高机组安全经济运行水平，满足电网要求，在机组投运后对该机组调速系统进行了DEH电调改造。针对汽轮机调节系统工作原理复杂，专业性强，重要性高的特点，在改造中选用专门的DEH系统是合理的，但目前存在的主要问题在于DCS 与DEH系统之间的通讯未很好建立，信息不能共享，测点重复。协调控制目前暂不能投入。
通过对嘉陵机组DCS系统一体化在工程实践上的分析，笔者认为将单元机组锅炉、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DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH和电气控制等各大系统，机、炉、电不再分开，数据共享的功能一体化的DCS系统方案较DCS系统仅包括锅炉和汽机部分的MCS、   DAS、SCS、SOE，而 FSSS、TSI、ETS、风粉在线监视等系统相对独立，DEH自成系统，电气系统保留常规方式不进入DCS范围的非一体化DCS系统方案能更充分发挥DCS数据共享的优点，减少机组测点数目，简化控制系统，节约投资。并且由于系统更简洁，也更方便运行人员监盘操作。
       3 华能成都电厂200MW机组DCS改造的功能一体化设计
       3.1.改造的目标及水平
由于华能#21机组未采用DCS控制，无DEH控制，自动化水平较差，虽然近年来，我们对200MW机组的热控系统进行了一