电站煤粉炉多媒体安全监控系统研究与开发

电力18讯：    1 引言

煤粉炉是发电厂应用最多的炉型，FSSS(Furnace Safeguard Supervisory System)是保障煤粉炉安全运行的重要手段，我国50MW以上机组基本上都配置了FSSS。它可在锅炉正常运行、启动和停止阶段连续监视燃烧系统运行状态，在燃烧不稳时发出报警，异常熄火时，可自动紧急停炉，防止锅炉爆炸。还可完成点火前及停炉后炉膛自动吹扫，并能进行程控点火。目前我国大部分FSSS系统都为常规板插件结构，采用继电器、逻辑组件、分离元件线路或硬件接线实现复杂的逻辑控制功能。在系统中，逻辑信号多次转接，接线复杂，维修困难，信号干扰大，可靠性低，经常造成非故障停机，影响了锅炉的安全运行。本文采用先进的工业控制计算机和多媒体技术成功开发了电站煤粉炉多媒体FSSS，以逻辑软件取代逻辑硬件，工业控制计算机取代板插件机柜，多媒体触摸屏CRT取代常规手动操作台，大大简化了系统结构，提高了可靠性，降低了设备投资，丰富了系统功能，方便了使用操作，有效克服了常规FSSS的缺点。

2 系统结构

本系统采用双机“冗余”SCC(监督控制系统)结构。下位机为DDC(直接数字控制)，完成信号的采集、逻辑处理及输出控制功能。上位机为SCC，完成控制设定、模块组态、事故追忆分析、参数报表处理和系统仿真等管理功能。上下位机采用光隔长线收发器进行串行通讯，SCC也可接收输入信号，在DDC出现故障时，可自动切换到SCC单独控制。采用SCC结构可以保证监控系统具有较高的可靠性。系统结构如图2―1所示。






本系统包括火检柜、就地柜、接线柜、远手操控制台、DDC和SCC计算机柜。火检柜进行火检信号的光电转换；就地柜完成系统调试和就地点火功能；接线柜完成信号集线功能；远手操控制台作为由计算机自动控制无扰切换到手动控制备用设备；DDC和SCC计算机柜完成信号采集、逻辑处理、反馈控制和系统管理功能。工业控制计算机采用抗振、防尘、抗干扰和适于恶劣环境下长期工作的台湾研华IPC610-586工控机，信号采集模板均采用研华工控产品，主要包括：PCL－720DI／O转换板、PCLD－780DI输入接口板和PCLD－785继电器输出接口板等。模板的驱动采用研华公司开发的“PCL DI／O for VB”控件。RS232光隔长线收发器串行通讯由VB“Mscomm”控件实现。

由上图可知，采用一个计算机控制柜即可取代常规FSSS十几个逻辑控制柜，大大简化了系统结构。本系统可根据实际情况进行就地操作、远动手操、DDC和SCC 4种控制方式，具有较强的“冗余”功能，有效保证了系统的可靠性。

3 系统功能

3.1 多媒体功能设计

一般采用IPC(工业控制计算机)和PLC(可编程控制器)技术的FSSS，设备状态和参数变化基本上都以单一的文本或简单的画面显示，既不形象，也不直观。报警大都为单调的声光报警，大量报警信号在声光报警盘上闪烁，运行人员难以迅速作出判断，不利于操作控制。本系统的最大特点是充分利用计算机多媒体技术实现监控功能，利用“图、文、声”并茂的方式开发了便于运行操作的功能模块。系统模拟和操作画面均采用动画制作，并利用语音进行报警及操作指导，采用先进的触摸屏技术，设计了多种界面友好的CRT操作窗口和菜单，操作人员只需根据语音提示及模拟的设备运行状态即可在触摸屏CRT操作台上进行相应的操作。操作画面均为三维立体动画，由VB“Picture”控件和PhotoShop软件实现。语音报警及操作指导功能由WIN98多媒体附件“录音机”和VB“Multimedia”控件实现，语音信息均录制成“*WAV”数据文件。

3.2 主要功能模块

本系统采用工控机软件编程取代硬件逻辑设备，不但完成常规FSSS的所有功能，而且增加了事故追忆、模块组态、仿真培训、参数报表，逻辑分析调试等多种辅助管理功能，大大提高了系统可靠性和可用性，方便了使用操作与运行管理。

(1)火焰检测功能  完成实时检测角火焰、层火焰波动情况，判断角、层火焰丧失及炉膛灭火，区分油、粉火焰和火检信号失效报警等功能。

(2)MFT功能  是FSSS的核心功能，锅炉正常运行时，实时监视燃烧系统设备运行状况，参数越限自动启动语音报警。产生MFT首因时，自动触发MFT信号，切断燃料供应，利用语音报告MFT原因，并记忆事故首因。

(3)炉膛吹扫功能  炉膛熄火停炉、点火启动前及点火失败后，若满足吹扫条件，即可启动吹扫，并保证至少吹扫5分钟，使炉膛不残留可燃物，防止锅炉爆炸。该功能在语音和窗口操作提示下由操作人员完成。若不满足吹扫条件，则会用语音告知运行人员故障原因及处理方法。

(4)CRT主操作台  主操作台是人机交互的主要界面，主要完成FSSS总体监控功能，如图3―1所示。该界面布置了功能菜单项、系统监控总貌、火焰透视和手动MFT按钮。界面上的风机、给粉机转动设备，风、粉、油的输送，动态火焰，水位、压力波动均采用实时动画模拟。界面布置简单明了，运行人员可直观地了解锅<