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合肥*二發電廠350MW機組DCS控制系統
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中外合資合肥*二發電廠2×350MW機組，主體工程通過國際招標由德國ABB公司總承包。鍋爐由哈爾濱鍋爐廠制造，汽輪機、發電機均由ABB生產，DCS控制系統采用ABB公司的Procontrol P集散控制系統。 Procontrol P是ABB公司推出的集散控制系統，它是數字式過程控制系統(DCS)，是PRO（cess）－過程、Control－控制和P(rogrammable)－可編程的組合縮寫。Procontrol P系統的技術特點： (1) 技術性能：*顯著的區別于其它DCS控制系統的特點，就是每個工作站并沒有集中的CPU控制單元，而是將控制邏輯分散到不同的模件之中，每塊模件都能具有CPU單元，能夠實現相關的控制，系統具有的信號處理、數據傳輸、監視功能和開關量控制、模擬量控制、工廠管理、保護、操作員監視和控制功能等都是分散到不同的各個模件之中，所以Procontrol P控制系統具有較為嚴格意義的分散控制； (2) 可靠性、經濟性和有效性：控制系統中主要過程以冗余方式配置，對隔離輸入、隔離處理和隔離輸出做備份處理； 1 Procontrol P 集散控制系統的組成 1.1 網絡結構圖及硬件組成 Procontrol P是由過程級網絡和管理級網絡組成的兩級網絡集散控制系統。過程級網絡采用冗余的光纖通信FDDI（Fibre Distributed Data Interface）總線，各個過程站連在FDDI總線上，進行數據采集和控制任務。過程站通過總線與各個管理工作站交換信息。管理級網絡采用的是以太網，網上掛有服務器、工作站、打印機等設備。服務器和工作站協同工作，實現過程的監視、控制、報警、信息的管理和維護工作。
1.2 EDS(Engineering Documentation and Service)系統 EDS工程、文件和服務系統。EDS系統生成與編輯控制功能圖，描述模件所實現的功能；將維護測量與驅動的數據輸入到系統中；打印功能圖和文件。 1.3 PDDS(Programming、Diagnosis and Display System)系統 PDDS編程、診斷和顯示系統：用來設定、修改、試驗和顯示二進制、模擬量控制結構和分配列表；設定參數和限制值；顯示當前信號值；模擬信號、故障診斷、對EPROM進行編程等，PDDS還能通過總線下載由EDS創建的所有列表到模件。 1.4 CDS（Control Diagnosis System）系統 CDS控制診斷系統：CDS自動為已連接的Procontrol-P系統提供進行配置，它收集控制系統的所有診斷信息并提供系統狀況、診斷圖象的顯示，例如：CDS可以診斷模件的工作狀態，并提示各種診斷信息。還可以調用幫助文本獲得消除各種故障的建議。 1.5 PMS(Plant Management System)系統 PMS電站管理系統：具有采集總線數據、過程信息調用存檔、過程分析、應用性能計算等功能。 1.6 POS（Process Operator Station）站 POS過程操作員操作站：主要目的是過程控制，另外還有采集、記錄、存檔和顯示、拷貝等功能。 1.7 MMI(Man Machine Interface)人機接口。 MMI人機接口：是電廠過程監視和控制的有效工具，MMI遵循了使用總貌來監視過程；在模擬圖上監視和控制當前狀態，對任何活動進行在線確認；以及快速定位，對提供的信息給出相關的說明，對可能發生的臨界狀態的點顯示其趨勢和報警。 2 主要過程控制系統 2.1 鍋爐保護系統 合肥*二發電廠鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠制造的自然循環汽包爐，制粉系統有三臺美國進口雙進雙出SVEDALA直吹式鋼球磨。鍋爐保護系統主要功能有：爐膛吹掃、油燃燒器管理、煤燃燒器管理、火焰檢測、主燃料跳閘（MFT）、減負荷（R.B）控制、聯鎖與報警等，其中主燃料MFT由18個條件組成：⑴兩臺送風機全停；⑵兩臺引風機全停；⑶MFT緊急跳閘按鈕按下；⑷汽包水位低；⑸汽包水位高；⑹爐膛壓力低；⑺爐膛壓力高；⑻總風量小于25％；⑼全爐膛無火；⑽失去主燃料；⑾油燃燒器兩臺點火失敗；⑿失去火檢冷卻風；⒀汽輪機緊急跳閘；⒁失去所有給水泵；⒂只有煤層運行時，兩臺一次風機全停；⒃過熱汽溫高；⒄再熱汽溫高；⒅再熱器失去保護動作。這些條件中任一滿足就觸發MFT動作，MFT動作后出原因指示，指示導致MFT的根本原因，同時封鎖其它隨后跳閘信號條件，出條件只有在爐膛吹掃完成時才被復位。鍋爐保護采用三通道保護，信號的采集和命令的輸出都采用三取二，三通道中有兩個通道MFT動作，鍋爐就發出MFT動作。 鍋爐保護系統是做為DCS系統的一部分,在Procontrol P中鍋爐保護是由Procontrol PF來實現的，這里的“F”是“FAIL－SAFE”的簡寫，表示失電**的意思。該保護采用“反邏輯”設計，正常運行時所監控的設備接點閉合，產生邏輯“1”信號，動作設備得電打開；故障時所監控的設備接點打開，產生邏輯“0”，保護動作，動作設備失電關閉，鍋爐跳閘。這種設計使系統在失電時，鍋爐保護跳閘，保證機組的**性。 鍋爐保護系統的硬件組成及功能： 鍋爐保護系統采用“三取二”邏輯，從每個信號的采集、邏輯判斷、到跳閘出口均為“三取二”。保護柜由CHE01、CHE02和CHE03柜組成。每個保護柜都由兩塊通信模件88TK50與系統總線連結，進而與另兩個保護柜及整個電廠監控系統相連，實現數據、信號的相互傳遞。每個保護控制柜內主要有以下模件組成： (1) 83SR04／1411 起保護邏輯組成、保護自檢、狀態反饋及命令輸出等作用。它在功能上分3個功能塊：SRA用于開關量信號的輸入、輸出；SRV用來組成保護邏輯；SRU用于自檢。 (2) 81EA04／R1210 是用于模擬量信號的采集，輸入通道由高阻儀用放大器形成并用400阻抗相互隔離。在模件中每一個輸入用50電阻將輸入電流轉換成電壓，經隔離放大器連接到多路放大器或者將16路經隔離放大的信號儀次送到輸入放大器，放大后由模／數轉換器轉換成數字信號，*后以電報形式經站總線傳送到系統總線，供各監控部分取用。 (3) 89XV01／R0100 是電源模件，給模擬量采集信號供電。 (4) 81AR01／R0100 是繼電器模件，以硬接線方式輸出保護信號。 2.2 協調控制系統 機組正常運行方式有協調汽機跟隨、協調鍋爐跟隨、汽機跟隨、鍋爐跟隨四種方式，一般情況下采用協調鍋爐跟隨方式。
(1) 協調汽機跟隨方式：機組負荷要求的前饋信號同時送到鍋爐燃燒設定值和汽機主汽壓力設定，使二者處于嚴格協調之中。機組負荷指令經過負荷動態模型，做為負荷控制器設定點，負荷控制器加上負荷前饋信號指令到鍋爐主控，由鍋爐燃燒控制負荷；遠方指令經過主汽壓力動態模型到汽機壓力控制器，由TURBOTROL－6（TT－6）中的壓力控制器控制汽輪機進口調閥控制主汽壓力。 (2) 協調鍋爐跟隨方式：機組負荷指令經過負荷動態模型到汽機負荷控制器，由汽機控制機組負荷；機組負荷指令同時經過壓力動態模型，做為壓力控制器設定點，壓力控制器輸出指令加上負荷指令前饋信號送到鍋爐主控，由鍋爐燃燒控制主汽壓力。 (3) 汽機跟隨方式：由TURBOTROL－6（TT－6）中的初始壓力控制器控制汽輪機進口調閥，以保持所要求的主汽壓力。壓力設定值等于切換到“汽機跟隨”方式之前的實際主汽壓力，此后該設定值可由操作員在汽機壓力手動設定站上進行設定。 (4) 鍋爐跟隨方式：鍋爐指令由UCS中主汽壓力控制器確定，其設定值由操作員在POS站上手動設定，由TURBOTROL－6（TT－6）中的壓力控制器控制汽輪機進口調閥，以保持所要求的所需要的負荷，電量負荷設定值也是由運行人員進行手動設定的。是一種鍋爐調壓、汽機調功的傳統方式。其中汽機和鍋爐控制器是相互獨立工作，協調工作由運行人員來完成。 2.3 汽機控制系統 汽輪機控制器Turbotrol 6是ABB公司電子控制器系統的*新產品，采用模塊化原理，實現冗余，具有控制方式根據運行條件自動切換，自動升速和加負荷，干擾時自動限制作用以及熱應力的計算等功能。Turbotrol 6由以下四個主要模塊組成：基本控制器、自動控制器、閥門定位器和標準化的接口。 兩個基本控制器是設計用于手動操作。它們含有汽輪機的**手動操作所需的全部功能。主要的設定點為轉速及閥門開啟位置可以手動設定，而在正常運行中這些設定點是由自動控制器給出的。兩個基本控制器的結構完全相同。只需一個供汽輪機運行，而另一個備用。如控制器在運行中失效，備用控制器作用，這時可以對有故障的控制器進行修理，而無需停運汽輪機。在自動控制器功能有干擾時，控制可以平穩地轉移給基本控制器，基本控制器繼續**地控制汽輪機運行。基本控制器主要由一轉速控制器和閥位控制器組成。 自動控制器是一個較高層次的控制器。設計用于程序自動升速、自動加減負荷、初始蒸汽壓力控制、負荷控制、協調的負荷控制等功能。自動控制器主要是由一升速程序和一負荷程序組成。來自升速程序的轉速設定點被直接送往基本控制器。而來自負荷程序的負荷設定點在送往基本控制器前要受限制器的*低輸出限制。如接通了它們中的一個，疊加的控制器以同一路徑作用并超越負荷程序。 3 結論 以上各主要系統經過ABB專家的反復調試、優化，性能都已達標。經過合肥二電廠儀控人員的消化吸收，對各系統也有了比較深入的了解，在實際運行中，經過不斷的完善，這些控制系統已更加**可靠。 |
