DCS在機組改造中的應用

　　大唐國際北京高井熱電廠3號機組為1968年投產的100MW機組,鍋爐為哈爾濱鍋爐廠的高壓燃煤鍋爐,最大連續蒸發量為410t.h。汽輪機為單軸、雙缸、單抽凝汽式機組,汽機主汽閥前額定壓力為8.83MPa汽機主汽閥前額定溫度為535℃。發電機為氫冷式發電機。
1　改造前的機組運行情況
　　高井熱電廠3號機組為20世紀60年代投產的機爐集中控制的燃煤機組,熱控設備較陳舊落后,控制室設計立屏和控制臺,控制設備多,并且大多為手動控制,勞動強度大。系統數據采集記錄的功能有限,不利于機組的集中監控和對運行工況的分析,并且隨著電網對熱工控制儀表技術和電廠自動化水平要求的提高,特別是一次調頻和AGC的要求,原有的常規儀表已經遠遠不能滿足機組安全可靠經濟運行和在線狀態分析的要求。
2　改造后的控制系統組成
　　鑒于上述原因,大唐公司及該廠領導決定對3號機組進行DCS及DEH改造,經過認真選型,確定DCS控制部分采用和利時公司新一代的MACS2.控制系統,DEH采用哈爾濱汽輪機廠的高壓抗燃油控制系統。改造后機組將實現如下功能。
2.1　機組運行方式
　　機組具有一定的調峰能力。機組非采暖期主要承擔基本負荷, 并具有一定的調峰能力（100%～ 40%范圍）。采暖期滿足供熱負荷要求。
　　機組能在冷態、溫態、熱態和極熱態等不同工況下啟動。
　　機組應能滿足鍋爐不投油最低穩燃負荷不大于40%B2MCR 條件下, 長期安全穩定運行的要求。
2.2　自動化水平
　　在集中控制室內,以彩色CRT和鍵盤.鼠標為機組主要監視和控制手段,同時配以少量必要的常規儀表和后備手操,當DCS局部故障時能維持機組穩定負荷下短時安全運行或安全停機,以待排除故障。除啟停階段的部分準備工作需由輔助運行人員在就地手動進行外,機組的啟動、停止、正常運行和異常工況處理均在單元控制室內根據CRT操作指導,由運行人員完成,其中機組的調節、保護及順序控制應由DCS自動完成。
2.3　集中控制室
　　3號機組控制室與4號機設一個單元控制室。在單元控制室布置了機組的爐、機、電控制盤;控制盤上設置有熱工信號光字牌、爐膛火焰監視電視、汽包水位電視和電接點水位計等設備。在控制盤前面布置機組的DCS操作員站的彩色屏幕顯示器（CRT）鍵盤.鼠標及鍋爐、汽機、發電機緊急停機、油泵啟動、真空破壞門、緊急放水門和鍋爐安全門等按鈕。
2.4　DCS 的主要功能與規模
　　DCS改造范圍覆蓋機爐控制及電氣輔機控制、電氣模擬量和電氣開關量狀態采集,系統分為DAS、SCS、MCS、FSSS;DEH系統包括汽輪機調門控制、超速保護和汽輪機保護系統（ETS）,共5個操作員站、一個工程師站、一個通信站、個控制站,AI共805點,AO共99點,DO共793點,DI共1300點。
　　并且通過通信站實現了DSC與廠化學、MIS系統、熱網加熱站的通信。
3　改造方案的具體實施
3.1　數據采集（DAS） 系統
　　包括所有主、輔機如壓力、溫度、電流等信號的采集處理（輔機電流信號考慮到系統的完整性,部分加入SCS系統）。DAS系統具有如下功能:顯示機組所有參數的當前值和狀態,有參數的報警、記錄、提示和打印,主要參數的事實曲線顯示和打印,SOE點的記錄、提示與打印,事故追憶和打印,報表的生成和打印,二次計算和性能計算等功能。
　　改造后的機組實現了事故追憶的全程管理和查詢, 為在事故發生以后還能夠提供多種有效的手段, 展開事故調查分析, 為及時準確地查明事故原因起到了極大的作用。
3.2　鍋爐爐膛安全監視（FSSS）
　　拆除原滅火保護主機,12個煤火檢及6個油火檢信號經數據采集分別進入相應的放大器板件進行信號放大處理作為火焰監測及爐膛無火判斷用,將危險進行分散。引、送風機停運和爐膛壓力高信號也都做了分散處理,將信號分布在不同的板件上。FSSS系統設計了爐膛滅火保護、主燃料失去、爐膛負壓保護、吸送風機跳閘和水位高等保護、首出記憶、爐膛吹掃管理和燃油控制以及高能點火控制等功能,實現了爐膛燃燒及保護的控制管理。
3.3　順序控制（SCS）
　　SCS 系統覆蓋了機爐輔機的啟停控制、電動門和遠操門的控制及聯鎖保護, 以及電氣設備的控制, 并對所有設備的狀態檢測及對設備的操作進行記錄。
3.4　模擬量控制（MCS）
　　根據該廠的實際情況,MCS 系統共設計10多套自動調節系統, 所用過程量均采用三取二或二取平均, 且經過不同卡件采集, 大大增加了自動控制系統的可靠性。所有自動系統均可以實現手自動無擾切換。
3.5　DEH 系統
　　此次改造的汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司生產的C100213.24.535.535型、二缸二排汽抽凝式汽輪機。與該機組配套的數字電液調節系統（DEH）液壓部分采用了高壓抗燃油裝置,工作壓力為12～14MPa;電子部分采用北京和利時公司開發的MACS2II分布式控制系統,控制站采用冗余配置;對重要的模件冗余配置。每個調節閥配備一個獨立的伺服執行機構;高.中壓自動關閉器采用了開關式高壓抗燃油機構;保護采用OPC超速保護和AST跳閘裝置,保留傳統的透平油危急遮斷裝置,并通過薄膜閥與高壓抗燃油系統相連。實現高壓抗燃油型DEH的全部功能。并且對于重要的信號采取硬接線的方式,大大提高了系統的可靠性。
4　改造后的效果
　　此次改造,取得了一次上電成功、一次點火成功、一次開機成功、一次并網成功的好成績。機組自2003年11月7日正式啟動運行至今,DCS、DEH系統運行穩定良好,一次調頻、MCS系統和各保護、聯鎖回路均投入且運行良好,為機組的安全提供了很好的保障,同時大大提高了機組的自動化水平,大大減輕了運行人員的勞動強度。將為該廠的熱電聯產創造出更大的經濟效益。同時也對熱工的維護人員提出了更高的要求。