電廠之78EDPF-NT在國電太原熱電廠

1、.; PAGE 465EDPF-NT在國電太原熱電廠#11 300MW機組DCS一體化改造中的成功應用夏 明余 康周尚周2(1.北京國電智深控制技術公司 2.國電太原熱電廠) 摘要本文介紹EDPF-NT在國電太原#11 300MW機組改造工程中的應用情況和EDPF-NT平臺上控制系統(tǒng)一體化的實現(xiàn)情況。關鍵詞改造 應用 控制 一體化改造的原因國電太原熱電廠裝機4300MW、150MW、125MW燃煤汽輪發(fā)電機組，#11 300MW機組于1991年7月投入運行，鍋爐為波蘭產(chǎn)低倍率復合循環(huán)爐，四角切圓燃燒，過熱器三級噴水減溫，再熱汽溫采用二級噴水減溫；汽輪機、發(fā)電機分別由東方汽輪機廠和東方電機廠提供

2、。制粉系統(tǒng)為直吹式，配備了5臺中速碗式磨，4臺正常運行，1臺備用，3臺電泵，2臺運行，1臺備用，2臺鍋爐再循環(huán)泵，1臺運行，1臺備用，2臺一次風機，2臺二次風機，2臺引風機，2臺二次風空預器，3臺高加，4臺低加，1臺除氧器?？刂葡到y(tǒng)，一次設備主要由波蘭生產(chǎn)，DAS為德國制造（1997年改為HS2000），MCS為波蘭組裝儀表（1998年改為HS2000）、SCS為波蘭組裝儀表、安全系統(tǒng)低旁為AV6控制系統(tǒng)，高旁，安全門系統(tǒng)為波蘭組裝儀表（1998年改為HS2000），汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)為同步器控制的液調(diào)（2001年改為新華的DEH）。由于控制系統(tǒng)為多家公司提供，且有相當部分的組裝儀表，軟硬件不通用

3、，數(shù)據(jù)無法共享，不能適應現(xiàn)代化電廠控制和信息流動的要求。組裝儀表已嚴重老化，其他設備的質量參差不齊，每年均需花費大量的人力物力進行系統(tǒng)的維護，維護費用不斷增加同時系統(tǒng)的穩(wěn)定性又大大下降，嚴重影響著機組的安全穩(wěn)定運行?，F(xiàn)有的設備技術狀況將很難甚至不可能實現(xiàn)大范圍變負荷快速調(diào)峰時的機組自動協(xié)調(diào)控制，制約著協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)水平的提高，為適應當前電力市場競爭、降低發(fā)電成本和電網(wǎng)調(diào)度對更高程度機組自動化的要求，控制系統(tǒng)進行DCS一體化改造十分必要。2003年大修，#11機組熱控系統(tǒng)進行了一體化改造，DCS采用了北京國電智深控制技術有限公司的EDPF-NT分散控制系統(tǒng)，汽輪機控制系統(tǒng)不作改造仍采用新華XDPS

4、-400控制系統(tǒng)，但實現(xiàn)兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)GPS時鐘對時且DCS與DEH時鐘同步。改造的范圍和目標 1、改造的范圍及具體配置#11機組改造從安全可靠、先進實用原則出發(fā)，以實現(xiàn)DCS一體化和全面提高機組控制性能為目標，改造包括了熱控的主要控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)：CCS、BMS、DAS、SCS、BPS、電氣ECS系統(tǒng)（包括電氣220KV系統(tǒng)監(jiān)視和6KV和380V電源的操作和監(jiān)視），原10套基地式調(diào)節(jié)儀納入DCS系統(tǒng)，取消原溫度巡測儀，溫度測點進DCS，并使用遠程I/O。原溫度變送器全部取消，DCS直接接收熱電阻，熱電偶信號。集控室內(nèi)設備全部改造，徹底地拋棄了常規(guī)儀表和盤臺，設置大屏幕顯示系統(tǒng)，三

5、臺工業(yè)電視和極少數(shù)硬接線操作按扭，及電氣專用的操作盤，配置了5臺操作員站，完全采用鼠標操作。該項目2002年3月25日簽訂合同，7月11日出廠驗收，9月12日機組一次性啟動成功。DCS改造采用北京國電智深控制技術有限公司的EDPF-NT分散控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)配置如下：系統(tǒng)配置有17對控制器（DPU）和1個與DEH通訊站。系統(tǒng)I/O點按工藝分配到各個DPU，具體如下：DPU1:#1, #2磨煤機邏輯及相應調(diào)節(jié)系統(tǒng)DPU2:#3, #4磨煤機邏輯及相應調(diào)節(jié)系統(tǒng)DPU3:#5磨煤機邏輯及相應調(diào)節(jié)系統(tǒng)油系統(tǒng)（非FSSS部分）控制DPU4:A側送風機、一、二次風機控制爐膛負壓、風量及氧量調(diào)節(jié)DPU5:B

6、側送風機、一、二次風機控制一、二次風壓調(diào)節(jié)DPU6：機爐協(xié)調(diào)控制，電氣光字DPU7:FSSS系統(tǒng)、點火程控、機爐SOE點DPU8:#1、#3給水泵DPU9： #2給水泵及鍋爐循環(huán)泵控制DPU10:給水調(diào)節(jié)及校正，部分除氧設備DPU11:旁路調(diào)節(jié)及控制DPU12:抽汽系統(tǒng)、氫、水及油系統(tǒng)控制及調(diào)節(jié)DPU13: 凝結水、低加及除氧系統(tǒng)DPU14:主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)控制DPU15: ECS系統(tǒng)及電氣SOE點DPU16: 鍋爐疏放水系統(tǒng)、給煤機拉桿門、磨消防電磁閥DPU17: 汽機疏水門、發(fā)電機溫度DPU30: 與DEH數(shù)據(jù)的通訊根據(jù)運行要求及實際需要配置了6個操作員站（包括一個大屏幕操作員站），2

7、個工程師站，1個MIS網(wǎng)關，1個歷史站，1臺激光彩色打印機，1臺激光黑白打印機。系統(tǒng)配置有1個電源分配柜；34個I/O控制柜。2、改造的目標統(tǒng)一運行人員監(jiān)控和操作平臺，遠程控制由DCS實現(xiàn)保護投入率100%，不發(fā)生設備誤動、拒動自動投入率100%，逐步投入AGCDAS測點全部投入，且信號抗干擾能力能滿足實際要求SOE安全可靠，歷史曲線便于事故分析旁路控制系統(tǒng)改造后穩(wěn)定可靠EDPF-NT系統(tǒng)的主要特點EDPF-NT系統(tǒng)是北京國電智深控制技術公司開發(fā)制造的具有全部知識產(chǎn)權的DCS，系統(tǒng)采用開放式系統(tǒng)結構、模塊化設計、軟、硬件可靈活配置、系統(tǒng)易于擴展、用戶界面友好，整個系統(tǒng)具有強大功能和高可靠性。1

8、、系統(tǒng)的先進性新結構設計：在結構設計上，率先采用端子/模塊一體化方案，省去了大量的柜內(nèi)配線 和標設工作，省去了大量預制電纜，降低了工藝復雜性，降低了工藝復雜性，提高了空間利用率，提高了連接可靠性和施工/維護的方便性。新器件：在硬件模塊上采用高性能CPU，集成在CPU內(nèi)的專用通訊處理器，實現(xiàn)了在I/O總線層的真正冗余的高速、高可靠通訊。在測量通道保護上采用高性能PTC器件，實現(xiàn)了模塊的強電保護功能。新技術：采用網(wǎng)絡流量時間片分時控制技術，提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡的實時性、可靠性。2、系統(tǒng)的可靠性1)冗余技術：電源：輸入總電源、直流供電電源冗余配置網(wǎng)絡：系統(tǒng)級網(wǎng)絡、I/O總線網(wǎng)絡冗余配置DPU：控制器冗余配

9、置I/O： 支持I/O冗余配置2)隔離技術：I/O總線隔離：I/O模塊和控制器間的通訊隔離I/O現(xiàn)場隔離：I/O模塊和現(xiàn)場信號間隔離數(shù)字/模擬隔離：I/O模塊內(nèi)部的數(shù)字電路和模擬電路隔離電源隔離：I/O模塊內(nèi)的通訊電源、CPU電源、現(xiàn)場信號激勵電源隔離3)防護技術：機械防護：采用密封封裝電磁防護：封裝采用金屬材料靜電防護：封裝采用金屬材料和接地處理強電防護：采用新型電子器件防護250VAC/DC強電3、系統(tǒng)的實用性1)系統(tǒng)功能：已經(jīng)實現(xiàn)DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH、ECS、BPS功能2)板卡種類：除通用卡件外，還具有MCS、DEH、ECS等專用卡件，RTU專用光纖模塊3)數(shù)據(jù)庫組態(tài)

10、：支持Excel表格批量組態(tài)，以及單點在線組態(tài) 4)控制組態(tài)：圖形組態(tài)，自動跟蹤（隱式跟蹤），逆運算自動完成 5)監(jiān)控畫面：多窗口、多畫面，盡顯Windows風格 6)控制算法：各種算法約70種以上，控制類算法可以自動實現(xiàn)逆運算和跟蹤4、系統(tǒng)可維護性 1)硬件免維護：硬件以封裝為單位整體維修，用戶不需分解，維護簡便 2)軟件自診斷：完整的自診斷系統(tǒng)，可診斷到卡件，在操作站上用形象、準確的圖形表示系統(tǒng)運行狀態(tài)，故障點系統(tǒng)的組態(tài)安裝調(diào)試太原第一熱電廠#12機組采用的是目前在國內(nèi)屈指可數(shù)的低倍率循環(huán)鍋爐，配直吹式制粉系統(tǒng)，控制較為復雜，與國內(nèi)鍋爐相比有特殊控制要求的設備較多，為此EDPF-NT系統(tǒng)特

11、別定制了相應的設備算法，通過現(xiàn)場應用取得了很好的效果。在旁路控制系統(tǒng)中采用EDPF-NT系統(tǒng)閥門控制卡（VC）對蘇爾壽AV6系統(tǒng)的各閥門的電液伺服閥直接進行控制，通過對VC卡軟件的特殊改進，取得了非常滿意的效果。在本系統(tǒng)中充分利用遠程I/O技術，在以前僅完成監(jiān)視功能的基礎上，實現(xiàn)了磨煤機拉桿門、鍋爐和汽機疏水門的遠程操作與控制。國電太原熱電廠#11機組熱控系統(tǒng)的一體化改造是在20003年7，8月份大修期間進行的，系統(tǒng)共配置了模擬量 1936 個，開關量 5016 個，系統(tǒng)總點數(shù)近30000點，系統(tǒng)調(diào)試的工作量巨大。此次DCS改造準備時間短，而且大修過程中出現(xiàn)電纜重新敷設，造成機組啟動前的調(diào)試時

12、間只有15天左右，如此短時間的調(diào)試卻保證了機組順利啟動，啟動后未出現(xiàn)設備誤動，拒動等不安全現(xiàn)象。如此良好的調(diào)試效果是同EDPF-NT系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性分不開的，但更為關鍵的是組態(tài)的嚴謹，圖紙的完備，靜態(tài)調(diào)試的認真細致。EDPF-NT分散控制系統(tǒng)是基于WINDOWSNT的開放式的控制系統(tǒng)，界面和操作風格同WINDOWS系統(tǒng)一致，DPU組態(tài)是用LOOP圖和LADDER圖的方式實現(xiàn)的，每個DPU可以定義99個LOOP圖（MCS），999個LADDER（SCS），999個 TEXT算法。組態(tài)時有一個將SAMA圖轉換為上述組態(tài)圖的過程，要求組態(tài)工程師必須認真準備SAMA圖，嚴格數(shù)據(jù)庫點的編碼規(guī)則，因而

13、大大減少了組態(tài)出錯的機會。同時EDPF-NT提供了調(diào)試工具LLTTUNER工具軟件，正因為EDPF-NT系統(tǒng)的這些特點，使得調(diào)試工作出錯少，發(fā)現(xiàn)問題迅速。以下就系統(tǒng)的調(diào)試工作進行介紹。1、系統(tǒng)組態(tài)2003年的“非典”使得DCS的改造又艱難了許多，本來DCS改造的組態(tài)國電太原熱電廠熱工人員將全過程、全方位地參與，但由于“非典”，只能由國電智深工程師單獨完成。由于嚴格了技術準備，加強了技術聯(lián)絡，系統(tǒng)在出廠前進行的各項功能測試和嚴格的質量驗收，確認組態(tài)工作完成良好，是高水平的，硬件配置合理，高質量的系統(tǒng)配置和組態(tài)為一次啟動成功奠定了堅實的基礎。2、系統(tǒng)安裝EDPF-NT系統(tǒng)的安裝較國電太原熱電廠原來

14、安裝上海新華XDPS-400和北京和利時MAX系統(tǒng)簡單，且容易實現(xiàn)，尤其是系統(tǒng)接地機柜可直接與底座焊接，只要保證接地電阻即可。機柜受電前嚴格按照DCS系統(tǒng)機柜受電方案嚴格進行復查，保證了機柜受電一次成功。3、SCS調(diào)試DCS改造后，SCS系統(tǒng)所有設備的操作均可在CRT的軟手操上完成；軟手操器除完成設備的啟停/開關操作外，還具有必要的操作提示功能。SCS系統(tǒng)除完成各設備的單操及連鎖邏輯外，還完成對子組的順序啟?？刂?。在SCS的調(diào)試中，為確保#11機組DCS改造的圓滿完成，對SCS大修的所有組態(tài)和圖紙進行了校核，并一方面專人負責對SCS進行了靜態(tài)測試，保證了設備輸入輸出信號的正確，保證設備單操功能

15、正常，另一方面是檢查、試驗保護、連鎖、允許邏輯正常。由于EDPF-NT系統(tǒng)的組態(tài)嚴格，圖紙齊備，機柜受電后的靜態(tài)調(diào)試很順利，未發(fā)現(xiàn)大的問題，在設備實際試運時，各設備啟停正常，允許，連鎖正常。4、BMS調(diào)試BMS在保證原功能的實現(xiàn)外，還增加了MFT、OFT首發(fā)記憶，在調(diào)試過程中，個別SOE不記憶，檢查發(fā)現(xiàn)是由于在建立數(shù)據(jù)庫時，數(shù)據(jù)庫項有錯位所致，對數(shù)據(jù)項進行了修改，故障排除。在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)報警信號無規(guī)則，級別混亂，對事故分析很不利，對其進行了分級歸類；由于油槍有4種，且差別較大，對油槍進行了重新組態(tài)。5、系統(tǒng)功能測試為確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，對系統(tǒng)的電源、DPU、卡件進行了測試，在測試中發(fā)現(xiàn)DPU電源空

16、氣開關配置偏小，進行了更換，DPU掉電調(diào)整門不保位，對調(diào)整門組態(tài)增加掉電保護功能，滿足了現(xiàn)場的保位要求。6、旁路控制系統(tǒng)調(diào)試旁路控制系統(tǒng)的自動運行是提高機組整體自動化運行水平的標志，是實現(xiàn)主汽壓力全程自動控制中機組啟動階段的主要手段，也是機組停機過程中，保證機組安全的有效手段。11#機組DCS改造過程中，將旁路控制系統(tǒng)納入DCS，操作的閥門有高壓旁路門、高旁減溫門、再熱器安全門、低壓旁路門、低旁減溫門、高旁噴水總門，控制方案在原設計的基礎上，重點考慮在機組的全過程與MCS配合完成主汽壓力的全程控制和機組的甩負荷控制。7、MCS調(diào)試 在機組啟動過程中不斷調(diào)試，不斷投入，與機組啟動同步投入了低旁、

17、安全門、除氧器水位、汽水分離器水位、潤滑油溫、吹灰器壓力自動，于9月10日又將減溫、高加自動投入運行，又于9月30日前，將爐膛負壓、二次風壓、一次風壓、磨煤機自動調(diào)試完成，爐膛負壓、二次風壓投入運行，緊接著對氧量控制和CCS進行了調(diào)試和投運，到目前#11機組自動投入率已達到100%。至此在系統(tǒng)功能上，保護隨機組啟動同步全部投運，投入率100%；自動投入率已達100%。EDPF-NT系統(tǒng)所具有的性能和特點在#11機組的運行中得到了充分的體現(xiàn)和證明，特別是對于11#機組，燃燒系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)的自動控制和機爐協(xié)調(diào)一直沒有正常投運，此次DCS改造，也對測量信號（如：風量信號）和一次控制設備（如

18、：送、引風機導葉，制粉系統(tǒng)風門，給煤機控制裝置等）進行徹底的檢查、改進，使其滿足所有自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)良好投運的要求，DCS優(yōu)勢功能的發(fā)揮有了堅實的基礎，整個控制系統(tǒng)改造的目標全部實現(xiàn)。電廠對EDPF-NT系統(tǒng)運行評價自2003年9月1日開機以來，機組運行情況正常，控制系統(tǒng)穩(wěn)定，整個調(diào)試期間未發(fā)生過由于系統(tǒng)或調(diào)試原因引起的設備誤動，拒動故障。EDPF-NT系統(tǒng)在#11機組上安全，穩(wěn)定運行雖然只有半年多的時間，但從整體上看，#11機組DCS改造是非常成功的，為#11機組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行奠定了堅實的基礎。用EDPF-NT系統(tǒng)閥門控制卡（VC）對蘇爾壽AV6系統(tǒng)的各閥門的電液伺服閥直接進行控制，完整實現(xiàn)旁路控制的各項功能，簡潔可靠。用遠程