合肥第二发电厂350MW机组DCS控制系统 - 文章

合肥第二发电厂350MW机组DCS控制系统

作者：合肥第二发电厂张和平

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中外合资合肥第二发电厂2×350MW机组，主体工程通过国际招标由德国ABB公司总承包。锅炉由哈尔滨锅炉厂制造，汽轮机、发电机均由ABB生产，DCS控制系统采用ABB公司的Procontrol P集散控制系统。

Procontrol P是ABB公司推出的集散控制系统，它是数字式过程控制系统(DCS)，是PRO（cess）－过程、Control－控制和P(rogrammable)－可编程的组合缩写。Procontrol P系统的技术特点：

(1) 技术性能：最显著的区别于其它DCS控制系统的特点，就是每个工作站并没有集中的CPU控制单元，而是将控制逻辑分散到不同的模件之中，每块模件都能具有CPU单元，能够实现相关的控制，系统具有的信号处理、数据传输、监视功能和开关量控制、模拟量控制、工厂管理、保护、操作员监视和控制功能等都是分散到不同的各个模件之中，所以Procontrol P控制系统具有较为严格意义的分散控制；

(2) 可靠性、经济性和有效性：控制系统中主要过程以冗余方式配置，对隔离输入、隔离处理和隔离输出做备份处理；

1 Procontrol P 集散控制系统的组成

1.1 网络结构图及硬件组成

Procontrol P是由过程级网络和管理级网络组成的两级网络集散控制系统。过程级网络采用冗余的光纤通信FDDI（Fibre Distributed Data Interface）总线，各个过程站连在FDDI总线上，进行数据采集和控制任务。过程站通过总线与各个管理工作站交换信息。管理级网络采用的是以太网，网上挂有服务器、工作站、打印机等设备。服务器和工作站协同工作，实现过程的监视、控制、报警、信息的管理和维护工作。

图1 Procontrol P控制系统结构示意图

1.2 EDS(Engineering Documentation and Service)系统

EDS工程、文件和服务系统。EDS系统生成与编辑控制功能图，描述模件所实现的功能；将维护测量与驱动的数据输入到系统中；打印功能图和文件。

1.3 PDDS(Programming、Diagnosis and Display System)系统

PDDS编程、诊断和显示系统：用来设定、修改、试验和显示二进制、模拟量控制结构和分配列表；设定参数和限制值；显示当前信号值；模拟信号、故障诊断、对EPROM进行编程等，PDDS还能通过总线下载由EDS创建的所有列表到模件。

1.4 CDS（Control Diagnosis System）系统

CDS控制诊断系统：CDS自动为已连接的Procontrol-P系统提供进行配置，它收集控制系统的所有诊断信息并提供系统状况、诊断图象的显示，例如：CDS可以诊断模件的工作状态，并提示各种诊断信息。还可以调用帮助文本获得消除各种故障的建议。

1.5 PMS(Plant Management System)系统

PMS电站管理系统：具有采集总线数据、过程信息调用存档、过程分析、应用性能计算等功能。

1.6 POS（Process Operator Station）站

POS过程操作员操作站：主要目的是过程控制，另外还有采集、记录、存档和显示、拷贝等功能。

1.7 MMI(Man Machine Interface)人机接口。

MMI人机接口：是电厂过程监视和控制的有效工具，MMI遵循了使用总貌来监视过程；在模拟图上监视和控制当前状态，对任何活动进行在线确认；以及快速定位，对提供的信息给出相关的说明，对可能发生的临界状态的点显示其趋势和报警。

2 主要过程控制系统

2.1 锅炉保护系统

合肥第二发电厂锅炉是由哈尔滨锅炉厂制造的自然循环汽包炉，制粉系统有三台美国进口双进双出SVEDALA直吹式钢球磨。锅炉保护系统主要功能有：炉膛吹扫、油燃烧器管理、煤燃烧器管理、火焰检测、主燃料跳闸（MFT）、减负荷（R.B）控制、联锁与报警等，其中主燃料MFT由18个条件组成：⑴两台送风机全停；⑵两台引风机全停；⑶MFT紧急跳闸按钮按下；⑷汽包水位低；⑸汽包水位高；⑹炉膛压力低；⑺炉膛压力高；⑻总风量小于25％；⑼全炉膛无火；⑽失去主燃料；⑾油燃烧器两台点火失败；⑿失去火检冷却风；⒀汽轮机紧急跳闸；⒁失去所有给水泵；⒂只有煤层运行时，两台一次风机全停；⒃过热汽温高；⒄再热汽温高；⒅再热器失去保护动作。这些条件中任一满足就触发MFT动作，MFT动作后首出原因指示，指示导致MFT的根本原因，同时封锁其它随后跳闸信号条件，首出条件只有在炉膛吹扫完成时才被复位。锅炉保护采用三通道保护，信号的采集和命令的输出都采用三取二，三通道中有两个通道MFT动作，锅炉就发出MFT动作。

锅炉保护系统是做为DCS系统的一部分,在Procontrol P中锅炉保护是由Procontrol PF来实现的，这里的“F”是“FAIL－SAFE”的简写，表示失电安全的意思。该保护采用“反逻辑”设计，正常运行时所监控的设备接点闭合，产生逻辑“1”信号，动作设备得电打开；故障时所监控的设备接点打开，产生逻辑“0”，保护动作，动作设备失电关闭，锅炉跳闸。这种设计使系统在失电时，锅炉保护跳闸，保证机组的安全性。

锅炉保护系统的硬件组成及功能：

锅炉保护系统采用“三取二”逻辑，从每个信号的采集、逻辑判断、到跳闸出口均为“三取二”。保护柜由CHE01、CHE02和CHE03柜组成。每个保护柜都由两块通信模件88TK50与系统总线连结，进而与另两个保护柜及整个电厂监控系统相连，实现数据、信号的相互传递。每个保护控制柜内主要有以下模件组成：

(1) 83SR04／1411

起保护逻辑组成、保护自检、状态反馈及命令输出等作用。它在功能上分3个功能块：SRA用于开关量信号的输入、输出；SRV用来组成保护逻辑；SRU用于自检。

(2) 81EA04／R1210

是用于模拟量信号的采集，输入通道由高阻仪用放大器形成并用400阻抗相互隔离。在模件中每一个输入用50电阻将输入电流转换成电压，经隔离放大器连接到多路放大器或者将16路经隔离放大的信号仪次送到输入放大器，放大后由模／数转换器转换成数字信号，最后以电报形式经站总线传送到系统总线，供各监控部分取用。

(3) 89XV01／R0100

是电源模件，给模拟量采集信号供电。

(4) 81AR01／R0100

是继电器模件，以硬接线方式输出保护信号。

2.2 协调控制系统

机组正常运行方式有协调汽机跟随、协调锅炉跟随、汽机跟随、锅炉跟随四种方式，一般情况下采用协调锅炉跟随方式。

图2 协调控制系统框图

(1) 协调汽机跟随方式：机组负荷要求的前馈信号同时送到锅炉燃烧设定值和汽机主汽压力设定，使二者处于严格协调之中。机组负荷指令经过负荷动态模型，做为负荷控制器设定点，负荷控制器加上负荷前馈信号指令到锅炉主控，由锅炉燃烧控制负荷；远方指令经过主汽压力动态模型到汽机压力控制器，由TURBOTROL－6（TT－6）中的压力控制器控制汽轮机进口调阀控制主汽压力。

(2) 协调锅炉跟随方式：机组负荷指令经过负荷动态模型到汽机负荷控制器，由汽机控制机组负荷；机组负荷指令同时经过压力动态模型，做为压力控制器设定点，压力控制器输出指令加上负荷指令前馈信号送到锅炉主控，由锅炉燃烧控制主汽压力。

(3) 汽机跟随方式：由TURBOTROL－6（TT－6）中的初始压力控制器控制汽轮机进口调阀，以保持所要求的主汽压力。压力设定值等于切换到“汽机跟随”方式之前的实际主汽压力，此后该设定值可由操作员在汽机压力手动设定站上进行设定。

(4) 锅炉跟随方式：锅炉指令由UCS中主汽压力控制器确定，其设定值由操作员在POS站上手动设定，由TURBOTROL－6（TT－6）中的压力控制器控制汽轮机进口调阀，以保持所要求的所需要的负荷，电量负荷设定值也是由运行人员进行手动设定的。是一种锅炉调压、汽机调功的传统方式。其中汽机和锅炉控制器是相互独立工作，协调工作由运行人员来完成。

2.3 汽机控制系统

汽轮机控制器Turbotrol 6是ABB公司电子控制器系统的最新产品，采用模块化原理，实现冗余，具有控制方式根据运行条件自动切换，自动升速和加负荷，干扰时自动限制作用以及热应力的计算等功能。Turbotrol 6由以下四个主要模块组成：基本控制器、自动控制器、阀门定位器和标准化的接口。

两个基本控制器是设计用于手动操作。它们含有汽轮机的安全手动操作所需的全部功能。主要的设定点为转速及阀门开启位置可以手动设定，而在正常运行中这些设定点是由自动控制器给出的。两个基本控制器的结构完全相同。只需一个供汽轮机运行，而另一个备用。如控制器在运行中失效，备用控制器作用，这时可以对有故障的控制器进行修理，而无需停运汽轮机。在自动控制器功能有干扰时，控制可以平稳地转移给基本控制器，基本控制器继续安全地控制汽轮机运行。基本控制器主要由一转速控制器和阀位控制器组成。

自动控制器是一个较高层次的控制器。设计用于程序自动升速、自动加减负荷、初始蒸汽压力控制、负荷控制、协调的负荷控制等功能。自动控制器主要是由一升速程序和一负荷程序组成。来自升速程序的转速设定点被直接送往基本控制器。而来自负荷程序的负荷设定点在送往基本控制器前要受限制器的最低输出限制。如接通了它们中的一个，叠加的控制器以同一路径作用并超越负荷程序。

3 结论

以上各主要系统经过ABB专家的反复调试、优化，性能都已达标。经过合肥二电厂仪控人员的消化吸收，对各系统也有了比较深入的了解，在实际运行中，经过不断的完善，这些控制系统已更加安全可靠。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/6/2005)


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