XDPS系统在电厂辅助系统控制中的应用———XDPS系统在电厂辅助系

1、前 言
    随着DCS系统的飞速发展，国内外各个厂商的DCS系统已在国内许多电厂得到广泛应用。目前分散控制系统的应用已进入成熟期，新华公司XDPS系统的功能覆盖面，已经从传统的CCS、FSSS、SCS、DAS、DEH、MEH子系统，扩展到ECS、ETS、BPC、公用系统等子系统，并进一步覆盖了定排程控、吹灰程控、输煤程控、循环水泵房控制等辅助系统的控制。
    潍坊电厂自1999年11月采用XDPS-400分散控制系统对#2机组进行彻底改造后，从中积累了丰富的经验。为了进一步提高机组的整机自动化水平，潍坊电厂相继采用XDPS-400分散控制系统对输煤程控，#1、#2密相正压气力输灰，灰水程控，空压机房，燃油泵房等辅助系统进行了DCS改造，并得到了很大成功。使潍坊电厂辅助控制系统的自动化水平又上一个新台阶，确保了机组的安全经济运行。
2、XDPS系统在电厂辅助系统控制中应用的可行性及必要性
2.1 应用的必要性
    由于辅助控制系统的投入不足，使得系统经济性及减员增效难以实现，只有采用技术进步的办法，使电厂的经济效益得以提高。
    采用XDPS系统对电厂辅助系统进行控制，可实现全厂辅助控制系统的联网及集中控制；可与主机DCS系统和MIS（SIS）系统联网；对改造机组可在不影响运行的条件下，增加少量投资即可实现控制系统的联网；可实现最大限度的减员增效；减少备品备件种类及数量，从而减少资金积压；对新建机组可减少资金投入；减少培训投入等。
    为了进一步提高电厂的劳动生产率，节能降耗，降低成本，很有必要对辅助系统的控制系统进行DCS改造。
2.2 应用的可行性
    八十年代末以来，我国引进或开发的辅助控制系统中主要采用PLC加上位机控制技术，经过近十年的运行实践，目前已基本在全国推广开来。但近十年来，计算机技术、通讯技术、网络技术也有了新的飞速发展，人们也在考虑如何将这些先进技术应用在辅助控制系统中，以进一步提高电厂的控制水平及管理水平。PLC加上位机控制技术解决了独立系统运行的安全及可靠性，但独立且分散的控制系统必然使用较多的运行维护人员，而且也暴露了诸如联系不方便，备品备件种类多，难于管理及设备投资大等缺点。
   XDPS系统是最近几年被广泛应用的DCS分散控制系统，它的硬件及软件系统功能稳定，应用方便灵活，系统可靠性高，具有很强的可扩展性，在电厂主机系统的控制中被广泛运用。XDPS-400系统从性能价格比上看，优于PLC系统；从市场上看，提高经济效益及劳动生产率不仅是企业的需要，也是当今电力系统改革的必然方向，作为企业应从此角度积极推进辅助系统采用DCS技术的应用及推广，使之在市场竞争中处于有利地位；从技术上看，大机组辅助系统的控制已基本成熟，加上先进的网络、计算机、通讯技术等的高速发展，为辅助系统采用DCS系统的推广及应用奠定了坚实的基础。
3、XDPS系统在潍坊电厂辅助系统中运用的实例
3.1  输煤程控系统改造
3.1.1 改造前设备状况
    山东潍坊发电厂一期工程输煤控制系统投产于1993年9月。主要由控制操作台、集中控制屏以及大量按钮、开关组成。设计全部为电气硬接线方式，控制系统的人机操作界面全部使用硬手操，控制盘面保留大量的常规按钮、指示灯，报警显示光字牌，系统的联锁保护逻辑由电气硬接线实现。由于设计水平较低，操作盘面既保留系统模拟图，又嵌入系统设备的操作按钮、设备状态指示灯，致使操作盘面布置复杂，设备维护量较大。各设备连接信号均由硬接线实现，系统接线复杂，设备故障点非常多。各种保护投入较少，系统检测的信息量少，给检修及运行人员对设备的维护及操作带来了很大困难。
3.1.2 系统改造情况
    输煤程控改造后实现了DCS系统集中控制方式。运行人员在控制室内能对整个工艺流程进行集中监视、管理，实现全系统设备的启动、停止、运行监控、自动顺序控制。采用CRT操作站作为操作员人机接口站，通过CRT画面和鼠标对整个工艺过程进行监视和控制，不再设常规模拟屏和操作盘。所有运行参数、报警信息以及设备运行状态可定时或随时打印记录，可以根据实际需要产生统计报表和运行定期报表。
    整个系统配有两台操作站，其中一台兼做工程师站，另一台兼做历史数据站，采用新华OEM工控机， 21英寸彩色显示器，配置一台HP激光打印机作为系统打印机。工程师站用于开发用户应用程序，下载到操作站和过程控制站（或DPU）中，在完成软件开发后，通过密码权限的设置可作为操作站使用。操作站用于监视和控制整个工艺生产过程。
    过程控制站配置两对DPU，各对DPU控制范围按照功能进行了划分，具体分为两部分：上煤部分和配煤部分，相应控制范围是：1号DPU控制从翻车机煤斗叶轮给煤机到煤场、圆筒仓的所有设备。2号DPU控制从圆筒仓叶轮给煤机到9号皮带煤仓间犁煤器所有设备。使两部分功能相对对立，互不影响，便于部分停运检修。为了优化系统减少设备投资，在原刮板给煤机层增加一个远程I/O站，收集8-9号皮带以及煤仓间犁煤器等附属设备的输入信号，并输出控制8-9号皮带以及煤仓间犁煤器等附属设备。该远程I/O站配置两块BC-NET卡件，采集、接受远程I/O站所有控制信号，利用光缆在远程站与集控室DPU之间进行数据传输。
    对整个系统所有的开关量输入信号（包括备用输入）全部使用中间继电器隔离，将控制系统和外设隔离，有效的克服了长距离电缆信号传输的信号干扰。极大的提高了系统设备的安全可靠性。系统两路总电源通过隔离变压器与输煤主电源实现隔离，防止了主系统对控制设备的电气干扰。
    系统改造后，控制系统稳定可靠，保证了机组用煤正常的供应。
         
3.1.3 改造中遇到的问题及解决方法：
     由于是旧系统改造，控制电缆多数采用原来的旧电缆，信号干扰较严重，但输入信号均采用继电器扩展隔离的方法，很大程度的减小了这方面的影响。
     在调试过程中发现，皮带的"跑偏、皮带打滑"信号经常误发，造成设备误动作，严重影响设备的可靠运行。为了避免此中问题的发生，我们在皮带的操作面板上增加了一个"屏蔽"按钮，让运行人员根据情况选择是否投入两个信号的保护，如果不需要，就"屏蔽"；如果需要，就不"屏蔽"。
3.2 #1、#2密相正压气力输灰系统改造
3.2.1 改造前设备状况
    潍坊电厂原输灰系统是用水将电除尘落下的灰带到灰浆池，再通过灰浆泵将灰浆打倒浓缩池，然后再用柱塞泵将灰浆打倒灰场。以上整流程均采用人工盘台操作，控制功能低下，自动化水平低，运行人员的劳动强度大，并且将灰浆送到灰场，既浪费了厂用电，又浪费了大量水利资源。
3.2.3 系统改造情况
    在原水力除灰系统仍然保留的基础上，重新安装一套除灰系统，该系统采用国家电力公司电力建设研究所研制的双套管密相气力输送系统，通过压缩空气将省煤器和电除尘器灰斗收集的飞灰用双套管输送系统输送到厂内灰库，实现飞灰的再利用。系统的原理是在输灰管内上方附设一根辅助空气管，在辅助空气管上每隔一定距离设置一个开口，在开口中安装节流板，飞灰在输送气的作用下，以较低的速度向前运动。当管内飞灰沉积时，输送空气从辅助空气管中流过，并在开口处喷出，扰动沉积下的灰，将积灰扰动吹散，使飞灰继续向前输送。
    每台炉采用一套双套管气力除灰系统，每套系统通过两条输灰管道将粉煤灰输送到厂内灰库，其中一电场通过一条DN200+ DN250输灰管道，二三四电场通过一条DN150+ DN200+250输灰管道。在原灰库和细灰库的输灰管上设有气动管路分路阀，通过该阀门实现原灰库和细灰库之间的切换。每台炉的一套双套管输送系统共分五个单元，定义如下：
    ●一电场1单元：一电场1#、2#、3#、4#压力输送罐（上位机显示：一单元）
    ●一电场2单元：一电场5#、6#、7#、8#压力输送罐（上位机显示：二单元）
    ●二、三、四电场 （上位机显示：三、四、五单元）
    潍坊电厂2台300MW机组，1、2号机组电除尘内旁通密相正压气力输灰控制系统（干灰控制系统）采用上海新华公司的XDPS-400，这是XDPS-400在300MW机组密相正压气力输灰系统的首次应用。#1机组输灰控制系统已运行近一年的时间，系统运行良好。
    系统改造完毕后，对收集的干灰进行了充分利用，创造了很大的经济效益。将老系统停运，节约了大量的水利资源。
         
3.2.3 改造中遇到的问题及解决方法：
    该系统投入运行后，由于XDPS-400系统不论从硬件还是从软件上来看，日见成熟，再加上维护人员对这套系统已非常熟悉，因此控制系统未出现过较大故障。
3.3 空压机房及燃油泵房系统改造
3.3.1改造前设备状况
    空压机房及燃油泵房设备在改造前，均不能从集控室进行设备操作，只能通过电话询问就地值班人员设备的运行情况，使集控室运行人员不能够第一时间掌握两系统内设备的运行状况，一旦发生故障，不能及时采取措施，减小故障的影响面，是机组运行的一大隐患。
3.3.2 系统改造情况
    空压机房内设备是在#1机组DCS改造时纳入XDPS系统的，它与燃油泵房内设备公用一个DPU。两台机组均正常运行时设备的操作在#1机组OPU站实现，由#1机组运行人员对两系统内的设备进行监控。当#1机组检修时，公用系统的操作与监视可通过#1机组的网关机来切换至#2机组来进行。网关机是DCS系统的组成部分，是相当于一个虚拟DPU的一台工作站。它通过网络把#1、#2机组联系起来，可实现公用系统的数据共享。通过设置密码可进行相应操作，可设立级别进行主从跟踪。
    空压机房内设备在#1机组DCS改造时已改造完毕，其配置与#1机组DCS系统的配置相同，信号的传输是通过硬接线来实现的。燃油泵房内设备是在2003年6月份进行的改造，由于燃油泵房位置较远，同输煤程控系统相同在燃油泵房处增加一个远程I/O站，用于采集就地设备及测点的反馈信号，接受来自集控室DPU的操作指令，信号传输是通过光缆来实现的。燃油远程工作站系统配置图见下图：
3.3.3 改造中遇到的问题及解决方法：
    在2003年5月份#2机组升级改造中，由于实现了#1、#2机组联网，在利用新华控制有限公司配备的软件对OPU、ENG、HSU等设备进行传输数据时，经常发生错误。经检查发现，由于#1、#2机组设备名称相同，所以在传输数据时发生错误。发现此问题后，联系厂家对系统进行了改动，在#1机组网关机上设置了权限密码，杜绝了此类问题的发生。
            
4、结 论
    XDPS系统在潍坊电厂以上四个辅助系统的成功应用，表明用先进、成熟、可靠的技术来实现更新换代是时代发展的必然趋势。对电厂辅助系统采用DCS技术，将使辅助系统的监控水平逐步赶上主系统的监控水平，摆脱了以往电厂中辅助系统控制技术落后于主系统的现象。潍坊电厂两台300MW机组的主系统也是采用XDPS-400系统，这样就给潍坊电厂全厂控制系统联网，实现真正意义上的数据共享奠定了基础。所有的辅助系统及主系统采用统一的技术、统一的控制手段，可极大地方便电厂运行和检修人员，减少备品备件的品种和数量。辅助系统采用DCS技术，在主控室实现对各辅助系统的监控，可节省运行人员的大量工作，极大地提高电厂的劳动生产率，实现减员增效的目标。