合肥二电厂350MW机组分散控制系统的特点———合肥二电厂350MW机

　
  摘　要　介绍了合肥二电厂使用的PROCONTROLP分散控制系统的结构、特点和实现的功能。
关键词　分散控制系统　结构　特点　功能
  
0　引　言　　
  　　合肥二电厂有350 MW燃煤发电机组2台，选用哈锅厂HG1 156／17．4－YM1型自然循环汽包炉、配3台双进双出钢球磨和正压直吹式制粉系统，汽轮机、发电机均由德国ABB公司生产。
　　机组控制系统为德国ABB的PROCONTROLP分散控制系统，完成对机组的数据采集、自动调节、顺序控制和联锁保护等功能，并包含了对部分电气系统的监视、操作和控制。
  1　系统概述
  1．1　系统结构
　　PROCONTROLP是PRO（cess）CONTROL和P（rogrammable）的组合，即可编程过程控制系统。这是ABB公司于近年推出的数字式过程控制系统，功能丰富且可靠性高。
　　PROCONTROLP系统是由过程级网络和管理级网络组成的2级网络集散控制系统。过程级网络采用光纤通信的高速远程总线，即FDDI总线（Fibre－optic Distributed Data Interface），由FDDI总线将分布于现场的各个过程站连接起来。为保证过程级网络的可靠性，远程总线配置成冗余方式，FDDI传输速度为100 Mbit／s。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，以太网数据传输速度为10 Mbit／s。管理网上的服务器、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。2级网络之间通过接口模件（87TS50，87TS01）和服务器连接，以实现信息交换。
    系统结构示意图见图1.
  
  
1．2　系统硬件
　　主要包括：工程、文件和服务系统EDS，EDS服务器，过程操作站POS（1～6），POS服务器OMS1，OMS2，厂管理系统PMS，控制诊断系统CDS，值长站SHIFT ENGINEER，事故追忆站MIPSSY，在线寿命计算系统OPTIMAX，网络控制器PDC，路由器HUB（1～5）以及机柜等。其中主要机柜及其功能如表1所示。
  
  
  
1．3　系统软件
　　采用UNIX，NT操作系统和ORICLE数据库等基础软件，通过EDS（POS）Application Software等ABB自行开发的应用软件，实现整个PROCONTROLP系统的运行、组态和管理。
  2　系统优点
  2．1　开放性
    PROCONTROLP系统是开放型控制系统，主要体现在：在通信硬件中采用了商业化的单元模块；在通信软件中严格遵守国际标准；为第三方系统提供数据；用户程序可以直接挂到处理器系统中；是个标准组件系统，它的过程控制和通信规模可以不受限制地直接扩展，而不会影响现有的模块；采用基于FDDI标准的光纤远程总线，有利于各种控制元素和系统通讯、数据交换；连接在远程总线上的各个站具有信号预处理以及二进制和模拟量控制功能，每个站模件中有各自的处理器，构成独立的单元。过程和自诊断数据按广播原则传送，所有过程变量对远程总线上所有站都是有效的。
   
  
2．2　可靠性、有效性和经济性
　　控制系统中的主要过程部件以冗余方式配置，对隔离输入、处理、输出作了双备份，对可靠性和安全性要求高的汽轮机控制和锅炉保护功能，也由PROCONTROLP系统来执行；将电厂系统划分成独立控制、组控制级和厂控制级，每个级别都能直接操作处理，充分保证了整个电厂控制系统的有效性；模块广泛应用于各种场合，80％以上的控制任务只采用2种类型的模块（如81EU01，81ET03）就可以满足要求。系统可实现各种运算和控制功能，这些功能以各自种子程序形式存在，存储于模件的EPROM中，用户对其进行编程、设定参数以完成控制任务。用户组态程序存于EEPROM中，计算机取出程序并调用相应模块，系统使用RAM保存输入输出信息，总线从中取得数据并送往外部设备以完成对过程的控制。
2．3　图形技术
　　在程序测试、控制和通信系统的文件中广泛使用了图形技术。操作员通过POS上的显示单元VDU来监视和控制系统，POS配备了良好的人机交互接口，操作员可以利用模拟图、标准显示画面、附加显示画面及SOE显示等对正常和非正常运行的系统进行直观监视、控制和分析。
2．4　方便性
　　使用上具有以下优点：系统的所有功能格式唯一；简单直观的结构易于掌握和操作；完全符合安全性、有效性和过程设备商业化的要求；对所有数据的操作并不复杂；系统的修改和扩充不会影响已存在的模块；采用了先进的信息处理技术，在监视和操作中，极少出现操作错误；基于计算机的文件生成和管理；自我监视和诊断功能。
  3　系统功能　　
  　　合肥二电厂分散控制系统除包括数据采集与处理系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、汽轮机控制与保护系统、给水泵汽机控制系统、汽机旁路控制系统等，实现对锅炉和汽机系统设备的状态监视、自动调节、顺序控制、联锁保护等功能外，还将部分电气系统监测与控制纳入DCS系统，较好地利用了DCS系统的资源和优势。以下是机组的一些主要控制系统。
3．1　燃烧控制系统
　　包括燃料量调节、风烟调节。其中燃料量调节系统主要包括锅炉主控系统、磨煤机一次风量调节、磨煤机煤位调节、磨煤机进出口温度调节、旁路风温控制、旁路风流量控制。由于采用双进双出钢球磨，磨煤机的煤位调节通过控制给煤机转速来满足，控制策略有磨煤机电流、电耳和给煤机流量控制3种。磨煤机的负荷调节由控制进入磨煤机的一次风量实现，磨煤机暖磨过程中控制进口风温，正常运行中控制磨煤机出口温度。锅炉主控系统作为机组级控制系统的一部分，主要是形成锅炉负荷指令和进行运行方式切换等。风烟控制系统，包括炉膛压力调节系统，送风调节系统，一次风调节系统，炉前二次风调节系统。
3．2　汽温控制系统
　　包括过热汽温一、二级，再热汽温及事故喷水，喷燃器摆角控制。在锅炉负荷超过50％MCR时，过热器、再热器出口汽温按曲线控制。过热器一级喷水在分隔屏入口，为粗调；二级喷水在后屏与末级过热器之间，为细调。设计喷水总容量为10％BMCR蒸汽流量，前者占2／3，后者占1／3。再热汽温采用改变燃烧器倾角进行调节，喷水控制作为保护手段，以汽温高于额定值5℃为喷水调节的设定值。
3．3　给水控制系统
　　机组配置了2台50％BMCR的汽泵和1台30％BMCR的电泵。给水控制系统包括给水泵汽机控制与保护（由WOODWARD 505调速器加上DCS控制系统实现）、电泵控制与保护等。
　　在启动时，给水用单冲量控制方式，仅接受汽包水位信号。汽包水位通过30％旁路调节阀来控制，给水压力通过给水泵的转速来控制。
　　当给水流量及主蒸汽流量大于100 kg／s并延时180 s，且有1台汽泵的控制器在遥控位，且给水母管压力与省煤器进口压差小于1 MPa，此时给水控制方式由单冲量自动切换到三冲量，主给水电动阀开启，30％旁路调节阀关闭。通过对给水泵转速的控制来实现汽包水位的自动调节。
　　机组正常运行时，2台汽泵并列运行，电泵处于备用方式，其出口电动阀全开，电泵勺管开度在70％，且在自动位。
　　当给水流量及主汽流量小于80 kg／s，延时300s，30％旁路调节阀自动开至45％，主给水电动阀关闭，给水由三冲量切换至单冲量调节。
3．4　汽机主要控制系统
　　包括汽机控制、汽机保护、润滑油和液压油系统控制、高旁控制、低旁控制与保护等。
　　汽机控制器（TT6）包括基本控制器、自动控制器、阀门定位器、标准化接口。在自动控制器功能出现故障时，汽机控制可以平稳地转移给基本控制器。
　　基本控制器有2个，一用一备，主要由一转速控制器和主控制阀的位置控制器组成。能完成以下功能：手动操作启动、加速限制、同步、热应力的鉴别、带负荷运行、全周和部分进汽方式切换、阀门特性线性化、手动高压／中压进汽微调、初始压力降低限制、中调门的控制等；自动控制器主要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。其功能有：
　　a．自动升速（升速率由TBRBOMAX热应力鉴视器计算，临界转速范围编入升速程序，由自动同步器与电网同步，运行人员仅可在任何不在临界转速范围内的转速下切断升速程序）；
　　b．由负荷程序自动加载（运行人员可调节目标负荷及负荷梯度，但热应力对负荷梯度进行限制）；
　　c．选定叠加控制（有初压控制器，负荷控制器，协调负荷控制器，调节级压力控制器4种）；
　　d．自动限制（有新蒸汽压力限制器，热应力限制器，辅机故障快速减负荷，但初始压力和梯度限制器不在自动控制器内）；
　　e．自动高压／中压微调功能（高压排汽温度控制，高压排汽温度限制，高压排汽冷却速度限制，中压热应力限制，最低热再压力限制）。
　　汽轮机保护系统（S90）包括超速、锅炉跳闸、发变组跳闸、密封油与氢气差压低、空侧密封油液位低、安全油压低、润滑油压低、金属温度高、轴承振动大、高缸鼓风损失保护、低缸鼓风损失保护、凝汽器水位高、润滑油箱油位低、无循环水泵运行、高缸排汽温度高、发电机氢气温度高、低缸排汽压力高、汽机轴向位移大、TT6内部通讯故障、TT6控制器跳闸以及就地或控制室手动跳机等。
　　润滑油和液压油系统控制通过相应的功能组实现，保证供油安全可靠，高低压旁路的压力控制和喷水减温控制配合机组的运行需要，一直处于自动运行状态，以便在启动、正常运行以及停机过程中发挥调节和保护作用。
3．5　机组级控制系统
　　包括汽机跟随、锅炉跟随和协调汽机跟随、协调锅炉跟随4种方式，可选择任一种方式投入，4种方式可通过调节器之间的跟踪实现无扰切换。旁路系统能快速安全地动作，协助维持汽压及锅炉燃烧稳定，保证机组安全运行。正常运行时，机组采用“定-滑-定”方式，即在30％负荷以下采用定压方式，在30％～70％负荷之间采用滑压方式，在70％负荷以上采用定压方式。机组控制系统根据负荷能自动平滑地完成运行方式改变。
　　机组设计了辅机故障快速减负荷功能，包括1台引风机跳闸、1台送风机跳闸、1台空预器跳闸、1台汽泵跳闸且电泵自启时、1台汽泵跳闸且电泵不在备用时、1台一次风机跳闸时的RB，并考虑了机组100％，75％，50％和30％BMCR工况下，汽机跳闸甩负荷和发电机主开关跳闸带厂用电运行的FCB功能。在各项RB性能试验中，1号、2号炉不需投油稳燃，而是直接减少燃烧量，充分利用双进双出钢球磨负荷响应快的特点，可靠地实现了各项RB功能。其独特的RB功能设计与可靠实现，有效地保证了机组运行的安全稳定性。
3．6　电气量监控系统
　　包括220 kV开关站开关状态监视；发电机、主变、高厂变、低厂变、启备变、220 kV主开关的状态监视；发电机、变压器保护系统的监视（电流、电压、有功、无功、频率、功率因数，无功电度）；直流系统（220 V，110 V，24 V DC）监视；所有厂用电开关的高速切换（4组）；380 V备用电源自投；保安电源（柴发）的控制；同期并网的控制；励磁控制；220 kV主开关的跳闸操作；与调度系统的信号交换；有载调压等。
  4　结　语　
　
　　合肥二电厂350 MW机组分散控制系统包括225个控制功能组和104套自动调节系统，基本实现了对机组的全程自动操作、控制和保护。1号机组在2001年2月21日至3月23日完成30 d可靠性运行，于6月18日移交生产，分散控制系统工作正常，为机组的连续安全运行提供了可靠保证。