DCS在机组改造中的应用

　　大唐国际北京高井热电厂3号机组为1968年投产的100MW机组,锅炉为哈尔滨锅炉厂的高压燃煤锅炉,最大连续蒸发量为410t.h。汽轮机为单轴、双缸、单抽凝汽式机组,汽机主汽阀前额定压力为8.83MPa汽机主汽阀前额定温度为535℃。发电机为氢冷式发电机。
1　改造前的机组运行情况
　　高井热电厂3号机组为20世纪60年代投产的机炉集中控制的燃煤机组,热控设备较陈旧落后,控制室设计立屏和控制台,控制设备多,并且大多为手动控制,劳动强度大。系统数据采集记录的功能有限,不利于机组的集中监控和对运行工况的分析,并且随着电网对热工控制仪表技术和电厂自动化水平要求的提高,特别是一次调频和AGC的要求,原有的常规仪表已经远远不能满足机组安全可靠经济运行和在线状态分析的要求。
2　改造后的控制系统组成
　　鉴于上述原因,大唐公司及该厂领导决定对3号机组进行DCS及DEH改造,经过认真选型,确定DCS控制部分采用和利时公司新一代的MACS2.控制系统,DEH采用哈尔滨汽轮机厂的高压抗燃油控制系统。改造后机组将实现如下功能。
2.1　机组运行方式
　　机组具有一定的调峰能力。机组非采暖期主要承担基本负荷, 并具有一定的调峰能力（100%～ 40%范围）。采暖期满足供热负荷要求。
　　机组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动。
　　机组应能满足锅炉不投油最低稳燃负荷不大于40%B2MCR 条件下, 长期安全稳定运行的要求。
2.2　自动化水平
　　在集中控制室内,以彩色CRT和键盘.鼠标为机组主要监视和控制手段,同时配以少量必要的常规仪表和后备手操,当DCS局部故障时能维持机组稳定负荷下短时安全运行或安全停机,以待排除故障。除启停阶段的部分准备工作需由辅助运行人员在就地手动进行外,机组的启动、停止、正常运行和异常工况处理均在单元控制室内根据CRT操作指导,由运行人员完成,其中机组的调节、保护及顺序控制应由DCS自动完成。
2.3　集中控制室
　　3号机组控制室与4号机设一个单元控制室。在单元控制室布置了机组的炉、机、电控制盘;控制盘上设置有热工信号光字牌、炉膛火焰监视电视、汽包水位电视和电接点水位计等设备。在控制盘前面布置机组的DCS操作员站的彩色屏幕显示器（CRT）键盘.鼠标及锅炉、汽机、发电机紧急停机、油泵启动、真空破坏门、紧急放水门和锅炉安全门等按钮。
2.4　DCS 的主要功能与规模
　　DCS改造范围覆盖机炉控制及电气辅机控制、电气模拟量和电气开关量状态采集,系统分为DAS、SCS、MCS、FSSS;DEH系统包括汽轮机调门控制、超速保护和汽轮机保护系统（ETS）,共5个操作员站、一个工程师站、一个通信站、个控制站,AI共805点,AO共99点,DO共793点,DI共1300点。
　　并且通过通信站实现了DSC与厂化学、MIS系统、热网加热站的通信。
3　改造方案的具体实施
3.1　数据采集（DAS） 系统
　　包括所有主、辅机如压力、温度、电流等信号的采集处理（辅机电流信号考虑到系统的完整性,部分加入SCS系统）。DAS系统具有如下功能:显示机组所有参数的当前值和状态,有参数的报警、记录、提示和打印,主要参数的事实曲线显示和打印,SOE点的记录、提示与打印,事故追忆和打印,报表的生成和打印,二次计算和性能计算等功能。
　　改造后的机组实现了事故追忆的全程管理和查询, 为在事故发生以后还能够提供多种有效的手段, 展开事故调查分析, 为及时准确地查明事故原因起到了极大的作用。
3.2　锅炉炉膛安全监视（FSSS）
　　拆除原灭火保护主机,12个煤火检及6个油火检信号经数据采集分别进入相应的放大器板件进行信号放大处理作为火焰监测及炉膛无火判断用,将危险进行分散。引、送风机停运和炉膛压力高信号也都做了分散处理,将信号分布在不同的板件上。FSSS系统设计了炉膛灭火保护、主燃料失去、炉膛负压保护、吸送风机跳闸和水位高等保护、首出记忆、炉膛吹扫管理和燃油控制以及高能点火控制等功能,实现了炉膛燃烧及保护的控制管理。
3.3　顺序控制（SCS）
　　SCS 系统覆盖了机炉辅机的启停控制、电动门和远操门的控制及联锁保护, 以及电气设备的控制, 并对所有设备的状态检测及对设备的操作进行记录。
3.4　模拟量控制（MCS）
　　根据该厂的实际情况,MCS 系统共设计10多套自动调节系统, 所用过程量均采用三取二或二取平均, 且经过不同卡件采集, 大大增加了自动控制系统的可靠性。所有自动系统均可以实现手自动无扰切换。
3.5　DEH 系统
　　此次改造的汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的C100213.24.535.535型、二缸二排汽抽凝式汽轮机。与该机组配套的数字电液调节系统（DEH）液压部分采用了高压抗燃油装置,工作压力为12～14MPa;电子部分采用北京和利时公司开发的MACS2II分布式控制系统,控制站采用冗余配置;对重要的模件冗余配置。每个调节阀配备一个独立的伺服执行机构;高.中压自动关闭器采用了开关式高压抗燃油机构;保护采用OPC超速保护和AST跳闸装置,保留传统的透平油危急遮断装置,并通过薄膜阀与高压抗燃油系统相连。实现高压抗燃油型DEH的全部功能。并且对于重要的信号采取硬接线的方式,大大提高了系统的可靠性。
4　改造后的效果
　　此次改造,取得了一次上电成功、一次点火成功、一次开机成功、一次并网成功的好成绩。机组自2003年11月7日正式启动运行至今,DCS、DEH系统运行稳定良好,一次调频、MCS系统和各保护、联锁回路均投入且运行良好,为机组的安全提供了很好的保障,同时大大提高了机组的自动化水平,大大减轻了运行人员的劳动强度。将为该厂的热电联产创造出更大的经济效益。同时也对热工的维护人员提出了更高的要求。