DCS在企业自备电站中的应用.pdf

2 Q 攫芷逡盐趔 生筮i 期 郑州煤炭设计研究院孙兴革周建超 摘要通过工程设计实例，论述了D c s 集散控制系统在企业自备电站热工监测、自动 控制及保护系统中的应用，并详细介绍了该系统的结构配置、功能特点。 关键词D C S 热工自动化应用 集散控制系统D C s [ D i s t r i b u t e dC o n t m ls y s t e m ] 作为当前自动化系统的主流产品，被广泛地应用 于各行各业的自动控制领域，获得了极其显著的 经济效益。尤其是在电站热工自动化方面，已成 为保障设备安全稳定运行、提高经济效益、减轻劳 动强度及改善劳动条件的重要技术措施。下面就 D C S 在企业自备电站中的应用做简单论述。 1 系统概述 义马气化厂热电站为本厂自备电站，由2 台 蒸发量为1 3 0 “h 的中温中压煤粉炉、2 台1 2 M W 的汽轮发电机组及6 台减温减压器组成，采用母 管制热力系统。该电站D C S 选用美国H o n 删 公司生产的1 P s 系统，现场变送器为s T 3 0 0 0 全智 能型。该系统有两套控制站，集中安装在机炉控 制室，分别控制l 样机炉、减温减压装置和2 机 炉。共有用户编制图形画面3 0 5 幅，自动调节系 统7 套，计2 0 个调节回路，各类I ，O 点1 5 0 0 点，其 中 模拟量输入点A I 7 4 2 点[ 其中有9 3 点为冗 余配置] ； 模拟量输出点A o 3 2 点[ 全部为冗余配置] ； 数字量输入点D I 4 3 8 点[ 其中有6 3 点为冗 余配置] ； 数字量输出点D O 2 8 8 点[ 其中有5 4 点为冗 余配置] 。 系统可完成现场数据采集、处理，数据补偿计 算，回路调节，逻辑联锁，顺序控制，工艺流程图显 示、参数成组显示、棒状图显示、趋势画面显示、报 警显示等，定期制表及事故追忆等记录，历史数据 存储与检索，性能计算等功能，全面实现对该机组 的热工监测、自动控制及保护。 2 ’I 眄；系统的结构及其配置 ’T P s 系统是一套分层分布式的大型综合控制 系统。它通过多层数据网络将各种不同的设备挂 接在一起，实现各部分信息共享和协调工作，从而 完成综合控制及管理功能。本电站结合现场实际 情况，采用如下配置 见图1 。 图l 2 ．1网络结构 该系统有三层网络，①全厂信息网P 蝌，其传 输速率为1 0 m ／s ，实现电站D C S 系统与厂级管理 网的通讯任务，网络通讯协议采用以太网的r I ℃P ， 口；②工业管理网I J c N ；③工业控制网U C N ，支持 点对点通讯。且同一条U C N 网上设备共享数据， 并具有高度安全性能。I J C N 与U C N 传输速率均 为5 №，s ，可实现电站的内部通讯。 2 ．2 设备配置 1 G U S 全局工作站，共4 套，系统唯一的人 机对话接口。设有“键锁”，具有全部的工程师和 操作员功能，可用于工程设计组态、过程操作、系 统维护、信息管理、用户软件开发等，能够直接同 全厂信息网 P 蝌 和工业管理网 L C N 相连，使操 作员通过用户图形画面实时了解工业生产过程的 万方数据 塑 生箍 期煤芷遮 土2 1 状态及各种参数。 2 删历史模块，共1 台。作为文件服务 器，具有存储L C N ，U C N 网络系统文件、用户文件、 过程历史资料、报表、过程资料备份等功能。 3 N m 网络接口模件，共2 台，实现L C N 与 u C N 网络的数据通讯，支持实时过程数据传输和 命令处理等功能。 4 m M 高性能过程管理站，由高性能过程 管理模块跚，M M 、输入输出处理器I O P 和现场接 线端子m 组成，共5 台控制柜。可完成对整个 生产过程的数据采集、控制，并实现与U C N 网及 点对点的通讯。 5 P R N 打印机，共2 台，可随时进行报表、 故障记录、维护记录、操作记录等打印。 为保证系统具有最高的可靠性，D C S 系统外 接电源由不间断电源装置供给，并采取隔离措施； 所有操作站G U S 都是完全相对独立的，且为 1 0 0 ％互为备用；通讯网络全部为冗余配置；控制 柜内电源、控制器、I ／O 模块及重要I ，O 点均采用 冗余结构。所有模块均具有在线自诊断功能，可 带电直接插拔。 31 玛系统的功能实现 3 ．1 主要调节控制系统 在锅炉运行中，各种参数是随工况变化而变 化的。为使各参数稳定在规定范围内，就需要调 节和控制，以适应运行条件的变化。本系统自动 调节回路可对燃烧部分的主汽压力、送风量、烟气 含氧量、炉膛负压；给水部分的汽包水位、给水流 量、减温水流量；减温减压部分的汽温、汽压等参 数进行自动调节。每个调节回路均保留后备手操 器一台，作为现场执行器与D C S 系统中调节器间 联络的纽带和桥梁。当系统正常工作时，由D C S 系统完成各回路的控制调节，同时手操器可跟踪 D C S 输出，为无扰切换作准备。当D C S 系统发生 故障时，发出报警信号，运行人员可将手操器由 “自动”切换为“手动”状态，实现人工远方操作，控 制调节锅炉主辅设备安全稳定运行。 3 ．2 控制、保护及联锁 电站所有电动门、电动调整门及汽机重要辅 机均在D C S 内控制开、停，实现联锁，并能够显示 各设备的状态，进行故障报警。另外，由于采用了 全智能变送器，实现了现场与控制室间的全数字 通讯，操作人员在控制室即可直接得到现场变送 器的测量值、运行状态、诊断、故障等所有信息，并 对其进行效验、标定。 为防止发生设备损坏及人身事故，该机组锅 炉设置了汽包水位和炉膛负压保护；汽轮发电机 组设置了汽轮机的超速、轴相位移、凝汽器真空 低、润滑油压低、推力轴承及支持轴承回油温度 高、发电机故障等紧急停机保护措施。一旦机组 出现以上任何一种情况，均可通过D C S 内部组态 软件实现保护功能，并联锁相应设备顺序动作。 3 ．3 用户图形画面 由于取消了大部分常规监视仪表及操作台， 使得用户图形画面的作用尤为重要。以往由仪表 及操作台完成的各项工作可全部在G U S 上由各 级用户在自己的操作权限内，通过对图形画面的 操作来实现。该电站用户图形画面共分两部分，一 部分专供工艺操作员操作监视尉，表示实际工艺流 程，显示测控点参数和设备运行状态的工艺流程图 画面；另一部分专门为监视而编制的监视画面。 3 ．3 ．1 工艺流程图画面 工艺流程图画面分为有咖控制点的主控系 统[ M c S ] 画面和有测点、数字组合点和数值点的 数据采集系统 D _ A s 画面两类。M c S 画面主要 有锅炉主、辅给水，过热器汽温，燃烧系统，一、二 层给粉，送风引风，减温减压等；D A S 画面主要有 炉、机、电、汽水系统，锅炉给水，锅炉过热器，锅炉 送风，锅炉风烟，锅炉制粉，汽机主系统，汽机发电 机轴等。工艺操作员可通过专用键盘或球标以窗 口形式随时调用以上各画面，进行画面切换，在线 监控整个系统安全稳定运行。 3 ．3 ．2 监视画面 监视画面分为测控点成组画面和m 瑚的 I o P 点画面两类。测控点成组画面采用表格方式 显示，便于分析问题；I o P 点画面显示I O P 、F I ’A 和 点的参数以及I ，O 点的当前值，调试I ，O 点时使用 较为方便。 4 结语 义马气化厂热电站D C S 系统于2 0 0 0 年1 1 月 调试成功，目前已正式并网发电，整个系统运行稳 定、可靠，与使用常规仪表的电站相比，大大提高 了机炉效率，减少了劳动定员，降低了成本。工艺 流程图立体形象，功能完善，操作简捷，极大地减 轻了检修、操作人员的监控、维护工作强度，减少 了误操作和人为事故，保证了设备安全稳定运行。 责任编辑严民杰 万方数据