大型机组控制系统改造方案及实施

摘 要

某厂机组控制系统使用常规仪表控制系统，主要由数字组装仪表组成。为了实现DCS一体化，改造为上海新华公司的XDPS-400分散控制系统，实现了DAS、SCS、CCS、FSSS、DEH、MEH、ETS、ECS等一体化。

【关键词】控制系统 改造 方案 实施

某厂一期工程是早期的300MW燃煤机组，由于当时国内的控制系统水平比较低，该机组的控制方式仍然通过众多仪表进行，为了提高电厂的自动化水平，降低运行人员工作压力，保障机组的安全稳定经济运行，我们进行DCS控制系统改造。

机组原来的控制系统也采用集中控制方式，使得控制室放置了十几台操作平台，由于设备陈旧、自动化程度低，使得机组在正常运行中出现了参数整定调试困难、控制性能和控制品质差、控制精度低、故障率高而修复率低等缺陷经常困扰着维护人员。

该厂主设备构成是东方锅炉厂制造的DG1025/18.2-540/540-II6型亚临界一次中间再热自然循环单炉膛半露大布置燃煤汽包炉、东方汽轮机厂制造的N300 -16.7（170）/537/537-3型亚临界、中间再热、凝汽式单轴双缸两排汽、高中压合缸汽轮机和东方电机厂制造的QFSN-300-2-20型汽轮发电机。

1 集控室布置和控制方式

1.1 集控室及电子设备间的布置

为了尽量减少本次改造的施工量并且尽量减少成本、尽量利用原来电缆的原则，本次改造仍采用原控制室，将原控制盘和操作盘改造为现代化水平的全CRT模式，同时在控制室的前端正中央设置2块70"的大屏幕显示器，利用原部分表盘改造为中间端子柜，大屏幕显示屏和操作员站布置在原控制盘、操作盘台方位。

1.2 控制方式

本次改造后实现单元集中控制，机组运行监控、主辅机集中控制、回路调节、联锁保护、顺序控制、显示报警、打印记录、分析计算等都在控制集中实现。机组正常运行的监控由两名操作员完成。同时设置部分硬接线的方式以便在DCS故障时采用。

1.3 DCS的功能

（1）DAS系统。DAS系统通过人机交互设备对机组各项参数和设备进行监视控制和处理，通过历史数据、报表等各项软件完成数据的存储和处理，对机组运行操作和异常报警等信息进行连续的定时采集处理，并且在CRT上实时的进行显示以便运行人员了解设备的运行状态。

（2） CCS系统。CCS系统的主要功能有：机炉协调控制、燃烧控制、汽包水位控制。机炉协调控制方式下机组运行时，通常的运行方式有DEB和TF两种。DEB方式运行时，汽机调负荷，锅炉调主汽压力；TF方式运行时，汽机调压力，锅炉调负荷。两种方式如果切换时可以做到无扰切换。当机组负荷大于50%时机组协调可以投入。同时CCS通过与RTU进行连接，最终实现AGC调度负荷。

燃烧方面通过锅炉指令进行燃料调节，同时加以热量校正，防止由于客观原因而产生的锅炉出力偏差。在调节燃料量的同时调节风量的配比，提高锅炉燃烧效率，保证锅炉燃烧安全。当负荷产生突变或者事故情况下，燃烧控制系统可以自动停运磨煤机来保证能量的平衡。

当负荷小于30%时，汽包水位调节采用单冲量调节方式，当负荷大于30%时，水位调节采用三冲量调节方式。

（3）SCS系统。SCS系统包括顺控组、子组级顺控。

顺控组是通过将设备的启动或者停止通过自动顺序进行操作，从而实现相关设备和子组的顺序操作以及设备的自动切换等功能。

子组级顺控是指通过连接某个系统中的多个顺控组来实现整个系统的启动和停止。

在顺控进行过程中，运行人员可以停止顺控的进行，也可以执行中断等操作。

（4）FSSS系统。FSSS系统通过XDPS-400系统来实现电子部分的功能。火箭卡的输出通过硬接线方式接入XDPS-400系统。

XDPS-400系统通过在CRT上显示出运行人员所需的各种信息和顺控的各项步骤，以便为运行人员的操作提供实际的指导。通过XDPS-400系统对燃烧系统的各种参数的状态进行连续的监视，对燃烧各种联锁条件进行控制，发生发生爆炸性的燃烧，避免锅炉爆炸等恶性事故的发生。

（5）ECS系统。通过ECS系统实现电气系统的各项功能，从而实现发电机的自动升压或手动升压并列、厂用电的自动切换、400V系统的运行状态监视、直流系统、UPS系统的运行监视。

电气控制系统与电气操作五防机进行连接，实现避免电气违章操作。

（6）DEH系统。DEH系统采用新华公司的DEH-II工A系统，具有自动调节、程控启动、监视、保护等功能。

在汽轮机达到3000r/min以前，通过控制高中压调门来实现汽轮机的转速上升，在汽轮机达到3000r/min以后，通过自动同期装置的投入，DEH接受指令进行同步转速的调节，以便实现机组的并网。在机组带初负荷后，将机组的控制交给协调后，通过协调控制系统控制压力回路来改变汽机的进汽调门开度，实现汽轮机负荷的调节。具体的控制仍需要根据当时协调的控制方式来决定。

同时DEH仍可以实现汽轮机的阀切换、阀门在线试验、OPC控制超速保护及超速保护试验等各项试验要求。

2 电源

2.1 热控电源

（1）常规控制电源。本次对原来的仪表供电系统进行部分改造，原220 V直流供电系统不变，取消原24 V直流供电系统，将原锅炉220 VAC（UPS）电源盘和汽机220 VAC（UPS）电源盘合并，合并后给220 VAC（UPS）供电的热控用电设备供电。

（2）DCS系统电源。DCS系统电源设置为两路，分别是UPS和保安段。直接给DCS各机柜及DCS外用设备供电。

2.2 电气电源

由于控制系统改造涉及不到电气系统，所以电气系统一、二次系统基本维持原系统运行。

3 结束语

通过本次控制系统改造，将电气操作开关的控制纳入到了DCS系统，将DEH和MEH纳入DCS系统，将DCS系统和吹灰系统实现通讯，最终实现DCS一体化。在实际的机组启动和正常运行过程中，DCS实现了各项功能，各项参数运行正常。

参考文献

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[4]丁希宁，刘红军.火电厂自动控制理论基础[M].北京：中国电力出版社，2001.

作者简介

徐华艳（1979-），女，山东省德州市人。学士学位。现供职于华电章丘发电有限公司，主要从事火力发电厂分散控制系统维护。

作者单位

华电章丘发电有限公司 山东省济南市 250216