SIMATIC PCS7在200 MW机组30%旁路控制系统中的应用

李景明 米晓庆

（大庆电力集团油田热电厂，黑龙江 大庆 163000）

1 概述

30%旁路控制系统的作用是根据机组冷、温、热态启动及运行要求，自动或手动控制主蒸汽及再热蒸汽压力和温度 ，并具有相应的联锁、保护和诊断功能。由于原系统功能已落后，在机组大修中，我们对汽机30%旁路控制系统进行了设计，主机部分采用 SIMATIC PCS7 400的控制系统，并对控制系统的供电系统进行重新设计。在遵循原系统设计的功能基础上，对自动、保护、联锁逻辑根据现场需要进行了修正。为电厂安全稳定运行提供了可靠的保证。

2 本项目系统构成

采用一个过程控制机柜、一个动力控制机柜。在过程控制机柜安装1套过程控制器412-1 MPI/DP，配有5块SM421开关量输入模块、5块SM422开关量输出模块，2块SM431模拟量输入模块。为了更好的保护现场设备，在动力控制机柜内分别设有高压旁路压力执行机构高速电机及常速电机接触器，高压旁路喷水温度执行机构高速电机及常速电机接触器，低压旁路压力执行机构高速电机及常速电机接触器，低压旁路喷水温度高速电机及常速电机接触器，各执行机构的电机设有温度保护装置，在动力柜装设了热敏电阻继电器，在电源侧设有相位监视设备，有效保护了现场设备。过程状态监控管理设备为1台ES站、OP（操作员面板）。

3 本项目系统功能

改进后系统能对30%旁路控制系统的高旁压力执行器阀位、高喷执行器阀位、低旁压力执行器阀位、低喷执行器阀位及主汽流量等模拟量信号进行重要参数的显示，并对以下系统进行自动调节：

高压旁路压力控制系统、高压旁路喷水温度控制系统、低压旁路压力控制系统、低压旁路喷水温度控制系统30%旁路控制系统的调节原理较为复杂，pcs7控制系统根据现场不同的工况采取了不同的调节方法。

一是高压旁路压力控制系统可分为设定值自动、手动两种方式。设定值手动方式时，当高压旁路压力回路投入自动时，主汽压力大于设定值时，高旁阀开方向动作，主汽压力小于设定值时，高旁阀关方向动作。设定值自动方式时，当高压旁路压力回路投入自动时，主汽流量大于15%额定流量时，高旁阀随着主汽压力的上升至40%,设定值也开始上升，直至主汽压力达到额定压力。当主汽压力稳定时，设定值总比主汽压力大0.2MPa，此时如果主汽压力增加的速度大0.2MPa，高旁阀继续开方向动作。主汽压力下降时，高旁阀关方向动作以维持主汽压力。高旁阀开度大于40%时，主汽压力稳定时，高旁阀关方向直至全关。二是高压旁路温度控制系统为设定值手动方式.当高旁后温度大于设定值时，高喷开方向动作，当高旁后温度低于设定值时，高喷关方向动作。三是低压旁路压力控制系统设定值为随动信号，此设定值随着速度级压力增减。当再热器后压力大于设定值0.3MPa时，低旁开方向动作。当再热器后压力小于设定值0.3MPa时，低旁关方向动作。

pcs7控制系统在30%旁路控制系统还具有相应的联锁、保护和诊断功能。

一是当高旁、高喷置于自动状态时，主汽压力增加至13.5MPa时，高旁常速打开，当高旁、高喷关到0时主汽压力增加至13.9MPa时，高旁高速打开，高喷也随着高喷打开。二是当高旁、高喷置于自动状态时，发生甩负荷事件时，当减少速率达到10MW/Min时，高旁高速打开，高喷也随着高喷打开。三是当低旁、低喷置于自动状态时，再热器出口压力信号超0.8MPa时，低旁高速打开，低喷也随着高速打开。四是当凝汽器真空低信号及低旁后温度大于190度时，低旁无论处于自动或手动状态均高速关闭（打开状态）或不许开启（关闭状态）。五是当一级喷水压力低不允许开启高旁阀门，当二级喷水压力低不允许开启低旁阀门，减温水压控开关动作高速关闭低旁阀门，低喷开启7%以上才允许开启低旁阀门。经改进后的30%控制系统，充分满足现场实际的各项要求。

4 改造中的技术创新

4.1 我们对动力装置进行了重新设计，将原来的技术落后并且体积较大的电源开关、保险、接触器等更换为体积更小、功能更全、技术更为先进的电子元器件。各回路动力部分均具有过载、缺相、短路保护功能，并能向控制系统提供报警接点，由控制系统输出报警。同时新设计的控制回路还能够实现执行机构电机过载保护功能。

4.2 原控制信号转变为动力输出是由动力转换单元实现的，动力转换单元内部由电子元件搭建，由于长时间运行，动力转换单元已经频繁出现故障，严重制约了控制系统的正常运行。这次改进中，我们对动力转换单元内部结构进行了认真的分析研究，将原动力转换单元的逻辑比较功能在软件中实现，不仅提高了系统的稳定性，而且降低了系统的设计成本，仅此一项就节省资金十二万元。

5 PCS7系统的应用心得

5.1 PCS中使用的所有模块（包括PID块、数据块、I/O模块等）都只是在PCS7的组态画面中出现，并不能在WINCC人机界面上出现。此时，若需要某个模块在WINCC人机界面上出现，则只需要给该模块添加WINCC属性。

5.2 在工程师站上完成所有程序组态，编译无误后，将程序下载至过程控制器，这样，过程控制器中就有了经过编译后的用户程序；再将有用户程序的用户项目传送到操作站，用户程序就传给了WINCC人机界面，在程序组态时，已被定义具有了WINCC属性的各模块的标签值就能在WINCC中被找到，再通过WINCC画面组态，就可完成人机对话、参数的画面显示等，从而完成PCS7和WINCC（内核与显示）的结合。WINCC功能十分强大，而使用起来又非常方便，在编制各种画面、报警归档等功能时，都可应用其标准的功能来完成。

5.3 硬件组态也是一种图形化的组态方式，十分方便。在相应组态画面中，就在该过程站后的PROFIBUS-DP网络线上拖放相应的模块，模块的型号可以从PCS7提供的元件库中找到相应型号、定货号的模块，将其拖放至与实际安装相对应的位置即可。硬件组态配置完成后，下载到相应的过程控制站。这样，就使得实际硬件安装模件和硬件组态相一致，从而，I/O模块上的每一点的点号地址就得以确定。

结语

30%旁路控制系统由于改造为西门子PCS7控制系统，降低了系统故障，从而保证了整个系统的稳定运行。而且极大减低了备件使用成本，具有很大推广运用的价值。

[1]徐汉章.有关旁路系统几个问题的讨论[J].锅炉技术，1980（Z1）.

[2]John Reason，陈龙.汽包锅炉与汽轮机的蒸汽旁路系统[J].锅炉技术，1985（03）.

[3]徐仁德，李宗平，朱才广.试析调峰机组对旁路系统功能的要求[J].动力工程，1985（02）.