600 MW机组分散控制系统功能完善

李秋枫，刘淑伟

(华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂，哈尔滨 150024)

1 系统概况

华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂(以下简称哈三电厂)600 MW机组分散控制系统(DCS)采用的是瑞士ABB集团公司生产的INFI－90型控制系统，该系统采用了先进的微处理器技术、CRT图形显示技术、高速安全通信技术和先进的控制理论技术，是集过程控制和管理为一体的现代化过程控制与管理系统。该系统由过程控制单元、操作员接口站、工程师工作站及INFI－90通信系统组成。由于DCS主保护及主要辅机保护逻辑设计的不够完善、主要保护测点和主要辅机保护测点的分配不合理等原因，导致DCS运行不稳定，影响电厂安全运行。

2 DCS运行不稳定的原因分析

DCS运行不稳定主要原因有以下几个方面。

(1)主保护及主要辅机保护逻辑不够完善。

1)汽包水位和总风量高低保护逻辑不完善。

①水位和总风量高低信号选择逻辑不可靠，跳闸信号选用的是二选一逻辑。

②水位和总风量高、低保护定值不符合现场实际。

③跳闸信号传输不可靠，跳闸信号采用环路通信方式传输至锅炉主燃料跳闸(MFT)回路。

2)主要辅机保护逻辑不完善。

①冷却风机联锁逻辑不完善，在冷却风机联锁逻辑中设计中，若2台风机之间联锁不成功，没有设计联锁第3台风机的逻辑。

②炉水泵温度保护设计不合理，在逻辑设计中，没有设置当任一温度保护信号出现坏质量的检测判断逻辑。

(2)主保护测点和主要辅机保护测点的分配不合理。

1)主保护测点分配不合理，主要表现在3路汽包水位高高、汽包水位低低、3路炉膛压力高高、3路炉膛压力低低、3路冷却风压力低低跳闸检测信号输入到同一块子模件和端子板。

2)主要辅机保护测点分配不合理，送风机及一次风机的2个风机轴承温度测点和2个电动机轴承温度测点输入同一块子模件和端子板;给水泵正、反向推力轴承，#1，#2轴承温度检测信号输入同一块子模件和端子板;给水泵驱动端、非驱动端轴推力轴承温度检测信号输入同一块子模件和端子板;每台磨煤机2个出口温度检测信号输入同一块子模件和端子板。

(3)DCS硬件配置不可靠。

1)INFI－90型控制系统通信连接方式选择的是同轴电缆插头连接方式，这种连接方式的插头容易松动导致环路中断。

2)MFT出口控制装置采用单回路的MFT信号同时驱动3个出口继电器，一旦INFI－90型控制系统MFT输出信号通道出现故障，会造成MFT保护的拒动或误动。

(4)DCS供电系统设计不完善问题。

1)电源系统连接方式采用机柜端子并接单向供电方式。

2)INFI－90型控制系统电源模件采用INFI－90型控制系统Ⅰ型电源，电源模件容易出故障，造成该控制系统瘫痪。

(5)报警功能不完善。

1)主模件及通信模件和公共逻辑系统端子板保险烧损，没有故障报警检测逻辑和声光报警，不能在第一时间发现故障点。

2)MFT主保护开关没有设置“任一开关动作报警检测逻辑和声光报警”。

3 改进措施

3.1 汽包水位保护逻辑不完善改进措施

在主保护中，汽包水位保护逻辑不完善，为此进行了改进，改进后的汽包水位保护逻辑如图1所示。

图1 改进后的汽包水位保护逻辑

3.2 总风量低保护逻辑不完善的改进措施

在主保护中，总风量低保护逻辑不完善，为此进行了改进，改进后的总风量低保护逻辑如图2所示。

图2 改进后的总风量低保护逻辑

3.3 汽包水位高、低定值及总风量低保护定值不合理的改进措施

在主保护中，出现了汽包水位高、低定值及总风量低保护定值不合理的问题，根据锅炉厂提供的设计资料并依据西安热工试验研究院有限公司的试验结果，对其定值进行了修改，结果见表1。

表1 定值修改

3.4 跳闸信号传输不可靠的改进措施

针对跳闸信号传输不可靠的问题，采取了如下改进措施:对于汽包水位高高信号(3路)、汽包水位低低信号(3路)和总风量低低信号(3路)均采用硬线连接方式接至BMS机柜MFT跳闸输入回路端子板上，取消从环路上采集该信号的组态。

3.5 主要辅机保护逻辑不完善的改进措施

针对主要辅机保护逻辑不完善的问题，采取了如下8个方面的改进措施。

(1)在冷却风机联锁逻辑中，增加了A联动B不成功而联动C的联锁逻辑。

(2)在冷却风机联锁逻辑中，增加B联动C不成功而联动A的联锁逻辑。

(3)在冷却风机联锁逻辑中，增加C联动A不成功而联动B的联锁逻辑。

(4)在炉水泵温度保护逻辑中，每台炉水泵的2个热电偶进行高选，当高选后的温度高于50℃时，发“光字牌”报警。

(5)对2个热电偶分别进行质量判断，当A为坏质量时，选B做保护，当B的温度高于60℃时，延时2 s炉水泵跳闸，反之一样。

(6)当A，B热电偶均为好质量且温差小于8℃时，则2个热电偶温度的平均值大于60℃，延时2 s炉水泵跳闸。

(7)当A，B均为好质量时且温差大于8℃时，则保护自动解除，发“光字牌”报警。在这种情况下，如果A，B进行低选的温度高于60℃时，保护自动投入且延时2 s炉水泵跳闸。

(8)在就地方面，取消就地炉水泵电接点温度表，改为热电偶并将热电偶信号引入DCS。

3.6 主保护及主要辅机保护测点分配不合理的改进措施

针对主保护及主要辅机保护测点分配不合理的问题，采取了如下2个方面的改进措施。

(1)对于汽包水位测量信号(3路)、炉膛压力高高信号(3路)、炉膛压力低低信号(3路)和冷却风压力低低信号(3路)输入到同一块子模件和端子板的问题，可利用机组停机机会，对其进行改进，将3路检测信号分别输入到不同的模件和端子板上。

(2)对于主要辅机的温度保护信号，可将每个检测温度点输入到不同的模件和端子板上。

3.7 DCS硬件配置不可靠的改进措施

针对DCS硬件配置不可靠问题，采取了如下2个方面的改进措施。

(1)将INFI－90型控制系统环路的通信方式均改为硬接线方式，取消通过航空插头连接方式。

(2)针对MFT出口控制回路不可靠问题，取消原来3个出口继电器，加装1块三选二输入控制板和1块带有4个继电器的输出控制板。从点火管理系统(BMS)输出3路MFT信号(3路信号经过不同的子模件输出)送到三选二输入控制板，经过三选二逻辑判断后驱动输出控制板，最后通过输出控制板上的继电器的接点，驱动现场设备。MFT动作后输出控制板上的继电器处于失电状态，同时用该继电器上的常闭接点驱动现场设备。

3.8 DCS的供电系统设计不完善的改进措施

针对DCS供电系统设计不完善问题，采取了如下改进措施。

(1)对电源连接方式进行了改进，改进结果如图3所示。

图3 电源连接方式的改进示意

(2)针对电源装置老化的问题，将原先INFI－90型控制系统Ⅰ型电源改为贝利公司的Ⅲ型电源。

3.9 报警功能不健全的改进措施

针对报警功能不健全问题，采取了如下改进措施，在组态逻辑中，加入各个主模件及通信模件、任一公共逻辑保护开关动作、主保护端子板保险烧损报警功能组态，并上传至环上发“声光”报警。

4 DCS稳定运行的保障措施

(1)每天检查机柜房温度和湿度，环境条件应符合要求。

(2)每天认真检查工程师站、操作员站和历史站，应重点检查通信环路所有节点的状态和通信模件、电源模件、主模件、子模件状态以及电源装置的运行状态，若发现问题，应及时开工作票进行处理。

(3)每天认真检查DCS诊断信息，若发现异常信息应及时查明原因。

(4)每天认真检查操作界面站(OIS)主要参数显示、调用趋势曲线，发现指示异常、趋势曲线有断点的情况应及时应查明原因，并及时解决。

(5)每天检查电源风扇运转情况，发现有异音或风扇不转的情况应及时处理。

(6)每月对DCS所有机柜的直流电压进行1次测试，并认真做好测试记录，当发现直流电压不符合要求时，应及时查明原因。

(7)每月检查1次DCS所有控制器的中央处理器(CPU)负荷率。

(8)机组每次停运后，要做好各个机柜控制器组态备份。

(9)机组大、小修时，要做好DCS机柜性能试验工作。

(10)机组大、小修时，要对DCS接地系统进行测试并做好测试记录。

(11)认真检查各个机柜的接地线及屏蔽线，接线要紧固，要确保接线不松动、无虚接。

5 结束语

哈三电厂#3，#4机组热工人员通过不断探索和不懈的努力，完成了多项改造工作，改造后，#3，#4机组的DCS运行非常稳定。改造前，故障率频发，改造后，故障率降为零。随着DCS控制技术不断发展，结合机组实际运行情况，对于DCS内部一些深层次的技术还需要进行探索和研究，找出更为合理的解决办法，使DCS运行更加稳定可靠。

［1］边立秀.热工控制系统［M］.北京:中国电力出版社，2002.

［2］杨景岩.提高INFI－90DCS系统的安全可靠性［J］.华北电力技术，2005(9):34－36.