烟水复合改造中热控部分实现的方法

辛 岩，毕德忠，阚欣明

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

1 烟水复合回热系统技术背景

随着国家对常规火电机组排放、能耗指标的日趋严格，发电企业不断加大投入对在役机组进行节能改造。节能技术分为消缺、优化、技改三个方向，在技改方向，业内重要的课题之一就是烟气余热利用。随着耐酸钢、搪瓷管、氟塑料等耐腐蚀材料的发展，为排烟余热深度利用创造了技术条件。

根据排烟余热热量大、品质低的特点，目前主要有加热回转式空气预热器入口冷风、低压凝结水的利用形式，如低压省煤器、暖风器、热煤水换热器、GGH等。各种形式都有可观节能降耗效果，低压省煤器加热凝结水，可排挤低压抽汽多做功，从汽机侧节能。暖风器等加热冷风，可增加锅炉有效利用热，从锅炉侧降低煤耗。不同的机组容量、参数，发电煤耗可降低2～3 g/kWh。

2 系统组态前准备工作

对于热控组态[1]部分，进行实际组态前要进行大量的准备工作，其中主要包括以下几个方面。

a. 烟水复合系统工艺操作流程说明书制订。其主要目的是说明烟水复合系统实际工作的条件和流程，每个单独设备保护、联锁条件，系统启动、停止过程，以及系统之间如何进行切换的方法等重要信息。只有全面并细致了解系统与具体设备的特点才能进行有效组态，保证组态方案的正确性和可用性。

b. 热控测点的收集与整理。现代DCS控制系统组态大多都是利用电缆实现就地设备与DCS系统之间的通信。根据测点类型与输入输出的不同，通常把测点分为DI、DO、AI、AO、TC、RTD等不同类型的测点[2]，组态人员要把大量的测点进行分析与整理，保证同一设备、同一系统的测点尽量在同一控制器下，不同的测点类型要平均分配到具体的卡键中，并且要保证卡键要有足够的备用量。合理的测点分配对于提高生产系统的安全性、降低控制系统的负荷率、提高系统维护人员的在线监视和掌控能力都有很大的帮助。

c. 烟水复合系统工艺图纸绘制。其主要反映各个设备在整个系统中的具体位置，与其他设备连接的方式和结构，不同的管道输入和输出的位置，以及管道中的介质等重要信息，这些信息有助于热控组态人员设计DCS控制系统的上位机，保证设计内容与现场实际安装一致，对于以后的正常维护起到重要的作用。

系统组态前的准备工作越充分、越完善，组态方案才能更加贴近实际应用，才能更好地保证生产运行的稳定性和安全性。

3 系统下位机组态

对于实际组态要先进行下位机组态(实际控制逻辑)。下位机组态主要包括以下几个步骤。

a. 单个设备的组态。其主要目的是实现单独设备的操作，通过驱动级将设备的输入和输出测点进行连接，其中输入测点包括设备的已启动(已开)、已停止(已关)、故障、远方等设备状态信息，输出测点包括启动(开)、停止(关)等操作指令，其组态如图1所示。

图1 设备单操组态逻辑图

b. 允许、保护、联锁组态[3]。对于单独设备只能进行启停操作是远远不够的，大部分设备都要设置允许、保护、联锁关系。其中允许条件包括启动允许和停止允许，在满足条件的情况下才能进行启动或停止操作；保护条件是指在外部达到某一条件时，自动停止设备，不需要人为停止，起到保护设备的目的；联锁条件是指在外部达到某一条件时，联锁启动设备，保证系统能够在设备故障情况下仍能够正常运行。

c. 程控组态。对于一些系统，其特点是设备多，启动停止具有一定的规律性，系统启停周期长。这样的系统若是全部进行人为操作，操作量大，且浪费大量的人力资源，例如烟水复合的吹灰系统。对于这样的系统通常要进行程控组态，通过设置启动或停止按钮来实现整个吹灰系统的启动和停止，运行人员只需要进行监视而不需要进行人为操作就能满足系统运行的要求。其中部分吹灰程控组态如图2所示。

4 系统上位机组态

在系统下位机组态后要进行上位机组态，上位机组态中主要的部分是烟水复合工艺流程画面的组态。上位机组态主要包括以下几个步骤。

a. 烟水复合工艺流程画面设计。对于烟水复合系统，其系统设备多，结构分散复杂，在一个画面中无法反映系统的全部信息，必须对画面进行分解，通过几个画面来全面反映系统的信息。一副完整的工艺流程画面通常包括3部分：底图、动态设备、重要参数显示。底图一般是静态的，包括各种罐、水池、管道、手动门等设备；动态设备是指能进行人为操作的设备，运行人员可以在画面上进行操作，包括设备有电动门、气动门、泵、风机、加热器等，动态设备要进行添点工作，其测点要依据下位机组态来进行操作；重要参数是指某一设备或系统中重要位置的参数信息，参数是实时变化的，提醒运行人员当前系统的状态信息，重要的参数主要包括温度、压力、流量、电流等信息，其表现方式主要以DI和AI测点的形式来表示。

图2 部分吹灰程控组态

b. 系统报警设置。上位机除了操作设备外，很重要的一部分内容就是进行报警提示，保证在故障情况下，及时提示运行人员，进行适当的维护工作，使机组重新回到正常的工作状态下。报警分为一般报警和危急报警2种，通过不同级别的报警，运行人员可以对系统所处的情况有一个全面的了解，采取必要的操作手段来使系统稳定工作。

c. 历史库组态[4]。历史库能存储系统所有参数和设备的状态信息，能够帮助运行人员进行历史追忆，对于分析设备的故障原因、分析机组的非正常停机有很重要的作用。数据库要做到全面且精炼，这样既能保证系统的负荷率不会过高，又能保证运行人员能够全面正确分析问题。

上位机组态是DCS组态中的重要部分，好的上位机组态既能保证对机组的监视、控制、追忆功能，又能保证其操作的实用性和简易型。对于烟水复合系统，其部分上位机组态画面如图3所示。

图3 上位机组态画面

5 烟水复合系统在线调试

在DCS组态工作结束后，要进行实际的在线调试工作，发现组态中的不足和错误，对于不合理的逻辑和参数进行修改，保证控制组态的正确性和实用性。

a. 单体调试。单体调试是指对单独设备的调试，包括确认输入信号的正确性，DCS画面操作设备启停的正确性、设备故障情况下的正确处理等多方面调试[5]。单体调试是所有调试的基础，只有保证单个设备正常工作，才能保证系统的安全稳定工作。

b. 系统调试。在单体调试之后再进行系统调试，某一个系统中包括众多设备，多个设备共同来完成系统的要求和需要。系统调试要注意每个保护、联锁要单独做试验，保证在做某一条件试验时，不会有其他条件的干扰，并且保证试验的正确性。系统调试在做试验时要记录相关的参数变化，摸清系统的特性，为日后的正常生产做准备。

c. 系统参数调试。系统参数包括开关量和模拟量，有从就地来的实际反映工况变化的参数，也有通过计算公式计算出来的参数，调试的目的是保证参数的正确性，保证参数能够正确反映系统当前的状态信息，对于中间出现的问题要具体分析其产生的原因，合理处理问题。

在所有的组态和调试工作后，系统才能真正投入生产运行。另外，在日后的实际生产中要密切关注系统，做到及时发现问题，及时处理，保证机组的安全稳定运行。

6 结束语

对于现代化火电机组的热工控制，烟水复合只是其中一项节能系统，对于其他的电厂改造项目，热控同样在发挥着重要的作用。新技术、新工艺的发展，给热控专业也提出了新的要求，要求热控控制方案更加细致、精确，操作更加人性化，需要热控技术人员在调试中更加努力和细心。