火力发电厂主控系统优化控制的几点体会

火电厂主控系统优化控制的几点体会(内蒙古兴安盟内蒙古京科发电有限公司项目管理部)摘要：针对内蒙古火电厂控制系统相对落后的情况，从节能降耗的角度探讨了新老机组改造中DCS控制系统的优化方案。关键词：DEH；甲基汞；集散控制系统；最优控制；实施计划中间图分类号：TM73文件标识码：b货号：1007-6921 (xx) 24-0153-02 当今火力发电企业新安装的机组都采用先进的集散控制系统，实现了高度集中的机组管理和监控，使风险分散，设备分散。然而，设计优化仍需进一步改进。节约投资、降低工程成本、提高设备利用率是电厂、设计院和电厂运行维护人员面临的主要问题。作者结合目前火电厂节能降耗、提高机组运行可靠性和维护方便等各个环节，从机组设计和改造方面提出了机组主控系统的优化说明。在中国北方新建的30万台和60万台机组中，大部分采用3台电泵作为锅炉补给水系统，不采用小型汽轮机给水泵系统。此外，DEH的大型汽轮机控制系统也大多采用与主系统的DCS不同品牌的产品。这给机组的运行和维护带来很大压力，设备减少。接下来，本文将从电厂设计的优化、我对南方火电厂成功采用主系统集成控制的电厂的调研以及国外火电厂集成控制的成功运行经验出发，探讨集散控制系统、DEH和MEH集成控制的特点。1采用综合控制的DEH、甲基汞和分散控制系统分析(1)当DEH、MEH和集散控制系统采用非集成控制时，DEH、MEH和集散控制系统两个系统通过通信接口连接，通信点少，不可能在集散控制系统上实现DEH和MEH系统的全部运行和监控功能。发生事故时，只有少数硬手动操作可用于控制，从而对系统的安全稳定运行构成风险。(2)当DEH、MEH和DCS采用非集成控制时，MEH和DEH共用一套系统和操作员站。一旦DEH崩溃或失败，监测和控制MEH将是不可能的，这可能会导致意外事故。(3)当DEH、MEH和集散控制系统采用非集成控制时，MEH和DEH通常共用一套系统和操作员站，MEH输入集散控制系统的点数有限，难以实现控制逻辑优化和所有信息共享。(4)当DEH、MEH和集散控制系统采用非集成控制时，在设计小机时只考虑小机本身的保护，没有充分考虑系统保护(由于两个系统是由两个厂家设计的，他们只注重自己的系统结构和逻辑优化，没有作为一个有机体进行优化，控制协调性差)，因此设计缺乏完整性。(5)当DEH、MEH和集散控制系统采用非集成控制时，除小汽轮机本身的保护信号外，部分保护逻辑在DCS系统完成，部分由TSI完成，然后所有信号送至METS柜跳闸。其他系统发送到METS柜的信号没有考虑冗余，因此小汽轮机紧急跳闸保护的可靠性较差，误操作的概率较高。当DEH、MEH和分散控制系统采用集成控制时，当MEH在分散控制系统中并且是分散控制系统的一部分时，MES保护可以直接引入分散控制系统(MEH系统)。由于每台小型机器都有一对独立的控制器，现有的冗余硬件配置不仅可以降低成本，还可以提高系统的可靠性和运行稳定性，给维护带来方便。此外，DCS系统的控制电源和通信也考虑了冗余。它的可靠性比采用非集成控制的机械液压和集散控制系统高。同时，小机集散控制系统的所有保护信号可以具有完全的通用性。因此，可以实现小型机器软硬件的冗余控制，大大提高小型机器的可控性和保护动作。当DEH、MEH和集散控制系统采用集成控制时，整个机组的控制系统将统一，所有信息将共享，机组的自动化水平将大大提高，有利于电厂的生产管理和维护。当DEH、MEH和集散控制系统采用集成控制时，减少了集散控制系统与DEH之间通过硬接线和通信接口进行信息交换的故障点，提高了安全性，提高了信息共享的可靠性，减少了备件，降低了运输和维护成本，便于操作和管理。针对上述分析结果，6月28日，内蒙古荆轲发电有限责任公司工程管理部的两人对国鑫淮阴电厂DCS、DEH、MEH的集成控制进行了调查。2对DEH DCS和MEH集成控制的调查淮阴发电有限公司隶属于江苏国鑫集团。在原有两台50MW机组的基础上，新增一台300MW机组。这三台主机都是由* *公司生产的，该公司已于今年3月初竣工并投入使用。主机的DCS、DEH和MEH为一体化配置，均为和利时产品。自调试至今，没有出现与控制系统相关的问题。其配置如下：2.1集散控制系统配置整个300兆瓦机组有19个控制站，其中10、11、12、13、14、15、16和17站为锅炉侧控制站。站18和19是电气控制站。站20、21、22、23和24是汽轮机侧控制站；25、26和27是大型汽轮机的DEH控制站；站28是两个小汽轮机的MEH控制站。整个网络通过双冗余服务器(也用作历史站)组合成一个有机的总线结构。它通过双网络与8台服务器相连。其中，50台和57台为工程师站，56台为长期价值站，另外5台服务器为操作员站(调试时由2台炉、2台机器和1台电气设备配置)。经过168小时的生产交接，由于操作人员熟练程度的提高，目前只有3名操作人员在操作。即一个炉子、一台机器和一台电炉。此外，三家运营商的权限设置也被取消(无分机、炉、电运营商权限)。三个操作员站的权限相当，可以完成对机器、炉和电力整个系统的监控功能。具体网络结构见淮阴电厂300兆瓦机组网络图。淮阴发电厂专家讨论的结果是：采用集成控制系统可以节约投资，降低维护成本，给运行带来诸多方便。在安装期间，从服务器机柜到控制台再铺设几条网络电缆，以便以后调试。一旦操作员在168小时的生产交接后熟练了，移除不用的服务器，并在使用过程中直接连接它们，这非常方便。2.2汽包水位逻辑控制锅炉侧DCS系统完成汽包水位的单脉冲控制、三脉冲调节系统和供水全过程自动控制系统。只有汽包水位直接进入MEH系统，完成机组启动和小负荷下汽包水位的监测，从而控制小汽轮机进汽门的开度，控制汽轮机转速。电动给水泵仅在机组开始供水且蒸汽泵出现故障时使用。它没有自动开关功能，也没有与蒸汽泵的联锁功能。当机组负荷达到要求时，蒸汽泵可以自动编程和联锁。自2月20日结束以来，已投入商业运行168小时。此后，水位自动投入运行。机组稳定后，无操作人员干预，运行效果良好。与淮阴电厂专家的讨论表明，如果采用一体化，如果不采用一体化，将会出现以下不良反应：运行速度会降低；(2)故障源增多；(3)传输值是有限的(必须指定一个或多个有限的数字)。他们的锅炉火灾检测采用南京大陆的系统，通过通信进入集散控制系统。上述三种不良反应均存在，火灾探测参数在集散控制系统屏幕上缓慢刷新。他们之前也调查过，甲基汞和集散控制系统不是集成控制系统，并且发生了上述三种不良反应。因此，最终采用集散控制系统、DEH和机械和电气作为和利时的集成控制系统。我们希望DCS和MEH采用和利时的集成控制系统。2.3淮阴电厂评价国鑫淮阴发电厂300MW机组DCS、DEH、MEH综合控制系统已于XX年末至XX年2月成功运行168小时。无卡故障、无网络故障、无崩溃、无因DCS问题引起的机组停机事故、卓越的综合控制性能、可靠的系统和最低限度的维护。3 DCS、MEH、DEH综合配置和非综合配置比例具有以下特点3.1在，采用集成控制可以节省设备投资如果DCS、MEH和DEH采用非集成控制系统，它们通常按照六套主操作员站进行配置，其中一套专用于DEH和MEH，另外两套专用于工程师站，其中一套专用于DEH和MEH。在集散控制系统、机械、电气和液压系统整合后，操作员站的数量减少到五个，工程师站的数量减少到一个。不需要单独设置DEH和MEH专用操作员站和工程师站，因此一个操作员站和一个工程师站分配较少，直接减少了成本3.2采用集成控制可以降低的运营风险当MEH和集散控制系统采用非集成控制时，MEH和DEH共享一套系统和操作员站。一旦DEH冻结或失败，甲基汞就无法被监测和控制，只能使用有限的硬连线操作，这可能会导致意外事故。采用DCS和MEH一体化配置后，降低了DEH操作员站的运行负荷。MEH的所有操作可在任何一个操作员站完成，无需单独设置专用的MEH操作员站。同时，降低了DEH与集散控制系统之间的通信负荷。当机电一体化和集散控制系统采用集成控制时，机电一体化是在集散控制系统中制造的，是集散控制系统的一部分。金属氧化物半导体保护可以直接引入分布式控制系统。由于每台小型机器都有一对独立的控制器，利用现有的硬件冗余配置来提高系统的可靠性和运行稳定性，并为维护带来方便。即使DEH操作站出现故障，MEH的运行和监控也可以由其他站代替，从而避免操作站冻结和不能运行MEH的问题。另外，集散控制系统的控制电源和通信也考虑了冗余，其可靠性比MEH和采用非集成控制系统的集散控制系统高。同时，小机集散控制系统的所有保护信号可以具有完全的通用性，从而可以实现小机软、硬件部分的冗余控制，大大提高小机的可控性和保护动作。经核实，江苏国鑫淮阴发电有限公司300兆瓦机组已于2010年2月底至2010年2月成功运行168小时。没有卡故障，没有网络故障，没有崩溃，也没有由集散控制系统问题引起的停机事故。3.3使用集成控制可以减少系统延迟当MEH和集散控制系统采用非一体化配置时，MEH和集散控制系统通过3对硬接线连接，即远程控制请求、MEH许可请求和水位命令。所有其他数据通过通信接口连接。与DCS和MEH的集成配置相比，系统运行速度降低，未知故障源增加，系统传输值有限(必须指定有限的数量)。据了解，当机组负荷满足设计要求时，江苏国鑫淮阴发电公司300MW机组的蒸汽泵可以自动控制和联锁。自投入商业运行以来，水位自动跟踪良好，水位稳定，无需操作人员干预，运行效果良好。3.4采用非一体化注定了的缺陷由于MEH和集散控制系统采用非集成配置，除硬接线外，其他所有MEH数据均通过通信接口连接。为了控制通信点，减少数据交换量，进入集散控制系统的通信点越来越少，导致在集散控制系统上无法实现MEH系统的所有操作和监控功能。在操作过程中，操作员必须在两端忙碌并保持运行。特别是在事故状态下，只有少数硬手可以控制，这对系统的安全稳定运行构成了很大的风险。同时，由于MEH输入的集散控制系统点数有限，难以实现控制逻辑优化，也难以实现所有信息共享。根据对湖南创源电厂的调查，主控制系统是非集成的。该厂2300兆瓦机组的DEH和MEH是FOXBRO的集成。主机集散控制系统为和利时MACS V控制系统，通过硬接线和网络通信与集散控制系统相连。在调试和运行过程中，1号机组出现了一些问题，2号机组目前正在调试中。湖南创源电厂2300MW机组#1机组从调试至今存在的问题包括：“闭锁”运行后，小机组闭锁液压缓慢建立；(2)保护动作复位不能在MEH画面完成，只能在集散控制系统操作员站进行；(3)小型机器的水位自动功能不能在MEH屏幕上切换回来，只能由集散控制系统操作员执行；(4)手动调节汽包水位时，小机的实际速度响应严重滞后，很难在短时间内跟踪操作者输入的速