陳晉

湛江電力有限公司,廣東湛江524000

貝利SYMPHONY系統(tǒng)在湛江發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組改造中的應(yīng)用

陳晉

湛江電力有限公司,廣東湛江524000

介紹湛江發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組DCS控制系統(tǒng)改造情況，論述改造方案的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)，通過(guò)分析改造中出現(xiàn)的問(wèn)題，闡明了產(chǎn)生問(wèn)題的原因及解決方法。

改造;DCS控制系統(tǒng)

湛江電力有限公司#1機(jī)組是300MW燃煤發(fā)電機(jī)組，投產(chǎn)于1994年，DCS控制系統(tǒng)改造是利用機(jī)組大修的機(jī)會(huì)，對(duì)機(jī)組的控制系統(tǒng)及其相應(yīng)的配套設(shè)備進(jìn)行整體改造。

湛江發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組DCS改造采用北京貝利公司的ABB-貝利SYMPHONY分散控制系統(tǒng)，改造范圍包括MCS、SCS、DAS、ECS系統(tǒng)。

系統(tǒng)硬件配置為：共設(shè)6個(gè)操作員站，三臺(tái)PGP服務(wù)器，1個(gè)工程師站，模件柜7個(gè)、端子柜19個(gè)、跳閘繼電器柜1個(gè)、循環(huán)水泵房遠(yuǎn)程I/O柜1個(gè)、電源柜3個(gè)、火檢放大器柜1個(gè)。

1 美國(guó)ABB-貝利公司的Symphony分散控制系統(tǒng)介紹

該系統(tǒng)是美國(guó)ABB-貝利公司最新的系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)由4部分組成，即系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、PGP服務(wù)器、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站。操作員站、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站作為邏輯意義相同的節(jié)點(diǎn)掛接在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上。

1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為美國(guó)ABB-貝利公司開(kāi)發(fā)的CNET雙冗余環(huán)形網(wǎng)，使用的技術(shù)：例外報(bào)告技術(shù)，信息壓縮技術(shù)，確認(rèn)重發(fā)技術(shù)。每一節(jié)點(diǎn)通過(guò)相應(yīng)的傳輸介質(zhì)，與另外兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)相連接，最后形成一個(gè)閉合的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)報(bào)告將環(huán)繞網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)依次傳遞，從信息源節(jié)點(diǎn)開(kāi)始至目的節(jié)點(diǎn)，再由目的節(jié)點(diǎn)回到原發(fā)出信息報(bào)告的節(jié)點(diǎn)止。網(wǎng)絡(luò)速率為10M。PGP服務(wù)器和工程師站利用網(wǎng)絡(luò)控制板與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，而現(xiàn)場(chǎng)控制站利用主控模件與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)控制站由主控模塊、智能輸入／輸出模件、電源模件和專用機(jī)柜組成，系統(tǒng)由UPS和APS實(shí)現(xiàn)雙路供電，主控模塊、電源模件、全部采用雙冗余配置，有模件在線自診斷功能，診斷結(jié)果可由操作員站或工程師站的系統(tǒng)畫(huà)面顯示。在主控模塊、智能輸入／輸出模件上分別固化實(shí)時(shí)控制軟件和智能輸入／輸出處理軟件。每個(gè)控制站機(jī)柜附帶多個(gè)端子柜，便于信號(hào)電纜接線。實(shí)時(shí)控制軟件運(yùn)行在一個(gè)嵌入式多任務(wù)處理系統(tǒng)中，完成信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理、控制運(yùn)算（項(xiàng)目控制運(yùn)算周期為250ms）、通信、自診斷、雙主控模塊切換時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)一致等功能。智能輸入／輸出處理軟件完成采樣、濾波、模／數(shù)轉(zhuǎn)換、小信號(hào)非線性補(bǔ)償、冷端補(bǔ)償、工程單位換算、過(guò)程點(diǎn)質(zhì)量判斷等功能。

1.3 操作員站和工程師站由高可靠工業(yè)微機(jī)配以外設(shè)組成（項(xiàng)目采用戴爾PC機(jī)）。操作員站最主要的功能是讓操作員對(duì)就地設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、操作；對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)節(jié)；為運(yùn)行工程師、生產(chǎn)工程師、維護(hù)工程師提供原始信息，用于分析、優(yōu)化與指導(dǎo)。所以以下內(nèi)容為PGP的最基本功能：

（1）采集由控制系統(tǒng)送來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)模擬量和數(shù)字量信號(hào)；

（2）在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)數(shù)值與狀態(tài)；

（3）存儲(chǔ)當(dāng)前和歷史過(guò)程量及計(jì)算量；

（4）顯示過(guò)程畫(huà)面，打印報(bào)表；

（5）對(duì)被控設(shè)備發(fā)出指令；

（6）獲取用于顯示和存檔的數(shù)據(jù)。

采用服務(wù)器/客戶機(jī)結(jié)構(gòu)；可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器多冗余的自動(dòng)切換；操作員站有分級(jí)別保護(hù)措施，只有以正確口令登錄，才能執(zhí)行相應(yīng)操作。

工程師站運(yùn)行Composer系統(tǒng)組態(tài)軟件包，軟件運(yùn)行環(huán)境為WINDOWS XP。提供了建立與維護(hù)控制系統(tǒng)組態(tài)所需的必要功能：控制策略圖形化的開(kāi)發(fā)功能；

公用數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)與維護(hù)功能；

系統(tǒng)資源庫(kù)的管理功能；

系統(tǒng)的故障診斷與維護(hù)功能；

人系統(tǒng)接口的離線組態(tài)功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 MCS系統(tǒng)共設(shè)計(jì)多套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；燃燒控制系統(tǒng)；送風(fēng)控制系統(tǒng)；引風(fēng)控制系統(tǒng)；全程給水控制（單、三沖量）系統(tǒng)；左右側(cè)一、二、三級(jí)減溫控制系統(tǒng)；左右側(cè)再熱氣溫控制系統(tǒng)；除氧器水位控制系統(tǒng)；除氧器壓力控制系統(tǒng)；#1～3高加水位控制系統(tǒng)；凝結(jié)器水位控制系統(tǒng)

2.2 設(shè)計(jì)SCS邏輯時(shí)盡量采用電廠實(shí)際使用中的邏輯，參照原運(yùn)行規(guī)程，并聽(tīng)取運(yùn)行人員的意見(jiàn)。這樣做，一方面吸取原有控制邏輯的優(yōu)點(diǎn)，一方面使運(yùn)行人員不必改變或較少改變?cè)械牟僮髁?xí)慣。SCS控制范圍包括如下等：#1～4磨順控系統(tǒng)；吹灰順控系統(tǒng)；定排順控系統(tǒng)；重油槍順控系統(tǒng)等

2.3 DAS系統(tǒng)不僅包括傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能，還包括歷史曲線記錄、事故追憶、SOE記錄及打印等多項(xiàng)功能，利于現(xiàn)場(chǎng)事故分析。所采集的數(shù)據(jù)除熱工信號(hào)外，還包括部分電氣專業(yè)數(shù)字量、模擬量信號(hào)。此次改造拆除了立盤(pán)上的小型巡測(cè)儀，將測(cè)點(diǎn)直接送入Symphony分散控制系統(tǒng)。

2.4 在這次改造中把電氣系統(tǒng)并入了DCS系統(tǒng)。

3 控制功能設(shè)計(jì)特點(diǎn)

參考在其他電廠成功應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)考慮到湛江發(fā)電廠實(shí)際需要，MCS整體控制方案包括：AGC、協(xié)調(diào)、機(jī)跟隨、鍋爐跟隨、手動(dòng)等多種控制方式；給水泵調(diào)節(jié)、送引風(fēng)調(diào)節(jié)等子回路控制方案；被調(diào)量測(cè)點(diǎn)選擇及處理方案；MCS與SCS之間信號(hào)傳遞及處理方案等。

當(dāng)機(jī)組需要進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)控制時(shí)，可根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況，選擇進(jìn)入不同協(xié)調(diào)方式，而多種協(xié)調(diào)方式間的切換是無(wú)擾進(jìn)行的。給水控制系統(tǒng)采用三沖量調(diào)節(jié)，一、二、三級(jí)減溫控制系統(tǒng)采用串級(jí)調(diào)節(jié)。MCS所有重要測(cè)點(diǎn)采用雙測(cè)點(diǎn)冗余方式，可在操作畫(huà)面上人工選擇任一測(cè)點(diǎn)作為被調(diào)量。

給水泵組、定排電動(dòng)門(mén)組、磨煤機(jī)系統(tǒng)設(shè)有程控啟停功能。將程控／手動(dòng)選擇按鈕置程控位，可進(jìn)行設(shè)備順序啟停操作，在程控／手動(dòng)選擇按鈕置回手動(dòng)位之前，有關(guān)設(shè)備不能進(jìn)行手動(dòng)操作。在設(shè)備本體保護(hù)信號(hào)發(fā)出時(shí)，程控指令中斷，執(zhí)行本體保護(hù)指令。如程序執(zhí)行時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間，則顯示執(zhí)行超時(shí)報(bào)警，程序中斷。

所有電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵（電動(dòng)門(mén)、電磁閥除外）都設(shè)計(jì)有設(shè)備檢修，禁止操作功能，即如將設(shè)備置于設(shè)備檢修，被控設(shè)備不能由CRT上操作，啟／停指令不能發(fā)出，此時(shí)在設(shè)備檢修畫(huà)面中，置于設(shè)備檢修位的設(shè)備標(biāo)記變紅。此種功能便于設(shè)備檢修。

邏輯設(shè)計(jì)中，盡量保持原連鎖開(kāi)關(guān)與現(xiàn)連鎖按鈕功能的一致性。連鎖功能定義為設(shè)備間的互聯(lián)和運(yùn)行參數(shù)異常連鎖， 設(shè)備事故跳閘被定義為無(wú)DCS停指令輸出而設(shè)備停。取DCS系統(tǒng)DO輸出作為實(shí)際輸出指令，如設(shè)備啟指令已發(fā)出，在設(shè)備停反饋出現(xiàn)之前，無(wú)設(shè)備停指令發(fā)出，即判為事故跳閘。事故跳閘發(fā)生后，設(shè)計(jì)為按下操作畫(huà)面上設(shè)備停按鈕復(fù)位事故跳閘信號(hào)，這與原操作習(xí)慣是一致的。此事故跳閘與熱工保護(hù)跳閘為兩個(gè)不同概念，由此可判斷設(shè)備異常跳閘的原因，分清熱工與電氣雙方的責(zé)任。

事故跳閘采用常規(guī)首出項(xiàng)鎖定邏輯，將首出顯示復(fù)位功能設(shè)計(jì)為設(shè)備重新啟動(dòng)后自動(dòng)復(fù)位，也可由手動(dòng)按鈕復(fù)位。這樣設(shè)計(jì)，既方便運(yùn)行人員操作，又保證首出顯示的正確性和實(shí)時(shí)性。

在操作畫(huà)面上為運(yùn)行人員提供足夠的顯示信息，例如，在主要設(shè)備圖標(biāo)旁提供跳閘首出彈出窗口，便于查找設(shè)備跳閘原因，此窗口同時(shí)顯示設(shè)備啟動(dòng)許可條件，運(yùn)行人員可根據(jù)提示，在設(shè)備啟動(dòng)前檢查設(shè)備情況。MCS中也增加了閉環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)制切手動(dòng)原因的首出判斷邏輯，便于事故分析。

4 改造中遇到的問(wèn)題及解決方法

4.1 機(jī)柜接線問(wèn)題

在系統(tǒng)測(cè)試中曾發(fā)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配電機(jī)柜內(nèi)部連線有虛接或錯(cuò)按現(xiàn)象，經(jīng)查實(shí)為機(jī)柜出廠前配線作業(yè)不當(dāng)所致，后將所有內(nèi)部配線徹底檢查，問(wèn)題解決。

4.2 給粉機(jī)控制問(wèn)題

在設(shè)備運(yùn)行中，給粉機(jī)出現(xiàn)突然啟動(dòng)，清查因由，原來(lái)是變頻器輸出指令電壓為5VDC，因?yàn)殡娎|屏蔽不好，出現(xiàn)了干擾信號(hào)：把電纜清理后好了。

4.3 畫(huà)面反映時(shí)間問(wèn)題

調(diào)試初期，在操作畫(huà)面上操作設(shè)備時(shí)，鼠標(biāo)動(dòng)作而操作不了設(shè)備，反映給貝利公司，說(shuō)是PGP系統(tǒng)問(wèn)題，現(xiàn)在還有這種現(xiàn)象。

4.4 操作員站死機(jī)

操作員站CRT在調(diào)試初期曾出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。查原來(lái)為信號(hào)放大遠(yuǎn)傳感器死了，復(fù)位后好了。

4.5 報(bào)表問(wèn)題

機(jī)組改造后，日?qǐng)?bào)表一直沒(méi)法正常運(yùn)行，查找原因可能為報(bào)表文件數(shù)設(shè)置過(guò)小，報(bào)表達(dá)到文件數(shù)后不會(huì)自動(dòng)清除舊的文件，產(chǎn)生不了新的報(bào)表文件。

4.6 主參數(shù)畫(huà)面動(dòng)態(tài)點(diǎn)顯示變化過(guò)慢

PGP操作畫(huà)面中的動(dòng)態(tài)點(diǎn)顯示偏慢，不利于運(yùn)行人員監(jiān)視重要參數(shù)，進(jìn)行組態(tài)后，主要參數(shù)的刷新變快了，滿足了運(yùn)行的要求。

4.7 信號(hào)翻轉(zhuǎn)問(wèn)題

在機(jī)組運(yùn)行中，發(fā)生了A送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉從60%開(kāi)度自動(dòng)關(guān)到0%，一次風(fēng)機(jī)入口調(diào)門(mén)突然關(guān)到0%等事件。查究原因，運(yùn)行人員沒(méi)有操作，有超馳信號(hào)發(fā)出，再查超馳條件來(lái)源控制器組態(tài)邏輯沒(méi)有記錄到超馳信號(hào)發(fā)出，就是說(shuō)在不同控制器間傳送的信號(hào)發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，使設(shè)備動(dòng)作了。貝利公司專家給出了問(wèn)題的解決辦法，升級(jí)控制器芯片的版本，解決了問(wèn)題。

結(jié)論

此次改造采用分散控制系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)了DEH、CCS、MCS、SCS、DAS、ECS多項(xiàng)功能，采用CRT／鼠標(biāo)或鍵盤(pán)操作方式，取消絕大部分常規(guī)顯示儀表和手操設(shè)備，增加了協(xié)調(diào)控制、順序控制、電調(diào)等功能，提高了機(jī)組的自動(dòng)化程度。經(jīng)過(guò)多年的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，說(shuō)明改造很成功。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.061