巴蜀江油電廠2×330 MW機(jī)組是法國ALSTOM公司成套提供的亞臨界中間再熱汽輪發(fā)電機(jī)組。該機(jī)組于1991年11月29日并網(wǎng)運(yùn)行，至2002年底，累計運(yùn)行63992.61h，累計發(fā)電1804734.9萬kw．h，為四川經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。電廠熱工控制系統(tǒng)采用方法隨機(jī)組配套20世紀(jì)80年代初的T20系列數(shù)字控制系統(tǒng)，主要包括計算機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)CENTRALOG、邏輯控制系統(tǒng)CONTROBLOC、模擬量控制系統(tǒng)MICRO－Z、汽機(jī)控制系統(tǒng)MICROREC等四個子系統(tǒng)。控制系統(tǒng)能以自動方式完成從鍋爐吹掃、點(diǎn)火至汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、帶負(fù)荷運(yùn)行全過程控制和監(jiān)視。機(jī)組運(yùn)行12年來，控制系統(tǒng)逐漸暴露出諸多問題：控制程序不透明，部分系統(tǒng)故障診斷能力差，修改控制組態(tài)困難；核心備品配件長期依靠進(jìn)口，價格昂貴且采購周期長，ALSTOM公司已明確將逐步淘汰該系統(tǒng)。尤其是近幾年來，汽機(jī)控制系統(tǒng)、模擬量控制系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障，造成機(jī)組多次跳閘事故，使廠330MW機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅。因此，決定對32號機(jī)組原有的法國控制系統(tǒng)進(jìn)行全面改造。改造工程采用了ABB貝利公司的Symphony分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)與貝利公司Infi－90 Open系統(tǒng)兼容，無論軟、硬件及運(yùn)行管理等方面都具有成熟的經(jīng)驗(yàn)，而且進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)了DCS控制器物理位置分散、控制控能分散、管理功能集中等優(yōu)點(diǎn)，并且借助當(dāng)今世界先進(jìn)的微處理器技術(shù)、高速通訊技術(shù)、先進(jìn)和現(xiàn)代控制技術(shù)，形成更加完善的、先進(jìn)的、可靠的、開放式的新型控制系統(tǒng)。
一、改造原則、范圍和系統(tǒng)配置
1．改造原則和改造范圍
針對機(jī)組的客觀情況，在DCS改造初期就明確了DCS改造遵循的基本原則：確保機(jī)組改造后的安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，體現(xiàn)當(dāng)代DCS的先進(jìn)水平，并在上述前提下實(shí)現(xiàn)投資省、見效快的目標(biāo)。根據(jù)這一原則，認(rèn)真了解國內(nèi)機(jī)組改造情況，調(diào)查DCS發(fā)展和運(yùn)用情況，分析機(jī)組實(shí)際現(xiàn)狀，最終確定了如下具體目標(biāo)和改造范圍。
（1）改造實(shí)現(xiàn)的所有功能應(yīng)充分遵循主設(shè)備制造商ALSTOM公司的技術(shù)規(guī)范，并根據(jù)巴蜀江油電廠生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化和完善。
（2）改造范圍包括CENTRALOG、MICRO－Z、MI－CROREC、CONTROBLOC，保留原系統(tǒng)中運(yùn)行情況較好的汽機(jī)閥門驅(qū)動回路裝置、低旁SULZERAV6系統(tǒng)、高旁伺服驅(qū)動裝置、汽機(jī)機(jī)械量測量系統(tǒng)、球磨機(jī)噪音測量及轉(zhuǎn)換裝置等。
（3）改造后新系統(tǒng)在控制臺上僅設(shè)置8個必要的事故手動操作按鈕：鍋爐MFT打閘按鈕、汽輪機(jī)打閘按鈕、發(fā)電機(jī)打閘按鈕、凝汽器真空破壞閥開關(guān)按鈕、汽機(jī)潤滑油泵（交、直流）啟動按鈕、密封油油泵（交、直流）啟動按鈕；原控制盤臺常規(guī)顯示儀表、記錄儀、報警光字牌全部取消，只保留汽包電磁水位表、汽包水位電視、爐膛火焰電視。
（4）第三方設(shè)備（包括一次風(fēng)粉在線監(jiān)視裝置、鍋爐爐管檢漏裝置、蒸汽吹灰PLC裝置、上網(wǎng)負(fù)荷總加系統(tǒng)）使用通訊方式進(jìn)入DCS，實(shí)現(xiàn)DCS一體化。
2． 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
該工程的Symphony系統(tǒng)采用了典型的多層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)配置了一個冗余的控制網(wǎng)絡(luò)Cnet（Control Network）作為系統(tǒng)中心環(huán)，現(xiàn)場控制單元HCU（Harmony Control Unit）、人系統(tǒng)接口HSI（HumanSystemInterface）等作為Symphony系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)掛在控制網(wǎng)絡(luò)Cnet上?？刂凭W(wǎng)絡(luò)Cnet上采用以太網(wǎng)協(xié)議，符合IEEE802委員會頒布的802.2標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)速度10 MHz，最多可容納250個節(jié)點(diǎn)。兩相鄰節(jié)點(diǎn)間距離可達(dá)2000m。Cnet通訊系統(tǒng)采用了面向字節(jié)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，以及安全校驗(yàn)措施保證通訊系統(tǒng)的安全，同時提高控制系統(tǒng)信息響應(yīng)速度，減少信息通訊延遲。
過程控制層的控制網(wǎng)絡(luò)CW（Control Way）是Cnet通訊系統(tǒng)的子系統(tǒng)，它是一個1M波特的串行通訊系統(tǒng)。最多支持30個控制器模件及網(wǎng)絡(luò)處理模件之間的高速通訊。
過程I／O與多功能處理器之間的數(shù)據(jù)通訊通過并行子擴(kuò)展總線XB（Expander Bus）完成。XB是一個高速8位高速并行通道，傳送速率500 kHz。
3． 現(xiàn)場控制單元HSU
該系統(tǒng)配置了二種處理模塊：多功能處理器MFP12、順序事件記錄服務(wù)器INSOE01。系統(tǒng)配置了八種I／O模件：模擬量輸入模件（TC／RTD）IMASI23、模擬量輸入模件（15AI）IMFEC12、模擬量輸出模件（14AO）IMAS011、數(shù)字量輸入模件（16DI）IMDS014、數(shù)字量輸出模件（16DO）IMDS014、脈沖量輸入模件（8PI）IMDSM04、頻率計數(shù)模件（1PI）IFCS01、控制I／O模件（4AI、2AO、3DI、4DO）IMCSI22。模件功能強(qiáng)、種類少，可為電廠備品配件儲備節(jié)約大量資金。
4． 人機(jī)界面平臺
該系統(tǒng)提供了4臺Conductor NT工作站作為操作員站，1臺Composer工程師工作站。操作員站、工程師站均采用中文Windows NT4.0平臺，HP公司工作站，基本配置為：Intel Pentium4、主頻1.4GHz處理器、內(nèi)存容256Mbytes、硬盤容量40Gbytes、標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤、鼠標(biāo)，工程師工作站配置可讀寫光驅(qū)作為備份工具。以人為本，采用了環(huán)保型、高分辨率的21寸液晶顯示器。
5．電源系統(tǒng)
Symphony系統(tǒng)配置了專用的電源分配柜，接受2路外部220 V電源，電源分配柜內(nèi)安裝了自動切換電路。兩路電源均來自不間斷電源UPS，一路來自單元機(jī)組UPS，另一路來自機(jī)組公用系統(tǒng)UPS，兩路電源分別經(jīng)15 kVA的變壓器隔離、二次側(cè)接地后送至電源分配柜。兩路電源經(jīng)無擾自動切換電路切換后送至現(xiàn)場控制單元HSU、人系統(tǒng)接口HSI等。電磁閥48VDC驅(qū)動電源由電廠原有48VDC電源系統(tǒng)提供。
二、 系統(tǒng)功能
改造工程充分遵循原ALSTOM公司對控制系統(tǒng)的劃分原則和規(guī)律，改造后Symphony系統(tǒng)將控制系統(tǒng)分為SCS（包括BMS、ECS）、MCS、DEH、DAS四個子系統(tǒng)。四大子系統(tǒng)I／O初步總點(diǎn)數(shù)3970多點(diǎn)，其中SCS（包括BMS、ECS）共2500余點(diǎn)、MCS共350余點(diǎn)、DEH共210余點(diǎn)、DAS共810余點(diǎn)。
1． 順控系統(tǒng)SCS（包括BMS、ECS）
SCS是現(xiàn)代高參數(shù)、大容量火電機(jī)組必備的控制系統(tǒng)，原ALSTOM公司設(shè)計了功能完善、邏輯嚴(yán)密的邏輯控制回路，對保證機(jī)組安全運(yùn)行起到了重要保證，本次改造充分遵循了原制造商的設(shè)計思路。改造后SCS（包括BMS、ECS）由5個模件柜、9個端子柜組成，共有20對MFP12多功能處理器，系統(tǒng)余量大，MFP12負(fù)荷率適當(dāng)。鍋爐保護(hù)系統(tǒng)FSSS、電氣控制系統(tǒng)ECS分別由一對冗余的MFP12實(shí)現(xiàn)。
2． 模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)MCS
MCS共使用1個模件柜，2個端子柜。MCS與SCS、DEH協(xié)調(diào)配合，由4對冗余MFP12處理器完成了各項(xiàng)控制功能，包括機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、燃料量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、給水全程控制系統(tǒng)、一次風(fēng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、燃燒空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)控制等。主要配置是：（1）協(xié)調(diào)控制、燃料控制、高旁、低旁、空預(yù)器保護(hù)（1對MFP12）；（2）制粉系統(tǒng)、一次風(fēng)壓、風(fēng)量控制、爐膛壓力（1對MFP12）；（3）給水控制、過熱減溫、再熱減溫（1對MFP12）；（4）凝汽器水位、除氧氣壓力、部分DAS點(diǎn)（1對MFP12）。
3． 汽輪機(jī)組控制系統(tǒng)DEH和ETS
DEH由1個模件柜、1個端子柜組成，包含4對冗余的MFP12，完成汽輪機(jī)組從掛閘、沖轉(zhuǎn)、同期并網(wǎng)、應(yīng)力計算、負(fù)荷調(diào)節(jié)、在線實(shí)驗(yàn)等全部控制功能。汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)沒有使用常規(guī)的可編程控制器PLC，亦采用一對冗余的多功能處理器MFP12完成機(jī)組保護(hù)和試驗(yàn)功能。具體配置：（1）汽輪機(jī)組自動控制BTC（1對MFP12）；（2）汽輪機(jī)組超速保護(hù)OPC（1對MFP12）；（3）汽輪機(jī)組保護(hù)ETS（1對MFP12）；（4）汽輪機(jī)組自啟停控制ATC（1對MFP12）。
4． 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS
DAS由1個模件柜、2個端子柜組成，共有3塊MFP12，其中一對冗余的MFP12用于I／O采集（529點(diǎn)），1塊MFP用于性能計算，部分DAS點(diǎn)通過MCS接入系統(tǒng)?？紤]系統(tǒng)余量及原系統(tǒng)電纜走向等原因，將原常規(guī)儀表取消后需進(jìn)入DCS的各點(diǎn)由MCS進(jìn)入。性能計算不具備的參數(shù)預(yù)留了接口并采用人工置數(shù)方式完成，實(shí)現(xiàn)機(jī)組簡易效率計算。
三、 改造過程
2001年2月便開始熱工控制系統(tǒng)改造前期工作。先后邀請ALSTOM公司、ABB貝利公司、上海FOXBORO公司、北京和利時公司、上海新華控制公司來廠進(jìn)行DCS技術(shù)交流。與國內(nèi)DCS專家共同研討DCS技術(shù)規(guī)范書編寫要求，最終審定了DCS技術(shù)規(guī)范書。先后到ABB貝利公司、新華公司、FOXBORO公司、北京和利時公司和相關(guān)電廠進(jìn)行DCS改造前的考察。最后確定北京ABB貝利控制有限公司為DCS改造工程供貨商和工程設(shè)計單位。
2002年9月22日，改造工程拉開序幕。按照計劃完成了原系統(tǒng)拆卸、新系統(tǒng)安裝、接線工作，系統(tǒng)上電進(jìn)入帶電調(diào)試及系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試工作。2002年11月16日，DCS改造后第一次點(diǎn)火成功，一次并網(wǎng)成功，帶負(fù)荷320 MW，標(biāo)志著DCS改造工程進(jìn)入系統(tǒng)精調(diào)階段，預(yù)示改造取得階段性成果。2002年11月28日機(jī)組完成72 h試運(yùn)行，機(jī)組具備安全、穩(wěn)定發(fā)電條件，DCS改造工程進(jìn)入系統(tǒng)性能考核和完善階段。至今，機(jī)組運(yùn)行基本正常。
四、 系統(tǒng)改造的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)
32號機(jī)組DCS改造是對ALSTOM公司330MW機(jī)組整套控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，在國內(nèi)同類電廠中尚屬首次，沒有成功經(jīng)驗(yàn)可借鑒；同時32號機(jī)組DCS改造工期短、改造范圍大，加之，2002年四川電網(wǎng)出現(xiàn)新一輪缺電形勢，32號機(jī)組大修工期及DCS控制系統(tǒng)改造工期從計劃的90天壓縮至69天，使得DCS改造難度更大。但是，在60余天的時間內(nèi)，保質(zhì)保量地完成DCS安裝、調(diào)試工作，并提前計劃7天投入生產(chǎn)。
DCS選用了代表當(dāng)代控制系統(tǒng)較高水平的Sym－phony Infi90分散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制精度高，具有豐富實(shí)用的功能算法塊。面向?qū)ο蠼M態(tài)方式，編程簡單又容易掌握。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，I／O卡件種類少，易于儲備備品配件。中文WindowsNT平臺，人機(jī)界面友好。系統(tǒng)只保留8個必要的手動操作按鈕，未設(shè)計任何后備手動操作裝置和常規(guī)儀表，提高了機(jī)組自動化水平。設(shè)備選型以人為本，選擇高清晰度、環(huán)保型的液晶顯示裝置。充分吸收現(xiàn)代DCS先進(jìn)技術(shù)，增加了機(jī)組性能計算、設(shè)備運(yùn)行時間統(tǒng)計和用電量累計等功能，為分析機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。預(yù)留與MIS、ERP等系統(tǒng)的接口，為系統(tǒng)擴(kuò)展為具有決策管理功能的新型系統(tǒng)提供了條件。
五、 系統(tǒng)的不足和完善
經(jīng)過DCS改造32號機(jī)組現(xiàn)已投入運(yùn)行，進(jìn)入系統(tǒng)性能考核階段，取得了初步成果。然而，改造中依然存在著一些不如人意的地方，如系統(tǒng)的報警功能還不完善，沒有充分考慮到運(yùn)行人員的原有習(xí)慣和適應(yīng)能力。運(yùn)行人員能不能及時了解機(jī)組運(yùn)行狀況尤其是異常情況下的報警提示，從而采取最有力措施保障機(jī)組安全，這是現(xiàn)系統(tǒng)存在的最大問題，將積極尋找機(jī)會進(jìn)行不斷完善。
六、 結(jié)束語
經(jīng)過DCS改造后32號機(jī)組主輔設(shè)備的自動保護(hù)裝置投入率達(dá)到100％，主要自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投運(yùn)率達(dá)到100％，進(jìn)入系統(tǒng)性能考核階段。Symphony系統(tǒng)物理位置分散、控制控能分散、管理功能集中等優(yōu)點(diǎn)，以及世界先進(jìn)的多種技術(shù)如：微處理器技術(shù)、高速通訊技術(shù)、先進(jìn)和現(xiàn)代控制技術(shù)的運(yùn)用，使得該控制系統(tǒng)代表了國內(nèi)完善的、先進(jìn)的、可靠的、開放的新型控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，所采用的先進(jìn)的控制策略和思路為國內(nèi)發(fā)電設(shè)備控制系統(tǒng)改造提供寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛的推廣價值。
（轉(zhuǎn)載）
