合肥发电厂3号DCS+DEH热控一体化改造

1、项目简介 合肥发电厂3号DCS系统改造采用的设备是北京和利时系统工程股份有限公司的MACS集散控制系统。这次改造的目标是在集控室完成3号机组的启动、停机、正常运行和事故处理。这次改造的范围包括：单元机组协调控制系统（CCS）；锅炉炉膛安全监测系统（FSSS）；顺序控制系统（SCS）；数据采集系统（DAS）；汽轮机数据电液控制系统（DEH）；汽轮机监视仪表（TSI）；汽轮机紧急跳闸系统（ETS）；发变组、厂用电的操作监视和信号系统（ETS）；卫星校时系统（GPS）；与励磁的通讯系统；与厂管理网(MIS)的通讯系统。这次改造的物理测点数为2500点左右。这次改造仅保留以下的常规操作和监视设备：紧急停机按钮、紧急停炉按钮、紧急停发电机按钮、事故放水和对空排气按钮、直流润滑油泵的紧急启动按钮、汽包电接点水位表、汽包水位工业电视。这次改造常规热工信号没有保留。这次改造的时间是2000年12月25日——2001年2月15日历时50天。这次改造合肥电厂的工程技术人员进行了大量细致的工作并参加了从设备选型、测点分站、方案设计、算法组态、动静态调试等全过程。 2、MACS系统在合肥电厂3号机组上的应用 （1）系统硬件配置 ▲现场控制站8套，其中汽机2套完成机侧系统的控制；电调1套完成汽机转速和负荷的控制同时也完成汽机保护的功能；电气1套完成发变组及厂用电开关的操作和监视及中央信号的功能；锅炉4套，其中一套完成灭火保护的控制，另三套完成锅炉风烟系统、制粉系统及汽水系统的控制。 ▲远程I/O站一套，完成原893前端采集主机的功能。 ▲服务器两台（冗余配置），完成历史数据的管理和系统装载等功能。 ▲工程师站一台，完成系统组态调试和下装。 ▲操作员站6台，其中一台电气，两台汽机，两台锅炉，一台大屏投影监视。 ▲通讯站两套，其中一套为与发电机励磁的通讯，一套与厂管理网MIS的通讯。 ▲GPS系统，用于整个系统的卫星校时。 （2）系统网络配置 ▲第一层控制网，在现场控制站内，由ProfiBus-DP组成，用于站内数据的交换。 ▲第二层系统网，位于I/O站间及I/O站和服务器间，为100M以太网，用于I/O站间的数据交换及I/O站和服务器的数据交换。 ▲第三层管理网，位于操作员站（工程师站）和服务器间，为100M以太网，用于操作员站和服务器的数据交换。 （3）测点分站原则 这次改造的分站没有采取按功能分站的原则，而是采用按工艺系统和功能兼顾分站的原则，这种分站具有所需测点少、站间引用少的优点。 （4）控制功能实现 ■DAS部分 完成参数和设备状态的显示报警、历史曲线记录、事故追忆、报表打印等功能。 ■CCS部分 ▲机组协调控制系统。 ▲汽包水位调节系统。 ▲气温调节系统。 ▲送风调节系统。 ▲引风调节系统。 ▲一次风压调节系统。 ▲燃烧调节系统。 ▲除氧器水位调节系统。 ▲除氧器压力调节系统。 ▲轴加水位调节系统。 ▲低加水位调节系统。 ▲高加水位调节系统。 ▲凝汽器水位调节系统。 ■SCS部分 ▲完成所有设备的手动操作功能； ▲完成机组联锁的功能，包括锅炉大小联锁、制粉系统联锁、工作备用的互联及低参数联启备用等功能； ▲完成辅机保护的功能，包括磨煤机油压保护，汽包水位保护，给水泵油压保护，发电机断水保护等功能； ▲完成主要辅机顺序启停控制功能； ■FSSS部分 ▲完成炉膛安全监测保护的功能； ▲完成一、二风风速及一次风煤粉浓度的测量。 ■ECS部分 ▲完成发变组及厂用电系统高低压开关的操作、监视； ▲完成开关操作闭锁的功能； ▲完成中央信号报警的功能； ■DEH部分 ▲完成转速和负荷的控制； ▲完成超速试验、阀门活动试验、阀门严密性等试验； ▲完成103％、110％超速保护功能； ■ETS部分 ▲完成汽机危急保护跳闸的功能； 3、合肥发电厂3号DCS改造特点： ■集控室的布置采用以大屏幕为中心的信息中心环境，取掉原来的金属盘台和立屏，取掉大量的常规仪表和操作开关，取掉所有的热工信号。随着自动化水平的提高，老厂改造集控室布置信息中心化是发展的趋势； ■由于MACS系统具有较强的开放性和兼容性，可以把支持DP协议的PLC作为I/O站的一个模件，所以这次改造把ETS做到DCS系统里； ■把893装置做为DCS的一个站，在工程师站上直接对893前端进行设置组态，取掉原来的893主机，所有的前端由原来的一个网卡增为3个网卡，可靠性不但提高了，而且使用也变得非常简单； ■设备和运行参数的报警是机组运行的一项重要功能。这次改造中设备和参数报警采用了多种形式，以满足不同岗位在不同工况下的各种需要。这次改造报警的形式有设备故障和参数越限在显示上的变色和闪光、有报警一览、有模拟常规光字牌、有瞌睡报警、有活动光字牌。所谓的活动光字牌是打破光字牌顺序不变的限制只把报警的光字在CRT的工艺流程画面的上部显示出来，先来的先报，后来的后报，确认变平光，恢复后消失。为了满足不同运行岗位的需要，所有的报警运行人员可以分级分区分类进行抑制，这样使不同的岗位只看与自己有关的报警。为了满足不同运行工况的需要，运行人员对相同的参数在不同的工况下可以设立不同的报警限值，以满足机组启停运行等不同工况参数有不同限值的需要。 ■由于MACS系统采用了先进的编译下装原理，实现了数据库、设备组态、报表图形、控制方案等的下装无扰。 4、合肥发电厂＃3机组DCS系统改造工程经济效益及社会效益分析 由北京和利时系统工程股份有限公司开发研制的MACS系统应用于安徽省合肥发电厂＃3机组DCS系统改造工程，机组投运后取得了可观的经济效益和社会效益。 第一，经过对DCS系统改造前后的测试，其发电煤耗下降了1.22g/KWH。按照2001年发电量6亿KWH，标准煤单价288元/吨计算，本台机组年节约煤经济效益为 1.22g/KWH×6亿KWH×288元/吨＝21万元。 第二，机组单元控制室盘台的改造，取消了常规仪表及操作器、操作开关等，电子设备间大为简化，每年直接节约备品备件设备费约36万元。机组大小修期间这些常规仪表的拆装、校验都耗费大量的劳动力，DCS系统彻底改变了这一状况，将人们从繁重的体力劳动中解放出来，仅此可减员增效年节约15万元。此外，由于DCS系统所用的模块都可带电插拔，这大大缩短了消缺时间，及时消除安全隐患，为机组安全、稳定发电提供了保障，此项的经济效益和社会效益大为提高。 第三，汽轮机调速系统改为数字式电液调节系统（DEH），提高了汽机运行的安全性和稳定性，减少了机组的非计划停机次数，此项年节约资金15万元。 第四，改造后的机组具备了投AGC的功能，大大提高的机组竞争上网的竞争能力，为机组多发电提供了机会，此项的经济效益和社会效益非常可观。 第五，机炉协调控制系统的投入，使机组辅机设备维护量及损坏率大幅度下降，据计算本台机组每年可比协调系统投入前节约维护费用8万元。 第六，DEH系统和机炉协调系统的投入，提高了机组的启机、停机速度，节约了燃料，年可创经济效益10万元。 第七，改造后的机组实现了机电炉一体化，此项可减人增效年节约10万元。该项技术在我厂的应用，提高了职工的技术水平，推动了合肥电厂的科技进步。 总之，合肥电厂＃3机组DCS系统改造工程的完成，可年创直接经济效益115万元，间接经济效益和社会效益更加显著。 5、合肥发电厂3#机组自动化改造工程MACS控制系统技术评审意见 国家电力公司电力规划设计总院于2001年10月26、27日在合肥组织召开“合肥发电厂3#机组自动化改造工程MACS控制系统技术评审会”。与会领导、专家与全体代表认真听取了合肥发电厂、北京和利时系统工程股份有限公司及安徽省电力试验研究所的“技术成果研究报告”、“现场运行报告”、“现场测试报告”，“用户使用情况证明”、“经济和社会效益分析报告”，以及“查新报告”等，并考察了工程现场。技术评审委员会审查了全部文件，听取了与会代表的意见与研制方的解答，经过深入细致的讨论，形成以下评审意见： 第一， 提交会议的技术资料齐全、完整，符合技术审查的要求。 第二，和利时公司研制的MACS系统是国内自主开发的新一代DCS。该系统设计合理、功能完善，系统开放性强。该系统各项技术指标均符合电力行业有关技术规范的要求，并具有如下特点： ■系统采用“域”的概念，既有利于分系统的独立完整，又便于系统扩展。 ■I/O总线采用ProfiBus-DP现场总线，能将I/O卡件置于现场，可节省控制电缆。 ■系统硬件制造采用表面贴装工艺，保证了系统卡件的可靠性。 ■合肥发电厂3#机组采用MACS系统成功实现了DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH、ETS和电气控制功能，取消了模拟盘台。一体化实现了上述功能。 ■该系统保留了原机组前端数据采集系统并与DCS系统通讯，缩短了改造工期，机组具备AGC和一次调频功能，提高了机组的可控性。 ■该系统经过试运行阶段的完善，正式投入运行以来运行稳定、可靠，达到了设计规范要求的各项功能，对电厂的安全、经济运行发挥了应有的作用。 综上所述，合肥电厂项目应用的MACS系统总体技术水平处于国内同类型先进水平，可为国内新建和改造工程借鉴。