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新华XDPS分散控制系统成功应用于汉川电厂#2机组DCS改造

供稿:中国工控网 2016/1/26 14:43:58

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  • 关键词: XDPS分散控制系统 DCS改造 DCS
  • 摘要:新华XDPS分散控制系统以开放式结构、模块化设计技术、合理的软硬功能配置和易于扩展的特点成功的应用于汉川电厂#2机组DCS改造,本文针对热控部分在方案确定、图纸设计、联络会、调试中应关注的重点进行了总结。

  新华XDPS分散控制系统以开放式结构、模块化设计技术、合理的软硬功能配置和易于扩展的特点成功的应用于汉川电厂#2机组DCS改造,XDPS-400+分散控制系统将机炉电控制构成一体化,包含了MCS&DAS、BMS、SCS、DEH、ETS、MEH、BPS、ECS九个子系统,整个改造方案设计由我们自行承担,现就热控部分在方案确定、图纸设计、联络会、调试中应关注的重点总结如下。

  XDPS具有众多国内外优秀DCS的卓越品质和性能,在此不一一表述。XDPS充分地运用模块化设计技术在安全性和可靠性方面组态了许多技巧性的逻辑,但任何DCS系统的硬件和软件产品在长时间运行中不可能做到零缺陷和零故障,为此从安全性和可靠性的角度上考虑必须设计极端危急情况下的应急方案,这就要求我们根据机组及热力系统运行特点设计周全仔细完备的应急预案。

一、DCS控制失灵情况下,16项共18个后备硬按钮/开关将机组安全停运

  16个按钮是:紧急MFT1和紧急MFT2,遮断汽轮机1和遮断汽轮机2,开启汽机真空破坏门,启动电动给水泵,停止A小机运行,停止B小机运行,开启汽机本体疏水门,启动汽机交流润滑油泵,启动汽机直流润滑油泵,发变组跳闸,6KV-A备用电源开关跳闸,6KV-B备用电源开关跳闸,6KV备用电源开关跳闸。2个开关是:汽机交/直流油泵联锁,发电机交/直流密封油泵联锁。

在设计中应重点考虑按钮/开关常开和常闭触点的数量、是否带灯指示,与控制回路的连接方式及其配电电源类型,且每个按钮/开关触点均设置SOE点。

二、MFT跳闸回路

  采用了新华公司推荐的典型设计回路方案。分为两种跳闸回路,设计成交流和直流配电继电器硬跳闸回路两种。交流回路只考虑了两种跳闸情况:DPU输出的MFT三取二接点信号,立盘上后备按钮输出的手动MFT按钮1和按钮2相串接的信号。直流回路考虑了四种跳闸情况:DCS两路电源失去,BMS主DPU两路电源失去,交流回路的两种跳闸情况。

设计特点:必须从手动MFT按钮1和按钮2上均取二对常开触点分别接入交流和直流回路。删除了MFT复位硬操按钮回路,只能由MFT软操复位。目的是确保BMS主DPU正常后才能复位MFT信号。MFT三取二接点信号是由DPU控制柜中三块DO卡件输出的MFT1、MFT2、MFT3三对信号经硬跳闸回路中交流继电器扩展回路而产生,12对触点分两组分别接入交流和直流跳闸回路中,6对触点构成MFT三取二逻辑信号。

这套逻辑回路设计周全、严密,充分考虑到了硬件和软件冗余,既防误动又防拒动。设计重点考虑:

(1)手动MFT按钮1和按钮2应设置五对触点分别接入BMS的DI卡件,交流跳闸回路,直流跳闸回路,SOE点,按钮点灯指示。接线施工中应避免混淆220VAC、110VDC、48VDC三种配电电源。

(2)SCS所属四个DPU机柜分别接收BMS四个D块卡件输出的四个MFT硬接线信号,没有采用网上传输点。

(3)MFT交流和直流两回路继电器动作输出接点与各子系统DPU的DO卡件端子板继电器动作接点要一一对应并接正确。

(4)明确MFT跳闸输出信号内容。

三、汽轮机跳闸回路:设计继电器硬跳闸回路,有五种情况导致AST电磁阀线圈失电跳闸汽轮机

(1)ETS中LPC卡件里逻辑组态输出跳闸触点,跳闸条件是经典的ETS逻辑;(2)立盘上手动遮断汽轮机按钮1按钮2串接触点;(3)ETS中三块SDP卡件经端子板三选二继电器回路输出的ETS114%超速触点;(4)立盘上手动MFT按钮1和按钮2串接触点;(5)AST电磁阀110VDC配电电源失去。

四、小汽机跳闸回路:设计采用继电器硬跳闸回路,有四种情况导致就地跳闸电磁阀线圈得电跳闸小汽机

(1)小机ETS中三块LPC卡件逻辑组态输出跳闸触点,为避免电磁阀线圈长时间得电损坏,将跳闸触点设计成10秒种的脉冲信号;(2)小机 ETS中三块SDP卡件经三选二端子板继电器回路输出的MEH超速112%触点;(3)立盘上手动停止小机运行按钮触点;(4)在主汽门未关闭的情况下,MFT硬跳闸回路继电器触点。

五、逻辑设计

1、二台泵主备互联:需明确热力系统联锁条件,是否在SCS中实现电气跳闸联锁。

2、三台泵间联锁:对于工业水泵、顶轴油泵、炉水循环泵三种泵,需明确联锁条件和运行与备用方式。

3、 明确电磁阀线圈是带电导通还是失电导通,与DEVICE算法中OUT1开指令和OUT2关指令的对应关系。

4、电动机DEVICE算法块中发出Trip信号后的逻辑设计,考虑了两种情况:电动机未运行时出现Trip信号(操作器上可观看到),按下确认键后,逻辑回路自动发出2秒钟停止指令,将Trip信号复位。电动机运行时出现Trip信号按下确认键后,逻辑回路不发出停止指令,仅将Trip信号复位。有效地避免了误停止正处于运行中的电动机。

5、引风控制中MFT后出现炉压高防内爆超驰关逻辑设计。

6、所有电动机启停控制需明确允许启(停)、紧急启(停)、自动启(停)三种逻辑条件,确保逻辑组态正确。

7、汽机疏水总联锁开逻辑,设计了软件和硬件两套逻辑回路。软件逻辑是DPU中组态的经典逻辑;硬件逻辑是设计立盘汽机疏水总联锁开关继电器扩展回路,若疏水门是电动门,则继电器输出常开接点与SCS端子柜中DPU输出的指令并接;若疏水门是气动门,则继电器输出常闭接点与DPU输出电磁阀指令串接。

8、机炉电大联锁逻辑,联锁关系是:汽机跳闸同时联锁跳锅炉和发电机;发电机跳闸同时跳汽机和锅炉;锅炉跳闸只跳汽机,目的是锅炉跳闸瞬间仍然由汽机带动发电机,防止汽轮机超速。

9、锅炉大联锁逻辑,由电气回路完成,热控回路未设计。

10、制粉系统小联锁逻辑,依次按照排粉机-磨煤机-给煤机顺序跳闸,在SCS中实施。

11、汽机盘车回路逻辑,盘车电动机启停/点动/断开逻辑均设计在电气控制回路中,SCS中仅仅设计了允许投盘车和允许点动盘车的逻辑,无启停操作逻辑,共10个信号点。

12、ETS试验块电磁伐在线试验逻辑,EH油压、润滑油压、凝汽器真空跳闸保护试验电磁伐全部取消,但在线试验的功能全部保留,逻辑组态全部生成。

13、设备检修安全挂牌逻辑,XDPS设计了设备故障检修安全挂牌软件,有效地防止设备在检修中误启动、误操作。所有6kV和380V电动机和电动门启动回路均设计组态了安全挂牌逻辑,设备一经确认挂牌,就必须键入解密码摘牌,才能恢复正常状态。

六、主机及重要辅机跳闸信号的处理

1、汽轮机跳闸触点扩展回路:任一高压主汽门与任一中压主汽门均关闭表示汽轮机跳闸。代表汽轮机跳闸的信号设计成继电器扩展回路。右左侧高主门和中主门关闭行程开关四副接点设计成两两相并(或逻辑)与两两相串(与逻辑)的"四选二"逻辑,经直流110V继电器扩展后,触点(汽机跳闸)分别接入发电机:锅炉MFT、电动给粉电源、电除尘器等跳闸回路和SCS等子系统。

继电器扩展硬回路较DPU逻辑组态软件回路简洁、可靠,避免了许多网上通讯点和DO点。

2、小汽机跳闸触点扩展回路采用直流110V继电器回路,小机主汽门关闭即表示小汽机已跳闸。

3、6KV电动机状态(运行和跳闸)反馈信号一律直接取自小车开关的辅助触点,而不是二次控制回路继电器触点。有效的防止在电动机控制回路失电的情况下,电动机反馈信号与实际状态不一致,引起保护回路误动。CCS、BMS、SCS、DAS系统中所需同一台电动机状态反馈信号应分别独立获取,避免从网上通讯接收。逻辑"1"表示触点闭合,逻辑"0"表示触点断开,中文描述应该与逻辑描述意义一致。

七、非DCS装置的接口和数据通讯

1、TSI为本特利3300系列、锅炉火焰监测装置为哈尔滨中能公司产品,均安放在新华公司提供的机柜中,信号点全部以硬接线方式接入DCS。

2、DCS系统时钟基准选用GPS全球定位系统,校准DCS时间基准站,消除各DPU和MMI计算机时钟偏差。

3、吹灰程控装置和锅炉"四管"在线监测装置均采用RS485与DCS通讯。

八、重要参数点的信号处理

1、四取二逻辑:ETS中用于跳机的保护信号,EH油压低、润滑油压低、凝汽器真空低、轴向位移。

2、三选二逻辑:主要用于逻辑判断回路,汽包水位高低跳闸(由MCS中的三块DO卡件输出三个DO点,经硬连线接入BMS中三块DI卡件,在BMS中组态"三选二"逻辑判断),炉压高低跳闸,汽轮机电超速跳闸,小机电超速跳闸,ASL自动停机安全油压建立即挂闸,BR并网油开关,OPC动作等。

3、三取一算法块:汽包水位、汽包压力、炉膛压力、除氧器水位、主蒸汽压力,速度级压力,汽轮机转速等。

4、二取一算法块:高加水位、发电机有功功率、小机转速(高选)、炉循泵进出口差压、给水流量、凝结水流量、一次(二次)风量、给水温度等。

5、凡用于自动调节和保护回路的温度元件均采取了防断线、短路、抖动和跳变的措施。在DPU中由慢信号保护器等算法功能块连接成温度为300℃/S的逻辑块组。

6、汽包水位监测采用三种方式:变送器测量经汽包压力补偿修正,双色水位计经摄像电视显示,电接点水位计选用带输出4~20mADC信号的二次表计接入DAS中显示。

审核编辑(王静)
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