MAXl000分散控制系統(tǒng)在125MW機組中的應(yīng)用
一、前言
進入90年代以來,分散控制系統(tǒng)(DCS)已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)火力發(fā)電機組。由于DCS能方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理(DAS)、閉環(huán)控制(CCS)、順序控制(SCS)等多種功能,且具有高可靠性、高精度的特點,已成為替代常規(guī)儀表、單回路控制器,提高控制品質(zhì)、控制可靠性,提高管理水平以及減人增效的主流控制系統(tǒng)。目前,新建大容量機組均已采用DCS,老機組的DCS改造也趨必然。為此,遵義發(fā)電總廠采用MAXl000控制系統(tǒng)對#7機組原有熱控系統(tǒng)進行了改造。
二、改造前設(shè)備狀況
遵義發(fā)電廠#7125MW機組于1991年10月投人生產(chǎn)?;诋?dāng)時的建設(shè)經(jīng)費、思想認識和專業(yè)水平,機組熱控設(shè)備檔次較低,控制系統(tǒng)為KMM單回路控制系統(tǒng)及DDZ—Ⅱ控制系統(tǒng),運行監(jiān)測儀表為動圈式單顯表加巡檢儀和ER系列記錄儀組成,變送器及執(zhí)行機構(gòu)大多仍是僅具有70年代水平的國內(nèi)產(chǎn)品,存在如下問題:
1、由于控制系統(tǒng)是局部的、單回路的控制模式,使機組的整個生產(chǎn)過程劃分為各自獨立的控制、測量系統(tǒng),既不能信息共享,又不能整體集中協(xié)調(diào)控制,更不能優(yōu)化控制,不利于機組效益的提高;
2、調(diào)節(jié)閥和執(zhí)行機構(gòu)性能差、可靠性低,傳感器、變送器精度低、故障率高,導(dǎo)致自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)較差,可靠性低,機組自動可投率為87.5%,正常投入率僅為75%,極不適應(yīng)電力生產(chǎn)的要求;
3、由于采用大量的單顯儀表,實行監(jiān)盤控制,運行檢修人員的工作量都很大,勞動生產(chǎn)率低;
4、機組發(fā)生故障及事故后,沒有變化前后監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時記錄模擬量歷史記錄,事故分析只能定性推斷或者根本無法推斷;
5、負荷調(diào)整全靠手操,不能快速、穩(wěn)定地達到目標(biāo)負荷,難以適應(yīng)電網(wǎng)對機組適應(yīng)性的要求;
6、常規(guī)儀表,控制裝置不能與MIS通訊,生產(chǎn)管理人員不能方便及時了解實時生產(chǎn)信息,不利于生產(chǎn)管理。
三、MAXl000系統(tǒng)及改造情況
?。ㄒ唬┗竟δ?br />
MAXl000系統(tǒng)可實現(xiàn)DAS、CCS、SCS、FSSS等多種功能。#7機組熱控系統(tǒng)的改造采用了兩個子功能系統(tǒng):
1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS):實現(xiàn)機組運行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)實時采集、處理,為運行人員提供監(jiān)視手段,完成SOE、事故追憶、性能計算。
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)(CCS):完成機爐系統(tǒng)運行自動調(diào)節(jié),穩(wěn)定經(jīng)濟協(xié)調(diào)運行,保持鍋爐、汽機能量平衡。
此外,還設(shè)置了鍋爐輔機連鎖保護:可完成球磨機、引風(fēng)機、送風(fēng)機、球磨潤滑油泵等輔機和風(fēng)門的連鎖。
?。ǘ┯布到y(tǒng)(略)
四、系統(tǒng)改造及使用效果
?。ㄒ唬└脑煲?guī)模及范圍
1、I/O配置:778點
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)19套
協(xié)調(diào)控制:3套引風(fēng)調(diào)節(jié):1套
燃燒控制:1套送風(fēng)調(diào)節(jié):1套
給水調(diào)節(jié):1套汽溫調(diào)節(jié):4套
除氧器水位:1套凝結(jié)器水位:1套
高加水位:2套低加水位:2套
軸封壓力:1套連排擴容器水位:1套
3、鍋爐輔機聯(lián)鎖
4、外圍改造范圍(略)
?。ǘ┦褂眉靶Ч?br />
98年8月5日,MAXl000系統(tǒng)隨#7機組大修后啟動運行順利投入使用。至今未發(fā)生硬件故障和損壞,也未有死機現(xiàn)象,系統(tǒng)測量、顯示參數(shù)準(zhǔn)確,抗干擾強,操作方便、靈活、控制性能優(yōu)良、調(diào)節(jié)品質(zhì)好,機組各參數(shù)均壓紅線運行,帶負荷穩(wěn)定。經(jīng)試驗,在15MW(125MW—110MW)負荷擾動下,各控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)如下表:
*改造前不能投運
#7機組DCS投運后,在降低煤耗,快速、穩(wěn)定調(diào)節(jié)負荷、減少汽溫汽壓波動、延長機組壽命、減少誤操作等方面產(chǎn)生了較好的效益。
經(jīng)濟效益:協(xié)調(diào)控制投運后,爐膛出口氧量有效地控制在4—6%,有利于燃燒穩(wěn)定,有利于煤粉燃盡,提高燃燒效益;可將主汽溫度,再熱溫度控制在額定值(原人工控制均低于額定值),保持較好的經(jīng)濟參數(shù);汽機軸封調(diào)節(jié)可靠性、穩(wěn)定性的提高,杜絕軸封漏氣引起的凝結(jié)器真空下降,汽耗增高的現(xiàn)象,提高機組效益。根據(jù)12月1日至12月30日入爐煤累計量,采用正平衡計算,#7機組煤耗較改造前降低了3.4s/kwh,按每年可發(fā)電8億千瓦時,煤價150元/噸計算,每年可節(jié)約41萬元,此外,DCS投入使運行集控人員減少3人,可減少工資福利7萬元,以上直接經(jīng)濟效益為48萬元。
安全效益:極大地提高機組熱工自動投入率,減少了運行人員的操作量以及操作水平差異引起的誤操作,保證了機組運行的安全可靠性;能實時、準(zhǔn)確、集中地反映機組運行情況,既減輕了運行人員的監(jiān)盤負擔(dān),又為運行人員快速、可靠地提供設(shè)備故障信息;系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)追憶和事故順序記錄功能,為機組故障原因和運行情況分析以及故障預(yù)測提供了科學(xué)依據(jù)。
五、改造經(jīng)驗體會
根據(jù)我廠的改造經(jīng)驗,我們認為,老機組進行DCS改造是必須的,也是可行的,但改造過程中要注意以下問題:
1、一個完整的DCS應(yīng)理解為由DCS軟、硬件、盤臺設(shè)備、變送器、測量開關(guān)、電纜及執(zhí)行機構(gòu)很有成效的組成。老機組DCS改造一定要結(jié)合機組實際情況,從實用、可靠、技術(shù)*及經(jīng)濟的角度來選型和設(shè)計。如我廠由于受機組設(shè)計安裝及可控性的限制,在有限的投資下,只能DAS及CCS兩項功能,另一方面,也不能為了節(jié)省投資而忽視相關(guān)的配套設(shè)備的改造,如變送器電纜、執(zhí)行機構(gòu)等。
2、老機組DCS改造,老的盤表是留還是取消?后備硬手操留多少恰當(dāng)?從我廠的改造情況看,除保留水位、主參數(shù)等少量重要盤表和后備硬手操外,要下決心將其余的盤表和硬手操取消。
3、對DCS系統(tǒng)的軟件管理必須制定嚴格的管理辦法,軟件的裝載應(yīng)嚴格按廠家的程序進行。
4、DCS改造還應(yīng)考慮相關(guān)的外部環(huán)境條件,如電源、控制系統(tǒng)的接地、機房環(huán)境條件等,這些都應(yīng)在DCS系統(tǒng)正式安裝前就完成。
5、要特別重視人員的培訓(xùn)工作。熱工人員必須參與DCS系統(tǒng)改造工作的設(shè)計、組態(tài)、安裝調(diào)試等工作。
六、結(jié)束語
遵義發(fā)電總廠125MW機組MAXl000。控制系統(tǒng)投運至今,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、技術(shù)性能優(yōu)良,在機組控制應(yīng)用中(尤其是鍋爐燃燒控制)顯示了*的技術(shù)優(yōu)勢。機組協(xié)調(diào)控制的長期穩(wěn)定投運,標(biāo)志著遵義發(fā)電總廠的熱控水平躍上了新的臺階。通過MAXl000系統(tǒng)的推廣應(yīng)用,我們鍛煉了隊伍、提高了技術(shù)水平,同時為老機組熱控設(shè)備改造提供了成功的經(jīng)驗。