中外合資合肥**發電廠2×350MW機組(zǔ),主體工程通過國(guó)際招標由德國ABB公司總(zǒng)承包。鍋爐由哈爾濱鍋爐廠製造,汽輪機(jī)、發電機均(jun1)由ABB生產(chǎn),DCS控製係統采用ABB公司的Procontrol P集散控製係統。
Procontrol P是ABB公司推出的集散控製係(xì)統,它是數字式過程控(kòng)製係統(DCS),是PRO(cess)-過程、Control-控製和P(rogrammable)-可編程(chéng)的組合縮寫。Procontrol P係統的技術(shù)特點:
(1) 技術(shù)性能:*顯著的區(qū)別於其它DCS控製係統的特點(diǎn),就是每個工作站並沒有集中的CPU控製單元,而是將(jiāng)控製邏輯分散到不同的(de)模件之中,每塊模件都能具有CPU單元,能夠實現相關的控製,係統具有的信號處理、數據傳輸、監(jiān)視功能和開關量控製、模擬量控製(zhì)、工(gōng)廠管理、保(bǎo)護、操作員監視和控製功能等都是(shì)分散到不同的各個(gè)模件之中,所(suǒ)以(yǐ)Procontrol P控製係統具有較為嚴格意義的分散控製;
(2) 可靠性、經(jīng)濟性和有效(xiào)性:控製係(xì)統中主要過(guò)程以冗餘方式配置,對隔離輸入、隔離處(chù)理和隔離輸出做備份(fèn)處理;
1 Procontrol P 集散控製係統的(de)組成
1.1 網絡結構(gòu)圖及硬件組成
Procontrol P是由過程級網絡和管理級網絡組成的兩級網絡集散控製係統。過程級網(wǎng)絡采用冗餘的光纖通信FDDI(Fibre Distributed Data Interface)總線,各個過程站連在FDDI總線上,進行數據采集(jí)和控(kòng)製任務(wù)。過程站通過總線與各(gè)個管理工作站交換信息。管理級網絡采(cǎi)用的是以太網,網上掛有服務器、工作站、打印機等設備(bèi)。服務器(qì)和工作(zuò)站協同工作,實現過程的監視、控製、報警、信息的管理(lǐ)和維護(hù)工作。

圖1 Procontrol P控製係統結構示意圖
1.2 EDS(Engineering Documentation and Service)係(xì)統
EDS工程、文件和服務係統。EDS係統生成(chéng)與編輯控製功(gōng)能圖,描述模件所實現的功能;將維護測(cè)量與(yǔ)驅動的數據輸入到係統(tǒng)中;打印(yìn)功能圖和文件。
1.3 PDDS(Programming、Diagnosis and Display System)係統
PDDS編程、診斷和顯示係統:用來設(shè)定、修(xiū)改、試(shì)驗和顯示二進製、模擬量控製結構和分配列表;設定參數和限製值(zhí);顯示當前信號值;模擬信號、故障診斷、對(duì)EPROM進行編程等,PDDS還能通過總線下載由EDS創建的所有列表到模件。
1.4 CDS(Control Diagnosis System)係統
CDS控製診斷係統:CDS自動為已連接的Procontrol-P係統提供進行配(pèi)置,它收(shōu)集控製係統的(de)所有診斷信息並提供係統狀況、診斷圖象的顯示,例(lì)如:CDS可以診斷(duàn)模件的工作狀態,並提示各種診斷信息。還可以調用幫助文本獲得消除各種故障的建議。
1.5 PMS(Plant Management System)係統
PMS電站管理係統:具有采集總線數據、過程信息調用存檔、過程分析、應用性能計算等功能。
1.6 POS(Process Operator Station)站
POS過程操(cāo)作員操作站:主要(yào)目(mù)的是(shì)過程控(kòng)製,另外還有采(cǎi)集、記錄、存檔和顯示、拷貝等功(gōng)能。
1.7 MMI(Man Machine Interface)人機接口。
MMI人機接口:是(shì)電廠過程監視和控製(zhì)的(de)有效(xiào)工具,MMI遵循了使用(yòng)總貌來(lái)監(jiān)視過程;在模擬圖上監視和控製當前狀態,對任何活動進(jìn)行在線確認;以及快(kuài)速定(dìng)位,對提供的信息(xī)給(gěi)出相關(guān)的說(shuō)明,對可能發生的臨界狀態的點顯示其趨勢和報警。
2 主要過程控製係統
2.1 鍋爐保護係統
合肥**發電廠鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠製造的自然循環汽包爐,製粉係統有(yǒu)三台美國進口雙進雙出(chū)SVEDALA直吹式鋼球磨。鍋爐保(bǎo)護係統主要功能有:爐膛吹掃、油燃燒器管理、煤燃燒器管(guǎn)理、火焰檢測、主燃料跳閘(MFT)、減負荷(R.B)控(kòng)製、聯鎖與報(bào)警等,其中主燃料MFT由18個條件組成:⑴兩台送(sòng)風機全停;⑵兩(liǎng)台引風(fēng)機(jī)全停(tíng);⑶MFT緊急跳閘按鈕按下;⑷汽包水(shuǐ)位低;⑸汽包水位高;⑹爐膛壓力低;⑺爐膛壓力高;⑻總風量小於25%;⑼全爐膛無火;⑽失去主燃料;⑾油燃燒(shāo)器兩台點火失敗;⑿失去火檢冷卻風(fēng);⒀汽輪機緊急跳閘;⒁失(shī)去所有給水泵;⒂隻有(yǒu)煤層運行時,兩台一次風機全停;⒃過熱汽溫高;⒄再熱汽溫高;⒅再熱器失去保護動作。這些條件中任一滿足就觸發MFT動作,MFT動作後首出原因指示,指示(shì)導致MFT的根本原因,同時封鎖其它(tā)隨後跳閘(zhá)信號條件(jiàn),首出條件隻有在爐膛吹掃完(wán)成時才被複(fù)位。鍋(guō)爐保護采用三通道保(bǎo)護,信號的采集和命令的(de)輸出都采用三取二,三通道中有兩個通道MFT動(dòng)作,鍋爐就發出MFT動作。
鍋爐保護係統是做為DCS係統的一部分,在Procontrol P中鍋爐保護是由Procontrol PF來實現的,這裏的(de)“F”是“FAIL-SAFE”的簡寫,表示失電**的(de)意思。該保(bǎo)護采用“反邏輯”設計,正常運行時所監控的設備接點閉合,產生(shēng)邏輯“1”信號,動作(zuò)設備得電打開;故障時所監控的設(shè)備接(jiē)點打開(kāi),產生(shēng)邏輯“0”,保(bǎo)護動作,動作設備失電關閉,鍋爐跳閘。這種(zhǒng)設計使係統在失(shī)電時,鍋(guō)爐保護(hù)跳閘,保證機組的**性。
鍋爐保護係統的硬件(jiàn)組成及功能:
鍋爐保護係統采用“三取二”邏輯(jí),從每個信號的采集、邏輯判斷、到跳(tiào)閘出(chū)口均為“三取二”。保護櫃由CHE01、CHE02和(hé)CHE03櫃組成。每個保護櫃都由兩塊通信模件88TK50與係統總(zǒng)線(xiàn)連結,進而與另兩個保護櫃及整個電廠監控係統相連,實現數據、信號的相互(hù)傳遞(dì)。每個保護控製櫃內主要有以下模件組成:
(1) 83SR04/1411
起保護邏輯(jí)組成、保(bǎo)護自檢、狀態反饋及命令輸出等作用(yòng)。它在功能上分3個功能塊:SRA用(yòng)於開關量信號的輸入、輸出;SRV用來組成保護邏輯;SRU用於自檢。
(2) 81EA04/R1210
是用於模擬量信號(hào)的采集,輸入通道由高阻儀用放大器形(xíng)成並用400阻抗相互隔離。在(zài)模件中每一個輸(shū)入用50電阻將輸入(rù)電流轉換(huàn)成電壓,經隔離放大器連接到多路放大器或者將(jiāng)16路經隔離放大的信號儀次送到輸入放大器,放(fàng)大後由模/數轉換器轉(zhuǎn)換成數字信號,*後以電報形(xíng)式經站總線傳送到係統總(zǒng)線,供各(gè)監控部分取用。
(3) 89XV01/R0100
是電源模件,給模擬(nǐ)量采集信號供電。
(4) 81AR01/R0100
是繼電器模件,以硬接線方式輸出保護信號。
2.2 協調控製係(xì)統
機組正常運行方(fāng)式有協調汽機跟隨(suí)、協調鍋爐跟隨、汽機跟隨、鍋爐跟隨四種方式(shì),一般情況下采用協調鍋爐跟隨方式。

圖2 協(xié)調控製係統(tǒng)框圖
(1) 協調汽機跟隨方式:機組負荷要求的前饋信號同(tóng)時送到鍋爐燃燒設定值和汽機主汽壓(yā)力設定,使二者處(chù)於嚴(yán)格協調之中。機組負荷指令經過負荷動態(tài)模型,做為負荷(hé)控製器設定點,負荷控製器加上負荷前饋信號指令到鍋爐主控,由(yóu)鍋爐燃燒控製負荷;遠方指令經過主汽壓力動態模型到汽機壓力控製器,由TURBOTROL-6(TT-6)中的壓力控製器控製汽輪機進口調閥控製主汽壓力。
(2) 協調鍋爐跟隨(suí)方式:機組負(fù)荷(hé)指令經過負荷動態模型到(dào)汽機負荷控製器,由汽機控製機組負荷;機組(zǔ)負荷指令同時經過壓力動態(tài)模型,做為壓力控製器設定點,壓力控製器輸出指令加上負荷指令前饋信號送到鍋爐主控,由鍋爐燃燒控製主汽壓力。
(3) 汽機跟隨方式:由TURBOTROL-6(TT-6)中的初始壓力控(kòng)製器控製汽輪機進口調閥,以保持所要求的(de)主汽壓力。壓力設(shè)定值等於切換到(dào)“汽機跟隨(suí)”方式之前(qián)的實際主汽(qì)壓力(lì),此後該設定值可由(yóu)操作(zuò)員在汽機壓力手動設定站上進行設定。
(4) 鍋爐跟隨方式:鍋爐指令由UCS中主汽壓力控製器確定,其(qí)設定值由操作員在POS站上手動設定,由TURBOTROL-6(TT-6)中的壓力控製器控製汽輪機進(jìn)口調閥,以保持所要求的所需要的負(fù)荷,電量負荷設定值也是由運行人員進行手動設定的(de)。是一種鍋爐調壓、汽機調功(gōng)的傳統方式。其中汽(qì)機和鍋爐控製器是相(xiàng)互獨立工作,協調工作由運行人員來完成。
2.3 汽(qì)機控製係(xì)統
汽輪機控製器Turbotrol 6是ABB公司電子(zǐ)控製器係統的*新產品,采用模塊化原理,實現冗餘,具有控製方式根據運行條件自動切換(huàn),自動升速和加負荷(hé),幹擾時自(zì)動限製作用以及熱(rè)應力的計算等(děng)功能。Turbotrol 6由(yóu)以下四(sì)個(gè)主要模塊組成:基本控(kòng)製器、自動控製器、閥門定位器和標(biāo)準化的接口。
兩個基本控製器是設(shè)計用於手動操作。它們含有汽(qì)輪機(jī)的**手動操作所需(xū)的全部功能。主要的設定點為轉速及閥門開啟位置可以手動設定,而在(zài)正常運行中(zhōng)這些設定點(diǎn)是由自動控製器給出的。兩個基本控製器的結構完全相同。隻需一個供汽輪機運行,而另一個備用(yòng)。如控製器在運行中失效,備用控(kòng)製器作用,這(zhè)時可以對有故障的控製器進行修理,而無需停運汽輪機。在自動控製器功(gōng)能有幹擾時,控製可以平穩地轉移給基本控(kòng)製器,基本控製(zhì)器繼續**地控製汽輪機運行。基本控製器主要由一轉速控製器和閥位控製器組成。
自動控製器是一個較高層次的控製器。設計用於程序自動升速、自動加(jiā)減負(fù)荷、初始蒸汽壓力控製、負荷控製、協調的負荷控製等功能。自動控製器(qì)主(zhǔ)要是(shì)由一升速程序和(hé)一負荷程序組成。來自升速程序的轉速設定點被直接送往基本控製(zhì)器。而來自負荷程序的負荷設定點在(zài)送往基本控製器前要受限製器的*低輸出限製。如接通了它們中的一個,疊加的控製器以同一路徑作用並超越(yuè)負荷程序。
3 結論
以上各(gè)主要係(xì)統經過ABB專(zhuān)家的反複調(diào)試、優化,性能都已達標。經(jīng)過合肥二電廠儀控(kòng)人員的(de)消化吸收,對各係統也有了比較深入的了解,在實際運行中(zhōng),經過不斷的完善,這些控製係統已更加**可靠。