自備電廠汽輪機DEH系統應用

呂明 邵春雷 高立平 申旭 姜洪發 張濤

(大慶石化公司熱電廠化建儀表一分公司,黑龍江大慶 163714)

自備電廠汽輪機DEH系統應用

呂明 邵春雷 高立平 申旭 姜洪發 張濤

(大慶石化公司熱電廠化建儀表一分公司,黑龍江大慶 163714)

介紹浙江中控有限責任公司生產的ECS-100控制系統在我廠410t/h燃煤鍋爐擴建工程中的應用及該系統的軟硬件結構特點,詳細闡述控制系統各站功能分配及邏輯運算實現。

DEH 轉速 組態 系統 汽輪機 電廠

1 概述

大慶石化公司熱電廠是輔助生產廠,1#-3#機組為背壓式及抽汽背壓式機組,調速、保安系統為老式機械液壓型調節系統,存在嚴重固有的設計缺陷隱患,主要表現在遲緩率大、運行中穩定性很差、經常出現負荷大幅度滑移波動現象等問題,而且在控制室內沒有控制調整手段,靠人為手動現場調整維持機組運行,無法快速跟蹤負荷變化,對化工生產供汽平穩構成嚴重威脅。2009年11月經大慶石化公司研究決定對該三臺機組機械調速系統更新為低壓純電調系統(DEH)。

2 解決方案

采用和利時公司的MACS-DCS系列產品,再配上DEH專用的測速模塊和伺服模塊,構成DEH控制系統。現有儀表、電氣控制和檢測回路全部進入DEH系統。采用DEH控制系統后,利用計算機強大的信息采集處理能力和方便、靈活地通過軟件設計實現各種控制回路的組態,因而大大地擴展了汽輪機調節保安系統的功能,尤其是可以方便地完成機組的自動啟停控制、機爐協調控制(CCS)、自動發電控制(AGC)和功率。此外,還可以實現在相應各種條件下的負荷限制和快速減負荷(RB)控制,還有多重防超速保護措施。而且DEH作為電廠DCS系統網上的一個節點,可以實現與DCS的有機聯系,達到電廠內部信息資源共享。

3 系統構成

DEH自控系統由三大部份組成:電子控制柜;軟件系統和現場執行單元(電磁閥)組成。

3.1 增加的儀表設備

(1)關主汽門電磁閥(2)復位電磁閥(3)AST遮斷電磁閥(四只電磁閥)(4)壓力開關(5)壓力變送器(6)功率變送器(7)磁阻式轉速變送器(8)DEH控制系統及相關的工程師站、操作員站、操作臺等。

3.2 現場控制站

MACS-DCS現場控制站是一個大規模的I/O處理系統,由主控單元、各種I/O模塊及現場電源組件等構成,具有可靠性高、分散度強、可冗余配置等特點。DEH控制裝置共設有一個現場主控制站,主要承擔轉速控制,伺服放大,閥位移測量的調制和解調,各種定值生成,功率、汽壓、閥位等控制回路及邏輯回路運算。

3.3 主控單元SM203

現場控制站的主控單元,為冗余配置,互為熱備用。兩個主控單元同時接收到網絡數據和同時進行控制運算,但只有一個輸出運算結果。一旦工作中的主控單元故障,備份主控單元自動進入工作狀態,且切換過程是無擾的。

3.4 控制系統軟件及控制回路

DEH控制裝置的控制功能,主要由軟件來完成。軟件由兩大部分構成,即系統軟件平臺及應用系統軟件。前者決定了DEH控制系統的適時性,靈活性和先進性;后者決定了DEH系統的控制功能。

3.5 控制系統軟件

DEH采用MACS-DCS系統的Windows作為功能碼進行系統組態的軟件平臺,主控單元采用專用的多任務實時控制軟件。

此軟件固化在現場控制站的主控單元上,可以完成信號轉換與處理、控制運算、通信、自診斷、自動切換等功能。

固化在輸入/輸出(I/O)功能模板中,一般僅完成信號處理、與主控單元通信等較低層次的處理功能。

采用這些系統軟件,可按控制系統圖,組態出DEH控制所需要的實用控制回路。

4 控制站CPU負荷計算

4.1 控制站CPU負荷計算

主循環周期額定時間:控制主要CPU完成采樣處理控制、輸出、自控網絡通信等等一系列任務的額定循環周期,此項時間指標:

系統時間:Ts=50ms～5s可選。

控制站在每個主循環周期內實際消耗CPU時間與該控制站的實際處理任務有關,也就是說與控制站信息(AO,AI,DI,DO)控制的處理量有關。我們可以根據實際信息處理工作量估算出CPU在每個額定時間周期內實際消耗時間值。

4.2 系統信息量

系統基本內核平均消耗時間:10000us(包括故障自診斷)冗余配置情況下冗余處理最大消耗時間:5000us

網絡通信平均消耗時間:5000us

控制站基本內核網絡通信信息量:4096字節

在每個額定循環周期內CPU實際消耗時間TR(us)TR=96*30+120*10+4*20+4*150+2*800+2*800+10000+5000+5000=27960us

CPU負荷=TR/TS=(27.96/2)/100=14.0%(TS以100ms計算)

5 結語

從大慶石化公司熱電廠1#-3#汽輪機組DEH自2009年開始陸續改造結束并投運,至今的運行情況來看,DEH系統運行穩定,可靠性高,系統維護量少,控制精度較高,收到了良好的效果。伴隨著#6鍋爐的穩定安全運行,性能優良的杭州和利時有限公司自主研發的DEH系統的優越性再次得到證明。