淺談和利時DCS系統(tǒng)溫度速率保護(hù)限制器

摘要：文章以北京和利時系統(tǒng)工程有限公司研發(fā)的兩種不同DCS系統(tǒng)版本中的溫度速率保護(hù)限制器分別在不同火電燃煤機組現(xiàn)場使用為例，從設(shè)計原理上分析了不同DCS系統(tǒng)版本中的溫度速率保護(hù)限制器在實際使用中的弊端，并根據(jù)現(xiàn)場典型工況為例提出了幾點改進(jìn)意見。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；速率保護(hù)限制器；火電燃煤機組；設(shè)計原理；典型工況 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH811 文章編號：1009-2374（2015）03-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0230

溫度速率保護(hù)限制器是指當(dāng)溫度輸入變化速率超過固定速率限制時，溫度輸出值響應(yīng)速率限制或者溫度輸出設(shè)置為已定標(biāo)記。即：若溫度輸入變化率小于或等于設(shè)定速率極限時，溫度輸出模擬量響應(yīng)值等于輸入值，同時數(shù)字量輸出響應(yīng)報警標(biāo)記設(shè)置為假；若溫度輸入變化率大于設(shè)定速率極限時，溫度輸出模擬量響應(yīng)變化限制為輸出響應(yīng)極限值，同時數(shù)字量輸出響應(yīng)報警標(biāo)記設(shè)置為真。經(jīng)過溫度速率保護(hù)限制器運算后的溫度模擬量和開關(guān)量響應(yīng)值被傳遞給輸出進(jìn)行相應(yīng)邏輯運算。

目前，溫度速率保護(hù)限制器模塊均被廣泛使用在國內(nèi)300MW以上火電燃煤機組DCS系統(tǒng)涉及溫度保護(hù)設(shè)置環(huán)節(jié)中。由于DCS系統(tǒng)維護(hù)工程師自身技術(shù)水平的不足以及DCS系統(tǒng)設(shè)計上存在不同程度的弊端，溫度速率保護(hù)限制器模塊在現(xiàn)場實際工業(yè)生產(chǎn)使用中存在一定的

誤區(qū)。

本文模擬了北京和利時系統(tǒng)工程有限公司HOLLiAS-MACS DCS系統(tǒng)不同版本中的溫度速率限制保護(hù)器在現(xiàn)場生產(chǎn)中應(yīng)用中存在的問題，并從不同角度提出了幾種改進(jìn)方案。

A廠，4*600MW火電燃煤發(fā)電機組，DCS控制系統(tǒng)的版本為MACSV v1.1.0 sp4+patch4，控制器型號為SM201，DRAM為16M，SRAM為1M，無電子盤，系統(tǒng)掃描周期為250ms，溫度速率限制保護(hù)器模塊為DQ，如圖1：

ZLRT模塊的功能定義為將當(dāng)前輸入數(shù)值與其當(dāng)前數(shù)值之前的第4個周期的數(shù)值的差值的絕對值大于已定數(shù)值時DV輸出為真值既“1”。若此種狀態(tài)持續(xù)40個掃描周期后DV輸出值自動復(fù)位為假值既“0”。

DQ溫度速率限制保護(hù)器模塊系統(tǒng)默認(rèn)RL=100，H=100，L=0?，F(xiàn)場系統(tǒng)維護(hù)工程師優(yōu)化后RL=5，H=300，L=-30。模擬觸發(fā)溫度速率保護(hù)實驗，假設(shè)IN=30℃，BD=1，MR=0，10000ms后強制IN為50℃，50000ms后釋放IN為30℃，溫度速率限制保護(hù)器模塊各個環(huán)節(jié)動作過程如表1（數(shù)字量輸出響應(yīng)為真時為“1”，輸出響應(yīng)假時為“0”，下同）：

從表1中我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)IN保持40個掃描周期（10000ms）后輸出質(zhì)量標(biāo)記（DQ）自動恢復(fù)正常狀態(tài)，同時輸出AV值等于IN值。此種溫度速率保護(hù)限制器誤動率極高，不能滿足現(xiàn)場的需要。為提高DQ溫度速率限制保護(hù)器模塊可靠性，提出了以下兩種優(yōu)化方案；

優(yōu)化方案1：優(yōu)化溫度速率限制保護(hù)器AV輸出端，在原來溫度速率限制保護(hù)器內(nèi)增加一低選切除模塊，輸入值SP1根據(jù)實際需要由外部輸入，如圖2：

假設(shè)SP1=40℃，RL=5，H=300，L=-30，BD=1，MR=0。重復(fù)A廠模擬溫度觸發(fā)溫度速率限制保護(hù)實驗。溫度速率限制保護(hù)器模塊各個環(huán)節(jié)動作過程如表2：

優(yōu)化方案2，優(yōu)化溫度速率限制保護(hù)器模塊組成，使其輸出質(zhì)量標(biāo)記（DQ）值僅由外部手動復(fù)位端（RS）控制，如圖3：

假設(shè)RL=5，H=300，L=-30，BD=1，RS=0。模擬觸發(fā)溫度速率限制保護(hù)器實驗。溫度速率限制保護(hù)器模塊各個環(huán)節(jié)動作過程如表3：

從表3中我們可以發(fā)現(xiàn)完善溫度速率限制器AV端在IN輸入端異常變化期間始終輸出為原始IN，溫度速率限制保護(hù)器模塊輸出的質(zhì)量標(biāo)記為假。保護(hù)自動剔除此溫度點保護(hù)，當(dāng)溫度輸入信號正常后品質(zhì)輸出仍為壞點，直至RS外部復(fù)位端手動輸入復(fù)位值后溫度速率限制器復(fù)位。B廠，2*300MW熱電燃煤機組，DCS版本為MACSV v1.1.0 sp4+patch4，控制器型號為SM203，DRAM為128M，SRAM為1M，電子盤32M，系統(tǒng)掃描周期為250ms，溫度速率限制保護(hù)器模塊為TETRIP，如圖4：

TETRIP溫度速率限制保護(hù)器模塊系統(tǒng)默認(rèn)SH=2，SL=50，，SP1=2，DW=250ms?，F(xiàn)場系統(tǒng)維護(hù)工程師后SH=5，SL=5，SP=40，DW1=250ms。模擬觸發(fā)溫度速率限制保護(hù)器實驗，假設(shè)TE=30℃，SP=40，DW=250ms。重復(fù)A廠模擬實驗，溫度速率限制保護(hù)器模塊各個環(huán)節(jié)動作過程如表4。

經(jīng)過優(yōu)化的溫度速率限制保護(hù)器無論是輸入溫度異常升高還是降低，輸出標(biāo)記端（TETRIP）均無信號越變和異常輸出。在電廠工業(yè)生產(chǎn)中，我們不僅關(guān)心的是溫度速率保護(hù)器在溫度上升過程中輸出標(biāo)記值可靠，溫度下降時我們同樣關(guān)心，為此系統(tǒng)維護(hù)工程師設(shè)計了兩者兼顧的溫度速率保護(hù)器，如圖5：

假設(shè)TE=30，SL=5，SH=5，HH=300，LL=-30，GH=1，GL=0，SP1=40，SP2=20，SP3=2，SP4=40，SP5=30，SP5=30，RE1=1，RE2=0，MR=0。重復(fù)A廠模擬實驗，實驗數(shù)據(jù)如表5：

從模擬實驗結(jié)果上來看，無論是溫度異常上升或下降，此溫度速率保護(hù)器動作輸出端均能閉鎖輸出，防止保護(hù)誤動，當(dāng)保護(hù)器動作后選擇自動或手動復(fù)位速率動作鎖存器模塊后溫度速率保護(hù)器重新開始工作。

不同DCS系統(tǒng)版本的溫度速率保護(hù)器修改后控制器的負(fù)載會有所上升，為避免控制器負(fù)載過大，建議技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場不同需求有選擇的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1] Emerson.Ovation算法參考手冊R3_1100[S].2005.

[2] 潘巾杰，劉友寬，田沛.熱量信號構(gòu)造應(yīng)用對比分析研究[J].儀器儀表用戶，2012，（4）.

[3] 丁煒，齊冬蓮.基于JX-300XP DCS工業(yè)鍋爐的燃燒控制策略設(shè)計與實現(xiàn)[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2012，（2）.

[4] 丁煒，齊冬蓮.JX-300XP DCS在過程控制裝置CS2000中的應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2012，（2）.

[5] 王小娟.基于三角形理論區(qū)域公共安全規(guī)劃若干問題研究[D].青島理工大學(xué)，2013.

[6] 熊建國.燃煤電站燃燒優(yōu)化閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

[D].浙江大學(xué)，2008.

作者簡介：王俊貴（1984-），男，吉林松原人，工程師，研究方向：火電廠熱工控制。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）