浅析开展热工控制信号、逻辑优化工作及问题处理方法

浅析开展热工控制信号、逻辑优化工作及问题处理方法

杨海平

内蒙古吉源热电有限责任公司 内蒙古 028100

【摘 要】本文对内蒙古吉源热电有限责任公司一期一台36MW 背压式热电联产机组，从热工重要元件安装调试、开关动作可靠性和逻辑优化措施进行了分析，包括DCS系统配置和DCS保护逻辑，并提出了改进意见。

【关键词】元件安装 控制回路 DCS系统配置 逻辑优化

1 引言

内蒙古吉源热电有限责任公司（以下简称吉源热电）一期工程装机容量1×36MW背压热电联产机组，一号机于2020年12月投产，热控DCS 分散控制系统采用南京科远智慧科技集团股份有限公司NT6000分散控制系统，操作平台为WINDOWS7系统。该系统实现了全厂一体化控制系统，包括炉、机、电、化学制水、燃料上煤、空压机、电袋除尘器、输灰、脱硫脱硝集中控制。DCS系统是整个发电厂核心控制中心，要保证其控制及逻辑动作的可靠性，与仪表信号上传准确性、逻辑合理性、DCS硬件合理配置、逻辑优化、定期检查维护多方面分不开的，下面就以上几个方面分别加以阐述。

2 重要信号改进

2.1 料位、液位计改进

在DCS控制系统中，关于渣仓、灰库、煤仓料位、汽包水位、高加水位、换热器液位显示不准确带来逻辑执行不畅通，自动、保护无法投入等情况的发生，这类缺陷经常重复发生，如我厂灰库料位采用重锤料位计测量经常发生埋锤现象，测量不准确，经过换型改造，采用高频雷达料位计测量灰库料位，已经彻底解决灰库料位不准的问题，换热器液位计采用差压式变送器来测量，这种是最为传统的测量方式，价格便宜，安装也较为方便，我厂换热器、高加水位采用的差压式变送器测量水位，运行期间发生水位不准确现象，经过多次调试发现，在建设期间习惯汽侧取样仪表管接变送器正压测，水侧取样仪表管接变送器负压侧，这样接管方式，导致后期调试阶段需要做大量工作，需要用HATE手操器对变送器量程修改，由于汽侧水位冷凝比较慢，水位往往不能及时准确测量，安装注意事项其一是要求施工单位接管时注意变送器正负压侧，变送器正压侧接容器取样水侧、变送器负压侧接容器取样汽侧；其二是汽侧冷凝管一定要留有可以加水的漏斗及安装一次门，这样在变送器投运早期，能帮助变送器汽侧有一定的冷凝水，使得变送器能及早测量容器液位。

2.2 给煤机热工信号回路及出入口插板门控制回路的改进

2.2.1给煤机原设计控制回路中，断煤、堵煤、超温等热工信号直接接入到电气控制回路中，与给煤机电机控制公用一个电源。由于就地信号检测元件故障造成给煤机控制回路电源跳闸，从而使给煤机误跳闸。所以将热工信号回路单独设计一套电源，采用单独的仪表电源供电，与电气控制回路电源隔离，这样就不会造成电气控制电源短路给煤机误跳闸。（见1给煤机电气原理图）

图1给煤机电气原理图

2.2.2 给煤机进、出口插板门原设计控制回路电源取自控制电源X1上（见图1给煤机电气原理图），调试期间发现MFT动作后，无法关闭给煤机进、出口插板门，原因为MFT动作后硬接线断开X1控制电源，无法操作进出口插板门，进行回路改造，由原来的X1供电调整为X0供电，保证给煤机进、出口插板门电源不源不消失，改造后见下图2给煤机进、出口插板门电气原理图

图2给煤机进、出口插板门电气原理图

3 DCS系统的配置

3.1 DCS 系统采用双路供电，一路为厂用保安段供电，另一路为直流UPS 供电，且厂用保安段供电采用从电气10kV I、II段的供电模式，使供电更加可靠。DCS系统中的每个服务器、主控单元、历史站、操作员站和交换机等均采用双路电源供电，并且在电源容量上予以保证。

3.2 DCS采用冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，使其具有高度的可靠性。系统内任一组件发生故障，均不影响整个系统的工作，各种模件和控制站、通讯系统具有在线扩展功能。

3.3 通讯总线在最繁忙的情况下，负荷率不超过20%，所有控制站处理器处理能力有60％余量；人机接口站处理器处理能力有60％余量，存储器占用量，内存不大于40%，外存不大于30%。

3.4 保护信号采用硬接线与内部网络通讯点冗余形式，而不是单纯通过网络通讯的，既保证了信号的可靠性，也保证避免设备误动、拒动发生。例如汽包水位高、低保护信号触发MFT动作条件，MFT动作后联跳风机跳闸信号、联跳给煤机等都是通过硬接线及逻辑实现的。

4 NT6000 DCS分散控制系统在吉源热电公司的应用

4.1 为了实现全厂集中控制要求，吉源热电公司DCS 控制系统配置了2套工程师站（HMI1001、HMI1002历史站功能），6台操作员站,2台监视站，预留扩展接口。

4.2 网络结构

图3 网络结构图

4.2.1 NT6000 DCS的分散处理单元KM940，采用军工级的PowerPC芯片8247，支持精简指令集（RISC），主频400MHz，具有更强的通讯处理能力和低功耗环境适应性。

4.2.2 KM940的主从控制器采用同步运算的冗余策略，备用控制器也在执行与主控制器相同任务。避免了传统设计中，备用控制器仅仅跟踪主控制器，不进行控制运算，在备用状态下正常，而在冗余切换后不能正常接替工作的问题。创新的冗余策略具有更高的可靠性。

4.2.3 KM940的I/O通讯总线eBus为单层设计，KM940直接与每块I/O直接通讯，速度更快；eBus总线被分为12段物理隔离的分支，每段分支的电气故障不影响其它分支的正常运行，可靠性更高。

4.2.4 KM940的冗余控制网络eNet构架在两个物理隔离的冗余工业以太网络上，单个网络的任何故障（包括网络风暴）都不会影响。

4.2.5 eNet上的每个网络设备都具有两个独立的网络接口，单个网口的故障，不影响系统的正常运行。eNet的两个网络是同时工作的，某个设备的A网故障，某个设备的B网故障，如果这两个设备之间没有直接的数据通讯，那么系统仍然能够正常工作，完全不同于只能一条总线运行的总线型逻辑网络。

5 DCS系统保护逻辑优化工作

5.1 用于保护的模拟量信号均在逻辑中进行质量、速率判断，保证保护动作的可靠性；

5.2 重要保护信号必须采取“三取二”的方式，拒绝单点参与保护，例如转动机械运行信号作为其他设备联锁跳闸使用时，会与上转动机械电流信号；

5.3 辅机10KV电机线圈温度保护，逻辑修改为同一相温度二取一，在三取二跳闸；

5.4 编制热工保护、自动投退及信号、逻辑、定值修改管理制度；

5.5 编制联锁保护逻辑、定值试验表，机组大小修启动前进行逻辑传动工作；

5.6 编制开关量定值表，机组大小修期间对就地开关进行校验；

6 结束语

从热工元件安装入手，经过对重要热工信号设备选型改造，二次回路技改，以及逻辑联锁保护不断的完善优化，保证热工自动控制、保护、联动的可靠，保证机组的全年安全运行。

参考文献：

[1]《NT6000分散控制系统软件手册》南京科远自动化集团股份有限公司2018；

[2]《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》DL/T 659-2016

[3] 詹同贵 刘友亮 朱对虎《浅析保护逻辑优化及DCS故障分析》

[4] 贾长武 王增富 张大风《330MW 机组重要热工控制信号、回路优化与改进》2015