呂明 邵春雷 高立平 申旭 姜洪發(fā) 張濤

(大慶石化公司熱電廠(chǎng)化建儀表一分公司,黑龍江大慶 163714)

自備電廠(chǎng)汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)應(yīng)用

呂明 邵春雷 高立平 申旭 姜洪發(fā) 張濤

(大慶石化公司熱電廠(chǎng)化建儀表一分公司,黑龍江大慶 163714)

介紹浙江中控有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ECS-100控制系統(tǒng)在我廠(chǎng)410t/h燃煤鍋爐擴(kuò)建工程中的應(yīng)用及該系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),詳細(xì)闡述控制系統(tǒng)各站功能分配及邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。

DEH 轉(zhuǎn)速 組態(tài) 系統(tǒng) 汽輪機(jī) 電廠(chǎng)

1 概述

大慶石化公司熱電廠(chǎng)是輔助生產(chǎn)廠(chǎng),1#-3#機(jī)組為背壓式及抽汽背壓式機(jī)組,調(diào)速、保安系統(tǒng)為老式機(jī)械液壓型調(diào)節(jié)系統(tǒng),存在嚴(yán)重固有的設(shè)計(jì)缺陷隱患,主要表現(xiàn)在遲緩率大、運(yùn)行中穩(wěn)定性很差、經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)荷大幅度滑移波動(dòng)現(xiàn)象等問(wèn)題,而且在控制室內(nèi)沒(méi)有控制調(diào)整手段,靠人為手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整維持機(jī)組運(yùn)行,無(wú)法快速跟蹤負(fù)荷變化,對(duì)化工生產(chǎn)供汽平穩(wěn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2009年11月經(jīng)大慶石化公司研究決定對(duì)該三臺(tái)機(jī)組機(jī)械調(diào)速系統(tǒng)更新為低壓純電調(diào)系統(tǒng)(DEH)。

2 解決方案

采用和利時(shí)公司的MACS-DCS系列產(chǎn)品,再配上DEH專(zhuān)用的測(cè)速模塊和伺服模塊,構(gòu)成DEH控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有儀表、電氣控制和檢測(cè)回路全部進(jìn)入DEH系統(tǒng)。采用DEH控制系統(tǒng)后,利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息采集處理能力和方便、靈活地通過(guò)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各種控制回路的組態(tài),因而大大地?cái)U(kuò)展了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的功能,尤其是可以方便地完成機(jī)組的自動(dòng)啟?？刂?、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制(CCS)、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)和功率。此外,還可以實(shí)現(xiàn)在相應(yīng)各種條件下的負(fù)荷限制和快速減負(fù)荷(RB)控制,還有多重防超速保護(hù)措施。而且DEH作為電廠(chǎng)DCS系統(tǒng)網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)與DCS的有機(jī)聯(lián)系,達(dá)到電廠(chǎng)內(nèi)部信息資源共享。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

DEH自控系統(tǒng)由三大部份組成:電子控制柜;軟件系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行單元(電磁閥)組成。

3.1 增加的儀表設(shè)備

(1)關(guān)主汽門(mén)電磁閥(2)復(fù)位電磁閥(3)AST遮斷電磁閥(四只電磁閥)(4)壓力開(kāi)關(guān)(5)壓力變送器(6)功率變送器(7)磁阻式轉(zhuǎn)速變送器(8)DEH控制系統(tǒng)及相關(guān)的工程師站、操作員站、操作臺(tái)等。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)控制站

MACS-DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站是一個(gè)大規(guī)模的I/O處理系統(tǒng),由主控單元、各種I/O模塊及現(xiàn)場(chǎng)電源組件等構(gòu)成,具有可靠性高、分散度強(qiáng)、可冗余配置等特點(diǎn)。DEH控制裝置共設(shè)有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)主控制站,主要承擔(dān)轉(zhuǎn)速控制,伺服放大,閥位移測(cè)量的調(diào)制和解調(diào),各種定值生成,功率、汽壓、閥位等控制回路及邏輯回路運(yùn)算。

3.3 主控單元SM203

現(xiàn)場(chǎng)控制站的主控單元,為冗余配置,互為熱備用。兩個(gè)主控單元同時(shí)接收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和同時(shí)進(jìn)行控制運(yùn)算,但只有一個(gè)輸出運(yùn)算結(jié)果。一旦工作中的主控單元故障,備份主控單元自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài),且切換過(guò)程是無(wú)擾的。

3.4 控制系統(tǒng)軟件及控制回路

DEH控制裝置的控制功能,主要由軟件來(lái)完成。軟件由兩大部分構(gòu)成,即系統(tǒng)軟件平臺(tái)及應(yīng)用系統(tǒng)軟件。前者決定了DEH控制系統(tǒng)的適時(shí)性,靈活性和先進(jìn)性;后者決定了DEH系統(tǒng)的控制功能。

3.5 控制系統(tǒng)軟件

DEH采用MACS-DCS系統(tǒng)的Windows作為功能碼進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)的軟件平臺(tái),主控單元采用專(zhuān)用的多任務(wù)實(shí)時(shí)控制軟件。

此軟件固化在現(xiàn)場(chǎng)控制站的主控單元上,可以完成信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理、控制運(yùn)算、通信、自診斷、自動(dòng)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(hào)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(tǒng)軟件,可按控制系統(tǒng)圖,組態(tài)出DEH控制所需要的實(shí)用控制回路。

4 控制站CPU負(fù)荷計(jì)算

4.1 控制站CPU負(fù)荷計(jì)算

主循環(huán)周期額定時(shí)間:控制主要CPU完成采樣處理控制、輸出、自控網(wǎng)絡(luò)通信等等一系列任務(wù)的額定循環(huán)周期,此項(xiàng)時(shí)間指標(biāo):

系統(tǒng)時(shí)間:Ts=50ms～5s可選。

控制站在每個(gè)主循環(huán)周期內(nèi)實(shí)際消耗CPU時(shí)間與該控制站的實(shí)際處理任務(wù)有關(guān),也就是說(shuō)與控制站信息(AO,AI,DI,DO)控制的處理量有關(guān)。我們可以根據(jù)實(shí)際信息處理工作量估算出CPU在每個(gè)額定時(shí)間周期內(nèi)實(shí)際消耗時(shí)間值。

4.2 系統(tǒng)信息量

系統(tǒng)基本內(nèi)核平均消耗時(shí)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(shí)間:5000us

網(wǎng)絡(luò)通信平均消耗時(shí)間:5000us

控制站基本內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)通信信息量:4096字節(jié)

在每個(gè)額定循環(huán)周期內(nèi)CPU實(shí)際消耗時(shí)間TR(us)TR=96*30+120*10+4*20+4*150+2*800+2*800+10000+5000+5000=27960us

CPU負(fù)荷=TR/TS=(27.96/2)/100=14.0%(TS以100ms計(jì)算)

5 結(jié)語(yǔ)

從大慶石化公司熱電廠(chǎng)1#-3#汽輪機(jī)組DEH自2009年開(kāi)始陸續(xù)改造結(jié)束并投運(yùn),至今的運(yùn)行情況來(lái)看,DEH系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,可靠性高,系統(tǒng)維護(hù)量少,控制精度較高,收到了良好的效果。伴隨著#6鍋爐的穩(wěn)定安全運(yùn)行,性能優(yōu)良的杭州和利時(shí)有限公司自主研發(fā)的DEH系統(tǒng)的優(yōu)越性再次得到證明。