嚴(yán) 郁

(大唐略陽發(fā)電有限責(zé)任公司，陜西 略陽 724300)

0 引言

根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》(國能安全〔2014〕161號)10.3.1.7條要求：“對于水氫冷定子線棒層間測溫元件的溫差達8 ℃或定子線棒引水管同層出水溫差達8 ℃報警時，應(yīng)檢查定子三相電流是否平衡，定子繞組水路流量與壓力是否異常，如果發(fā)電機的過熱是由于內(nèi)冷水中斷或內(nèi)冷水量減少引起，則應(yīng)立即恢復(fù)供水。當(dāng)定子線棒溫差達14 ℃或定子引水管出水溫差達12 ℃，或任一定子槽內(nèi)層間測溫元件溫度超過90 ℃或出水溫度超過85 ℃時，應(yīng)立即降低負荷，在確認測溫元件無誤后，為避免發(fā)生重大事故，應(yīng)立即停機，進行反沖洗及有關(guān)檢查處理。”及時監(jiān)測并準(zhǔn)確判斷發(fā)電機溫度差越限，對發(fā)電機而言是非常重要的。

結(jié)構(gòu)化文本(structured text，ST)語言因其自然語言靈活性強、表達豐富，以及結(jié)構(gòu)化程序的清晰易讀和邏輯嚴(yán)密，在溫差判斷中應(yīng)用較多。

1 機組DCS系統(tǒng)簡介

某發(fā)電公司7號機組汽輪機為亞臨界參數(shù)、高中壓合缸、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸、抽汽凝汽式330 MW汽輪機，由哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)，型號為C305/N330-16.7/537/537/0.45。發(fā)電機為水-氫-氫冷、靜態(tài)勵磁式，由哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)，型號為QFSN-330-2。控制系統(tǒng)則采用杭州和利時自動化有限責(zé)任公司提供的MACS6型DCS控制系統(tǒng)。

發(fā)電機設(shè)計定子線圈出水溫度測點60個，定子鐵芯溫度測點18個，均送至DCS系統(tǒng)集中監(jiān)視。因測點數(shù)量多、分布廣，不利于運行人員對發(fā)電機的實時狀況監(jiān)控與判斷。由于設(shè)計初期未考慮多點溫度差值判斷功能需求，DCS系統(tǒng)不能實現(xiàn)該功能。為保證設(shè)備可靠運行，該公司在MACS6系統(tǒng)基礎(chǔ)上使用ST語言開發(fā)了溫度越限判斷功能模塊，以滿足“二十五項反措”的要求。

2 解決方案

DCS系統(tǒng)組態(tài)通常使用功能模塊圖(function block diagram，F(xiàn)BD)實現(xiàn)工程組態(tài)。功能模塊圖程序設(shè)計語言的特點是：

(1) 以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；

(2) 功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計人員是很容易掌握的編程；

(3) 對規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減少，但其功能的實現(xiàn)取決于DCS系統(tǒng)公司的技術(shù)開發(fā)深度。

ST語言是一種高級的文本語言，可以用來描述功能，功能模塊和程序的行為還可以在順序功能流程圖中描述步、動作和轉(zhuǎn)變的行為。ST語言是一個專門為工業(yè)控制應(yīng)用開發(fā)的編程語言，具有很強的編程能力，可用于對變量賦值、回調(diào)功能和功能塊、創(chuàng)建表達式、編寫條件語句和迭代程序等，非常適合應(yīng)用在復(fù)雜的算術(shù)計算中，也是開發(fā)FBD功能模塊的底層語言。

本次解決方案是溫度判斷采用令牌傳遞查找方式，將判斷結(jié)果賦值于令牌(臨時變量)，逐級比較，通過不斷判斷更新并向下傳遞，直至數(shù)據(jù)查詢完畢，最終結(jié)果便可輸出。其數(shù)據(jù)判斷原理如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)令牌傳遞原理

該判斷可以實現(xiàn)在多個模擬量之間進行最大最小值判斷、最大最小值定位、最大偏差值判斷、偏差大報警輸出、無效點剔除統(tǒng)計、層級判斷等功能。

ST語言經(jīng)過編譯后，可自動生成為可以任意調(diào)用的FBD功能模塊圖(見圖2)。若通過自定義功能模塊庫進行編輯封裝，可以實現(xiàn)全系統(tǒng)調(diào)用，使用起來非常方便靈活，將復(fù)雜的邏輯判斷直觀化。

第1級功能模塊可實現(xiàn)最多16點偏差判斷，并且可以通過多級級聯(lián)方式，實現(xiàn)更多點判斷，最終將上百個點進行準(zhǔn)確判斷。當(dāng)偏差大于設(shè)定偏差值時，通過光字報警提示運行人員查看，并能通過組態(tài)提示畫面快速定位最大值及最小值的位置，及時判斷并采取有效措施。

3 實施效果

結(jié)合該公司實際情況，經(jīng)過現(xiàn)場多方面調(diào)研，最終確定了邏輯實現(xiàn)原理。該邏輯通過離線編寫、仿真調(diào)試驗證后，移植至該廠7號機組DCS系統(tǒng)，通過組態(tài)下裝已正常實現(xiàn)運行監(jiān)視。實踐證明，其判斷準(zhǔn)確度高，能滿足該公司的實際要求。

ST語言的顯著特征是代碼和數(shù)據(jù)的分離。這種語言能夠把執(zhí)行某個特殊任務(wù)的指令和數(shù)據(jù)從程序的其余部分分離出去、隱藏起來，可以有效減少為測點提供中間變量區(qū)而產(chǎn)生的系統(tǒng)負荷，提高了邏輯判斷的靈活性；還可以減少判斷語句，配合使用1 s調(diào)度周期，降低DCS系統(tǒng)的負荷。

圖2 封裝后的功能模塊

4 結(jié)束語

該方案在MACS6平臺基礎(chǔ)上，使用功能靈活的ST語言進行高級功能開發(fā)，并以簡單直觀、上手要求不高的FBD功能模塊實現(xiàn)功能，進而滿足設(shè)備安全需要，并為該公司節(jié)約了開發(fā)費用。同時，該功能可以在MACS6平臺下實現(xiàn)其他類型模擬量多點判斷報警功能，并且能在同一平臺上移植，具有較好的兼容性。