DCS的管理与改进

   2023-11-15 互联网1690
核心提示:   彭城电厂2300MW机组系国产引进型燃煤机组,分别于1996年9月及1997年5月投产,其DCS分散控制系统为美国MCS公司生产的MAX100

   彭城电厂2×300MW机组系国产引进型燃煤机组,分别于1996年9月及1997年5月投产,其DCS分散控制系统为美国MCS公司生产的MAX—1000分散控制系统。该系统自动化程度较高且人机界面友好,处于二十世纪九十年代初期国际领先水平,自试生产以来,尤其是基建达标期间比较稳定,基本保证了机组的安全经济运行。

  1.投产时设备系统简介

  MAX—1000分散控制系统包括三个工作站,每个工作站均包括一台实时处理器 (RTP),共计三台;系统中还包括两台应用处理器(AP),六台图形处器(GP);还有两条数据高速公路、分为1号和2号,每条数据高速公路均由两根冗余光纤组成且形成环路。通过光电耦合器在1号数据高速公路上直接挂着CCS及FSSS两个子系统,各由5对分散处理单元(DPU)组成(每对DPU相互冗余),在2号数据高速公路上则挂着SCS系统由4对DPU组成(每对DPU相互冗余),而DAS系统由5个DPU组成。各子系统又通过电气高速公路将输入输出(I/O)卡件与 DPU相连。

  三个工作站(RTP)挂在两条数据高速公路上,而AP、GP则是通过SCSI总线与RTP进行通讯。其中工作站1带三台GP,工作站2带一台AP、两台GP,工作站3带一台AP、一台GP。工作站1和工作站2所带的GP专供运行操作人员使用,工作站2的AP及工作站 3中的AP、GP则为专供热工人员使用。

  在系统功能上,MAX—1000实现对DAS (数据采集系统)、CCS(协调控制系统)、SCS (顺序控制系统)和FSSS(炉膛安全监测系统)的管理控制。

  DAS系统完成对机组的开环监视,对运行中的相关信号进行采集和监测,具有屏幕显示、事故追忆、报警、提供数据给性能计算软件包等功能。

  CCS系统完成对机组运行的自动调节,它采用直接能量平衡DEB—400控制策略,控制方式有五种,分别是手动方式(MAN)、锅炉基础方式(BOILER BASE)、汽机基础方式(TURBINE BASE)、协调控制方式 (DEB)和自动发电控制方式(AGC)。

  SCS系统则实现对主要辅机的启停或切投采用顺序控制。本系统可达到功能组级。

  FSSS系统主要实现对油枪点火控制、煤粉燃烧器的切投、磨煤机控制、给煤机控制、MFT以及RUNBACK等功能的控制。

  2.DCS系统运行情况

  彭城电厂两台机组均由江苏省电力试验研究所调试,在168小时期间,机组即投入协调控制,移交试生产后,各项自动装置投入良好,投入率达到95%以上,有力地保证了协调控制的投入。

  在机组投产初期,由于汽轮机设计要求在投运的一段时期内需采取全周进汽方式, CCS的控制方式一般放在汽机基础(T.B),此时调门处于全开位置,由锅炉通过增减给煤量来控制负荷。基本上能够满足负荷调度要求。但在投运一段时间后,为减少节流损耗,将汽轮机运行方式改为顺序阀控制,通过大量的实验基本确定了压力与负荷的关系曲线,维持调门两阀全关、四阀全开运行方式,既提高了主汽压力,又使节流损失降到最小。这样,投入DEB后,机组自动按照压力与负荷关系曲线运行,提高了经济性。

  机组在基建达标期间进行了性能试验,试验中.除考核汽机、锅炉的性能之外,还对热控系统的各项性能进行了检验,结果证明,本DCS的应用情况比较令人满意,其中RB试验除跳单台给水泵试验未成功外,其余均圆满完成。并且#2机组在投入正式运行后, 20天内即投入AGC运行,基本上达到了AGC同步投运的要求。#1机组AGC也于同年7月份投入运行。

  3.DCS系统常见故障及处理

  自机组投入运行以来,DCS系统也出现过一些问题,为此做了大量的维护处理工作,总的看来,主要有以下几个方面:

  3.1系统显示光环中断

  3.1.1重新启动RTP及GP看能否恢复正常;

  3.1,2若未成功,重新分配工作站的相关地址,看能否恢复正常;

  3.1.3如上述两步均未成功则可判断为光纤中断,通过分段查找的方法判断出损坏光纤进行更换。

  3.2系统显示通讯出错

  3.2.1如只是某个DPU的全部信息或部分信息出错,在该DPU的交互页中消除错误信息,下装运行;

  3.2.2如某台GP的信息出错,则看SC— S1是否关掉或重启该GP;

  3.2.3.1重启RTP,看能否恢复;

  3.2.3.2如未成功,查看一下有无系统方面的报警信息,并且对报警进行确认,看能否确认掉,如不能确认掉,可针对不同情况进行如下处理:

  A:对SCSI总线进行检查处理;

  B:对HPI卡进行检查处理;

  C:对硬盘进行检查处理;

  D:对接口卡件、线路检查处理。

  3.3某台GP故障

  3.3.1如死机.重启GP

  3.3.2检查线路;

  3.3.3检查处理软件;

  3.3.4检查GP硬件。

  3.4卡件故障

  3.4.1运行模块置手动,卡件抽出再插看能否恢复正常;

  3.4.2检查卡件地址、型号;

  3.4.3如上述两步未处理好,则更换卡件。

4.改进措施

  根据机组运行情况,做了以下改进:

  4.1对六大风机轴温保护加入了断线保护,延时跳闸,提高了风机运行的安全稳安性。

  4.2对于一些泵类及风机的联锁设计进行修改将按钮由一个改为两个,大大降低了烧电机的可能。

  4.3根据运行实际需要,为保证锅炉尽快投入燃油助燃,在FSSS系统逻辑中加入了油枪快投程序。

  4.4根据实际情况,将部分原跳磨条件改为报警信号。

  4.5在风机停用时.如运行人员把动叶调整到一较大开度,当油站启动时,对执行器及动叶将产生较大的冲力,易损坏设备,故在 CCS中加入禁开指令。

  4.6根据运行情况,有些PID调节参数不是最佳状态,为此修改了部分PID参数。

  4.7由于卡件的某一通道损坏,改用其它通道,避免更换整块卡件。

  4.8合理配置资源,把一台GP由工作站1移至工作站3,减少了死机机会。

  4.9对周界风的自动设定进行了改动,加强了对停用喷嘴的冷却,避免烧毁喷嘴。

  4.1.10修改与实际系统不符的画面。

  4.1.1l根据生产需要,重新编制了计算机报表及部分趋势图。

  5.升级改造

  5.1改造原因

  5.1.1由于早期计算机在硬件和软件上设计的失误,造成原投产时的DCS分散控制系统同样也存在Y2K问题。虽然DPU及I/ O卡件不存在Y2K问题,但所有的上位机都有Y2K问题,即RTP(INTEL 486底板、 RTP D3版本)、AP(INTEL 486底板、AP D3版本)和GP(INTEL 486底板)、 DATAVUE D3版本)

  Y2K问题主要表现在系统运行、系统事件、系统过程趋势、系统打印、系统数据调用及工作站上电等方面。

  5.1.2原DCS分散控制系统中所使用的连接AP、GP、RTP之间的SCSI总线通讯技术比较落后,且RTP之间的不冗余性显得异常突出。因为GP的操作及数据采集都是通过RTP从DPU上取得的,所以当RTP出现异常或故障时,与此RTP所连接的三台或两台GP既得不到任何数据,也无法进行操作,从而给机组的安全运行带来很大的隐患。曾经出现过一台机组所有集控室操作员站(GP)无法操作的情形。

  5.1.3 GP、AP、RTP中的CPU都采用的是INTEL 486/66,且其内存和硬盘容量都比较小,因此运算速度较慢,尤其是在较复杂画面切换和调用时,更显得突出,也给机组的安全造成不利影响。

  5.1.4各RTP、GP、AP中的配件都由于生产时期早,通用性差,价格非常高,经济上不合适,甚至于有可能无法有足够的备件供应。

  5.2升级改造过程

  5.2.1将AP、GP、RTP中的主板及 CPU改为奔腾166,软件也相应升级,从根本上解决了Y2K问题,同时也提高了运算速度、存储空间及控制性能。

  5.2.2将系统中所有GP、AP都通过以太网与三台RTP同时联接,从而使得RTP之间为冗余关系。解决了多台GP同时出现异常或故障的情况,提高了系统的可靠性。

  5.2.3将各配件由专用的改为通用性强的配件产品,从而大大降低成本,减少供货周期。

  5.3升级改造结果

  #1、#2号机组DCS系统的软、硬件升级和网络改造分别在1999年10月和1999年4月实施完成,结果十分理想,两台机组没有出现Y2K问题,且系统的运算速度、可靠性能等各方面均有较大的提高。同时,也为管理信息系统的建立打下基础。

  6.与管理信息系统的联接

  随着电力市场的逐步扩大和竞争的日益激烈,如何最大限度地发挥机组的效率,更加灵活地应付竞价上网,取得上网优势,提高企业的市场竞争能力,就呈现在面前。管理信息系统(MIS)技术就成为本厂现阶段的目标,但MIS系统基本上没有生产过程的实时数据,同时由于在DCS中包括有机组性能计算、长期历史数据存贮等管理功能,也使得 DCS日趋复杂。

  因此也就需要简化DCS的功能,主要服务于机组的直接监控,把实时性不强的管理功能上移至MIS系统中。为保证DCS网络的安全可靠性,使用一个网关进行DCS与 MIS之间的连接。DCS系统将生产过程中大量的实时数据和信息送入网关中,再由网关机利用数据库等技术进行相应存贮、分析、提炼和发掘,供给MIS数据和结果,为管理者提供决策依据。

7.尚存在问题

  7.1燃烧器因热态时卡涩上下摆动不能对应,自动投入效果不佳。这也是大型机组的共性问题。

  7.2主、再热汽温的调节品质差

  正常情况下,主再热汽温的调节能够满足设计要求,但在升降负荷、启停磨时,由于工况变化较大,汽温调节很慢,往往在实际值偏离设计值10℃以上时,减温水调门还没有动作,即便动作以后,调节也很慢,因此,有时需靠手动调节。

  7.3二次风挡板开度不能随负荷、喷燃器投停而自动进行调节,周界风开度也因原设定值不合理而解除自动。在机组负荷变化或投停燃烧器时,各二次风挡板始终根据设定的压力差来调节开度,而没有考虑工况变化后的影响,所以二次风挡板的开度基本上都是人为干预。

  7.4在CCS方式下,负荷的升降及稳定性(指显示值)有时不能满足运行需要。负荷指令发出后,实际负荷往往不能按照设定的升降负荷速率变化,有禁升禁降信号,而且如果设定负荷与实际负荷差值过大,负荷显示就会在跟踪值与实际值之间跳动,影响96点考核,因此,运行人员有时将CCS解除。

  7.5设计中送引风自动的正常投入范围为220MW~300MW,而实际运行中的负荷不可能只在此范围调节,因此需对此进行改进。

  7. 6DPU出现故障后,如果不能及时自动切换,则会将一些通过高速公路传输的信号进行初始化,从而造成传输信号出错甚至于引起MFT。

  7.7SCS系统包括对CCS系统大部分气动调节阀的供气电磁阀的控制,以实现对它们的保护功能,但保护动作后电磁阀失电,调节阀不能动作,CCS工作人员查清SCS系统对这些调节阀的保护逻辑后才能消缺,不便于维护。

  总之,在两台机组投产后尤其是在升级和改造后,针对DCS管理积累了一些经验,但这些对于安全地管好用好DCS系统还是远远不够的,有些发现的问题还没有解决,也有更多的问题还未发现或遇到,在下一步的工作中要以提高自动投入率为入口,使得对DCS系统的管理更加完善。


 
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