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SUPMAXDCS系统使用情况介绍


SUPMAX DCS 系统使用情况介绍 一、山东章丘发电有限责任公司 简介 山东章丘发电有限责任公司坐落在龙山文化的发祥地和著名女词人李清照的故乡,厂区 地势平坦,运输方便,资源丰富,地理位置优越。 2001 年 12 月,山东国际电源开发股份有限公司、章丘市供电公司、济南鲁源电力工程有 限公司、济南市能源投资有限责任公司分别以 70%、15%、10%、5%的出资比例成立“山 东

章丘发电有限责任公司”。公司规划设计容量 3270MW。一期工程 2×135MW 燃煤凝汽 式发电机组分别于 2002 年 9 月 27 日和 2002 年 12 月 31 日移交试生产,创下了山东电网 同类型机组一年双投的新记录;取得了全国同期同类型机组工程总造价和单位千瓦造价 最低的好成绩,跨入了人均拥有容量和单位千瓦机组创利税最高的先进行列,达到了机 组投产与厂区绿化、竣工决算、环保验收同步的标准要求。目前公司正在进行二期工程 2 ×300MW 机组的筹划和三期 4×600MW 机组的前期规划工作。 2002 年 12 月 29 日,中国华电集团公司成立,山东国际电源开发股份有限公司移交中国 华电集团公司管理,山东章丘发电有限责任公司因此成为中国华电的控股企业,公司的 生产经营由山东国际电源开发股份有限公司负责管理。 二、一期工程 SUPMAX 分散控制系统运用概况 公司规划设计容量 3270MW,一期工程两台 135MW 燃煤凝汽式发电机组于 2002 年建成 投产,二期工程两台 300MW 机组计划于 2005 年底和 2006 年 7 月投产发电,三期工程 4 台 600MW 机组计划“十一五”建成投产,其中一期 DCS 系统采用上海自动化仪表股份有 限公司 DCS 公司自行研制开发的 SUPMAX 分散控制系统。 三、SUPMAX 分散控制系统简介 该厂应用的 SUPMAX DCS 控制系统大致可分为七个控制功能组,其中包括协调控制系 统、锅炉保护系统、顺序控制系统、电气控制系统、数据采集系统、汽轮机电调控制系 统以及吹灰程控系统。该分散控制系统不仅包括 DCS 的基本功能 DAS、MCS、FSSS、S CS,还将 DEH 系统、循环水泵房系统、吹灰系统、电气系统全部纳入 DCS 系统监视范 围,控制领域几乎涵盖了机、电、炉所有核心设备的控制,特别是将电气设备的操作纳 入 DCS 进行控制,在国内 135MW 机组中尚属首次。 3.1 SUPMAX 分散控制系统硬件组成及特点 3.1.1 硬件系统 章丘电厂一期 2×135MW 工程单元机组 DCS 系统采用单域设计,每台机组设有控制柜 19 面,继电器柜 4 面,电源柜一面,六个操作员站,一个工程师站,一个历史数据站,2 台 服务器,4 台打印机以及相应的通讯系统。 3.1.2 模件特点 该系统单元机组 AI 模件 1225 点, 模件 1752 点, 模件 2203 点, 模件 1116 点。 DI AO DO a. 所有模件均采用固态电路、标准化、模件化和插入式结构,并有标示 I/O 状态的 LED 指示和诊断显示。 b. 模件的插拔均有导轨和联锁,以免造成损坏或故障,模件的编址不受在机柜内的插槽 位置影响。 c. 机柜内的模件能带电插拔而不损坏,且不影响其他模件正常工作。在误加 250V 直流电 压或交流峰-峰电压时,不损坏系统。输入、输出通道及其工作电源互相隔离。

d. 模件的种类较少,尺寸规格符合国际标准。 e. I/O 处理系统均为智能化,以减轻控制系统的处理负荷,I/O 处理系统本身能完成扫描、 数据整定、数字化输入和输出、线性化、热偶冷端补偿、过程点质量判断、工程单位换 算等功能。 f. 模拟量输入信号每秒至少扫描和更新 4 次, 数字量输入信号每秒至少扫描和更新 10 次, SOE 输入信号的分辨率小于 1 毫秒。 g. 模件提供热偶、热阻及电流信号的开路、短路以及输入信号超出工艺可能范围的检查 功能,功能在每次扫描过程中完成。冗余输入的热偶、热阻、变送器信号的处理由 I/O 模 件来完成,单个模件故障,不引起设备的故障或跳闸。 h. 输入模件都采取防抖动滤波处理,并自动进行周期性零飘和增益的校正。 3.1.3 I/O 模件类型及特性 a. 模拟量输入 SM313,最大输入阻抗为 250 欧姆,并提供直流 24V 电源; b. 模拟量输出 SM322,电流或电压可选,具有驱动回路阻抗大于 600 欧姆的负载能力, 系统提供 24VDC 的回路电源; c. 数字量输入 SM331 负端接至隔离地,系统提供对现场输入接点的查询电压; d. 数字量输出 SM332 模件采用点隔离输出, 隔离电压大于 250V, 能直接驱动控制用的电 动机或中间继电器; e. 热电阻 (RTD) 输入 SM316 有直接接受三线制的 Cu50、 Pt100 等类型的热电阻的能力, 并提供电源; f. 热电偶输入 SM314,能直接接受分度号为 E、K 型热电偶型号,热电偶在整个工作段的 线性化,在过程站内完成而不需通过数据通讯总线。 3.1.4 处理器模件(DPU)特点 每台单元机组 DCS 系统共设有#1-#2 电气 DPU,#3-#6 锅炉控制 DPU ,#7 吹灰控制 DP U,#8-#9 FSSS 控制 DPU ,#10-#13 汽机控制 DPU,#14 DEH 控制 DPU 。 a. 处理器模件各司其职,提高了系统的可靠性,处理器模件使用 I/O 处理系统采集的过程 信息来完成模拟控制和数字控制; b. 处理器模件元器件标示清晰,并带有 LED 自诊断显示; c. 处理器模件的 RAM, 有电池作数据存储的后备电源, 电池的更换不影响模件的工作; d. 某一个处理器模件故障,不影响其他处理器模件的运行,数据通讯总线故障时,处理 器模件能继续运行; e. 对某一个处理器模件的切除、修改或投运,均不影响其他处理器模件的运行; f. 执行机组联锁保护和重要的模拟量控制功能的控制器如电气、FSSS、汽机、锅炉等采 用冗余配置,一旦某个工作的处理器模件发生故障,系统能自动地快速切换至冗余处理 器模件,并在操作员站报警。对于顺序控制如吹灰系统,由于驱动级硬件和软件可独立 于上一级工作,控制器不冗余配置; g. 冗余配置的处理器模件与系统均有并行的接口, ,均能接受系统对它们进行组态和组态 修改,处于后备状态的处理器模件,能不断更新其自身获得的信息; h. 电源故障属系统的可恢复性故障,一旦重新受电,处理器模件能自动恢复正常工作而 无需运行人员干预。 3.1.5 系统通讯特点 系统通讯从上到下分为三层网络结构。最上层采用符合 TCP/IP 协议的以太网,波特率为 100Mbps,连接操作员站、工程师站、管理计算机等,是实现全厂综合管理的信息通道;

中间层采用 10Mbps 以太网冗余网络,连接操作站与控制站,传输各种实时信息;底层网 络为控制站内部网,符合 IEEE802.4 协议。 SUPMAX 单域中间层控制网最多带 18 个,其具体特点如下: 拓扑规范;总线型结构 传输方式:曼彻斯特编码方式 通讯控制:IEEE802.3 标准协议 传递速率: 10Mbps/100Mbps 通讯介质:星型连接,配有源 HUB 通讯距离:最大 2km 3.1.6 系统供电特点 a. 系统接受电气专业送来的两路交流 220V,50hz 单相电源,其中一路来自 UPS,一路来 自厂用电。 b. 系统在每个机柜和站内配置冗余电源切换装置。 c. 对柜内用电装置,I/O 模件、DPU 、通讯模件和变送器等都提供冗余的电源。 d. 变送器供电回路具有单独的熔断器,并具有断电报警和过载保护措施。 3.1.7 系统软件 Windows NT 平台,进口 Cilect 流程图制作软件,Supview 操作界面;软件组态灵活、功 能完善、易于修改和扩展、便于调试。 3.2 现场调试及应用情况 一期工程的 DCS 系统, 通过自仪股份 DCS 公司现场工程师、 山东电力研究院和电厂人员 的共同努力,两台机组调试运行都比较顺利,热控保护投入率达到 100%,DCS 系统的自 动可投入率达到 100%。从调试和运行情况来看,SUPMAX 控制系统的硬件、软件设计 基本满足了 DCS 所应具有的控制功能,自动控制效果比较理想。 一期工程的每台机组共设有 45 套自动调节系统。机炉协调控制采用了 DEB400 即机炉两 侧的能量平衡原理控制汽机调门和给粉机的转速来,同时具有一次调频、AGC 及快速甩 负荷功能。由于机组的 DEH(即汽轮机电调控制)也采用了 SUPMAX 控制系统,整套 机组在机、炉的协调控制方面更具有一体性。 DCS 控制中的锅炉保护系统(即 FSSS 系统)具备有 MFT、OFT(即主燃料或燃油故障保护 停炉)、油枪的启停、油泄漏试验、炉膛吹扫等功能。从调试运行的情况来看,系统软硬件 动作正确可靠,对机组的安全运行起到了保障作用。 汽轮机的电调控制系统(即 DEH 系统)与 DCS 系统采用了一体化设计方案,没有出现通讯等 问题,证明 SUPMAX 系统能够达满足 DEH 系统的控制要求。 吹灰程控系统一般由吹灰器厂家配套的 PLC 设备进行控制,一期工程的吹灰器程控纳入 D CS 系统中,事实证明此种方案是可行的,DCS 系统在软件编程方面与 PLC 系统相比更具灵 活性和可操纵性,给运行和检修人员带来了方便。 工程电气系统的重要断路器及刀闸的保护和控制也都进入 DCS,用程控实现了对励磁和同 期装置的控制,这也是本工程 DCS 系统的一个特点。 顺序控制系统(即 SCS 系统)涉及的设备较多,控制对象包括风机、泵类、阀门等重要辅机 设备,SUPMAX 系统能够满足系统的各种逻辑要求。 数据采集系统(即 DAS 系统)在一期工程中的应用也是比较成功的,能够满足现场各种参数 的特性和精度要求。 事故追忆系统(即 SOE 系统)对事件记录的分辨率达到了 1ms。同时在报警和趋势方面 SU

PMAX 系统的功能也是完善的,在历次的事故追忆中提供了准确数据。 SUPMAX 系统在软、硬件方面具有以下一些特点: 1) 硬件齐全可靠。该系统的输入输出模件品种齐全,能够满足电厂的调节控制要求。设 备的可靠性较高,故障率极低。模件的热插拔功能,在设备系统维护上极其方便,实用性 较好。其专用于两位式设备控制的 BCM 模件和用于 DEH 控制的测速模件的精度和使用 性较好。 2) 软件组态功能十分强大。通过组态可以方便地根据工程要求设计程序,基本满足电厂 提出的功能要求。 3) 系统具有较好的开放性。一期工程中的现场巡测系统和锅炉风粉效率的性能计算系统 都具有不同的通讯规约, SUPMAX 系统通过编制不同的通讯程序较好地完成了通讯。


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