摘 要：就上海石化熱電總廠熱電二站控制系統的現狀及存在的缺點，提出控制系統改造的方案，表明DCS是電廠控制系統發展的必然趨勢．
關鍵詞：熱電廠；分散型控制系統；改造
引 言
隨著現代化生產的發展，DCS（分散型控制系統）的應用越來越廣泛．DCS具有技術先進、功能齊全、可靠性高和安全性好等特點，適用于各種規模的過程控制和管理，可以大大提高經濟效益．隨著DCS的冗余技術、容錯技術不斷完善，其系統可靠性遠比常規儀表控制系統高得多，設備可利用率高達99．98％，從而保證生產裝置長期穩定運行．
系統數據通信技術標準化，可做到資源共享，為企業計算機管理創造了條件．系統硬件、軟件標準化，安裝使用方便，功能擴展方便，可節省人工，節省備品備件，使維護工作減少，運行費用降低．
1 熱控系統的現狀和缺陷
熱電二站（燃煤）建于80年代末、90年代初，該站內裝有4臺410t／h鍋爐，一臺B25背壓機組，3臺C50單抽機組，一臺CC50雙抽機組，兩臺低壓除氧器，5臺高壓除氧器，給泵等輔助設備，采用母管制運行方式，現有裝機容量225MW．
熱電二站4臺410t／h工業鍋爐，均采用了DCS控制技術．1988年選型，采用的是德國西門子公司的bbbEPRAM M型集散控制系統中的AS235K自動子系統，由大連中德控制系統有限公司總承包．在選型之初，限于DCS在國內電廠的應用水平和實績（二站是西門子公司DCS產品在中國電廠應用的第一家用戶）以及受當時使用外匯的限制，選用的DCS設備很簡易，對其功能要求也很簡單，僅是作為常規儀表的后備監控手段來使用．
熱電二站采用的ASK235K自動子系統，只是DCS中的控制級，嚴格地說，AS235K自動子系統不能稱之為DCS系統，因而存在一定的先天性缺陷．
此外，在熱電二站籌建時期，DCS在國內電廠的應用尚未達到一定的水平和應用實績，國內電力規劃院尚無較完整的DCS設計規范，因此，設計院未對該套DCS作系統設計．可以說，AS235K系統是在沒有專業設計院參與的情況下，完全通過用戶與DCS供應商直接對話建立起來的．因為用戶與DCS供應商雙方的局限性，不可避免地造成系統設計、軟件設計的不完善，致使AS235K系統功能未得到充分開發．
隨著科學技術的發展，DCS技術也發生了日新月異的變化，無論從硬件技術還是軟件技術來講，AS235K系統已經屬于淘汰產品．從目前了解的信息看，西門子公司已停止生產該系統，這給熱控的維護工作帶來很多困難，AS235K的淘汰已成為必然趨勢．
熱電二站汽機部分共裝有一臺B25背壓機組，3臺C50單抽機組，一臺CC50雙抽機組，兩臺低壓除氧器，5臺高壓除氧器及給水泵等．熱控控制系統采用國產的電動組合儀表，自動化水平低，運行、維修不方便．汽機負荷調節采用常規的液壓控制系統．
綜上所述，應盡快對二站熱控系統進行改造，選用較先進的DCS產品，重新作系統設計和軟件設計，盡量發揮計算機的優勢，使二站的機爐控制水平上一個臺階．
2 系統改造的方向
2．1 改造原則
2．1．1 系統技術
改造后系統應具備管控一體化的DCS技術基本框架．即系統必須滿足各類現場實時數據的采集處理和控制能力的同時，還能適應今后發展的需要．
同時，系統應具有較強的數據綜合能力和網絡結構，還留有與廠級生產調度管理系統的通訊接口，這為今后全廠信息系統的建立、電量競價上網、電力市場開發提供可持續發展的條件．
2．1．2 系統結構
系統應具備分期擴展且能保持整體先進的能力．其基本要求是：第一臺機爐DCS改造時，即能形成上述基本框架．后續機組DCS改造時，能方便地擴展和投運，且能與原系統融為一體，而又不影響整個系統的運行．
這就要求選擇一個有持續發展前景的系統，使今后不再有結構性的投入．
2．1．3 工程實施
對系統進行總體改造方案設計，采用一次規劃、分步實施的方案，并結合機組大修進行改造．
2．2 DCS改造后應具備的功能
DCS改造后控制系統應具備MCS（模擬量控制系統）、DAS（數據采集系統）、SCS（順序控制系統）、DEH（汽機電液調節系統）等功能．控制系統改造完后應實現以CRT為主的電廠控制模式，使熱電二站的控制水平上一個臺階，并能夠投入AGC運行，以滿足電網調峰要求．
2．2．1 MCS功能
實現機組正常工況下的閉環控制及機組啟停工況下的分段控制，使機組各控制參數達到最佳
要求．MCS至少具備以下控制功能：
1 汽包水位控制；
2 爐膛負壓控制；
3 風量（送風、引風、一次風壓等）控制；
4 主蒸汽壓力控制；
5 主蒸汽溫度控制；
6 磨煤機（入口負壓、出口風溫）控制；
7 高加水位控制；
8 除氧器（水位、壓力）控制；
9 軸封汽壓控制．
2．2．2 DAS功能
整個數據采集系統可將機組的所有運行參數、輸入輸出狀態、操作信息、異常情況等信息以實時的方式提供給操作人員，同時以各種方式進行記錄．
實現機組安全經濟運行，一旦機組發生任何異常情況，就及時報警，以確保機組安全．整個數據系統包括以下功能：
1 CRT顯示，包括操作顯示，成組顯示，棒狀圖顯示，趨勢顯示，報警顯示等；
2 記錄，包括定期記錄，運行人員操作記錄，事故順序記錄，跳閘記錄，操作員記錄，設備運行記錄等；
3 歷史數據儲存和再現、事故追憶等．
2．2．3 SOE功能
事故順序記錄處理器的分辨率應小于或等于1ms，采集和處理后的信號經過格式化處理后存入實時數據庫．SOE應該有專門的SOE卡來記錄．
2．2．4 SCS功能
應能滿足機、爐、給泵、除氧等各自的子功能，具有手動（在CRT上操作軟開關）、自動順序控制功能，使設備按預定順序自動啟停，從而達到提高自動化水平的目的．如：風機、泵、閥門等進行操作與監視．
2．2．5 DEH功能
應能自動調節電負荷和熱負荷，能接收自動負荷控制指令，DEH具有在線故障自診斷、OPC超速保護、監視、報警、追憶和打印等功能．應用DEH后能夠投入AGC運行，滿足電網調峰要求，提高機組整體控制水平．
2．2．6 FSSS功能
主要包括爐膛吹掃、主燃料跳閘MTF、首次跳閘原因顯示及追憶、火焰檢測、油槍管理、火檢探頭冷卻、風機管理、聯鎖報警等功能．
2．2．7 SIS功能
隨著電力市場逐步開放，競價上網的實行，對系統的優化控制就顯得越來越重要．如果系統具有優化控制功能，系統就可以對全廠機組實時監控和調度，從而為發電成本分析、全廠負荷優化分配、成本預測和報價提供準確依據，為企業降低成本提高經濟效益提供可靠手段．
2．3 DCS改造后的機組控制方式
由原來就地分散控制方式，即設有鍋爐控制室、汽機控制室、除氧給水控制室的方式變為機、爐集中控制的方式，即將機、爐的控制集中于一個控制室內．
采用機、爐集中控制后，可減少運行人員，便于機、爐間的協調管理．
改造后的4爐5機控制設兩個機、爐集中控制室：原1＃、2＃鍋爐控制室改造為1＃、2＃爐及0＃、1＃、2＃機控制室．原3＃、4＃鍋爐控制室改造為3＃、4＃爐及3＃、4＃機控制室．原0＃、1＃、2＃、3＃、4＃汽機控制室改造為相應的汽機熱控裝置室．
2．4 DCS改造后的控制室布置
原鍋爐熱工控制室和輔助盤平面位置不變，拆除1＃、2＃鍋爐控制操作盤、臺，用于布置1＃、2＃鍋爐，0＃、1＃、2＃汽機控制盤及DCS操作員站．
改造原電源切換盤及配電箱室，將原盤拆除，布置DCS機柜和工程師站，將原盤箱移至新設的UPS小室內或就地布置．
拆除配電箱墻，與輔助盤合為一室．
除氧給水系統控制室按原設計，單獨設置于控制室內，并保持原位置不變，其中1＃、4＃、0＃、1＃機控制室平面布置圖如圖1所示．
2．5 4爐5機DCS組態
從機組安全運行出發，為確保熱負荷供給，每臺鍋爐、汽機及除氧給水的控制系統就應自成系統，獨立進行控制．各系統信息可共享，DCS留有全廠監控信息管理（SIS）的接口．
發電機線圈、鐵芯溫度，汽機缸壁溫度可采用遠程I／O，其他重要參數均進DCS機柜．見圖2．
上海新華控制工程有限公司提供的XDPS－400分散控制系統，通過高速實時網絡分別對鍋爐、汽機、除氧給水系統進行控制，通過以太網與其他信息網絡連接，從而完成了對生產過程的控制、測量，實現生產管理信息一體化．
霍尼韋爾有限公司提供一體化方案的開放體系（TPS），將4爐5機的信息和控制有效結合起來，使全廠的生產管理、過程控制和信息系統統一成一個整體．見圖3．
圖3中，采用2套TPS系統，分別實現對1＃～4＃鍋爐和0＃～4＃汽機的控制（包括0＃～4＃汽機的DEH）、除氧給水系統控制．至于采用哪套方案，要根據設備的價格性能比及投資的額度來確定．
3 結論與建議
1 熱電二站進行4爐5機DCS改造后，將提高機組的自動化控制水平及機組的運行效率，降低控制系統的故障率，使機組的可利用率大大提高，為熱電二站的安全、可靠、經濟運行提供了保障，同時可減少操作人員的勞動強度和工作量，為企業實現減員增效創造條件，因此，本改造工程是必要的、可行的，也是經濟的．
2 由于熱電二站的送風機、引風機均采用離心風機，風量調節利用進口導向擋板，調節效果差、精度低、運行效率低，特別在鍋爐低負荷時尤為明顯，建議增加液力藕合器，以提高風機運行效率及調節精度和靈敏度，以便于與燃燒自動控制相匹配，進一步提高機組運行效率，降低廠用電量．
3 進一步落實原有的重要調節閥及執行機構，以確保其調節精度、調節速度與DCS控制要求相匹配．
4 配合DCS系統改造的電氣設備（指開關設備等）已使用多年，由于DCS的功能較全、運行速度快，有可能出現這樣的情況：由操作人員在DCS操作鍵盤上發出某輔機分、合閘的指令后，要經過“較長”時間才能在CRT上反映出指令是否完成的信息．
參考文獻
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：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
