XDPS-400分散控制系统在妈湾电厂#5机组MCS系统的应用体会

发布：2018-12-18 | 点击：人次

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深圳妈湾电厂规划装机容量为4台300MW燃煤机组，为深圳妈湾发电厂续建工程。4台机组分两期建设，机组编号延续妈湾发电厂#1、#2机组，一期工程建设的#3、#4机组已分别于1996年和1997年投产发电。二期工程建设的#5机组已于2002年11月投产发电，#6机组计划于2003年投产发电。

妈湾电厂#5、#6机组为国产引进型300MW燃煤机组，主机为哈尔滨三大动力厂产品，锅炉为强制循环汽包锅炉，制粉系统配备有六台中速磨煤机，直吹式制粉系统。机组配备有两台各50%容量的汽动给水泵和一台50%容量的电动给水泵。

二期工程的DCS系统采用上海新华控制工程生产的XDPS-400型分散控制系统，功能覆盖范围包括DAS系统（数据采集系统）、MCS系统（模拟量控制系统）、FSSS系统（燃烧器管理系统）、SCS系统（顺序控制系统）、DEH系统（汽轮机数字电液调节系统）、MEH系统（小汽机控制系统）及ECS系统（电气控制系统）。

MCS系统的软件组态和现场调试投运由国电热工研究院承担，其中包括了简易配置的电动旁路控制系统。

#5、#6机组中MCS系统的控制范围和软、硬件配置完全相同，下文叙述中仅以已经投产的#5机组进行说明。

MCS系统共占用DCS系统的16号、17号、18号三个DPU（分散处理单元），16号DPU主要完成机组主控系统、燃油系统、一次风系统和制粉系统的自动调节，17号DPU主要完成送风系统、引风系统、辅助风、燃油风、燃料风控制系统的自动调节，18号DPU主要完成主蒸汽温度、再热蒸汽温度、锅炉主给水控制、除氧器水位及压力控制、凝汽器水位控制、#1-#3高压加热器和#5-#8低压加热器水位控制系统及高、低压旁路的自动调节。其他的简单单回路调节系统分散在16号和17号DPU中，整台机组只有6套基地式调节系统。

妈湾电厂#5机组已于2002年11月1日一次顺利通过168小时满负荷试运行。在机组168小时试运开始时，包括代表机组自动化zui高运行水平的机炉协调控制系统已经交付运行人员正常运行，自动调节系统投入率达到了100%，调节品质达到了《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》的要求。在机组整个试运过程中，未发生一次非计划停机停炉事故，其中MCS系统及早可靠的投入对机组的安全稳定运行发挥了重要作用。以下谈几点作者在负责#5机组MCS系统软件组态和现场调试过程中对XDPS-400型分散控制系统的一些体会。

1.硬件可靠性高

从DCS系统现场机柜受电开始,各DPU及I/O模件就一直处于工作状态,直至机组168小时试运结束移交生产为止,MCS系统所使用的硬件中,只有在#2高加和#3高加疏水门控制回路所使用的输出模件中,先后损坏过3个模拟量输出通道（怀疑由就地接线盒窜入强电所引起）,其他所有硬件均工作正常。曾在现场抽查了部分I/O模件的精度，全部符合新华公司出厂规定及与业主签订的合同要求。一般说来，基建施工期间由于赶工期及交叉作业，对DCS系统硬件的安全性构成的威胁比正常生产时要大得多，XDPS-400型分散控制系统能达到如此的可靠性证明其系统硬件是值得信赖的。

2.控制周期短

在采用分散控制系统以前,MCS系统实际上是一种不间断的连续的过程控制。采用了分散控制系统以后，由于计算机有多个任务需要响应，而且每个控制功能模块需要按一定顺序依次计算，这就产生了一个控制周期的问题。从理论上讲，控制周期越短，越接近于连续控制，控制系统的精度越容易得到保证。在一般的分散控制系统中，对MCS系统的控制周期大多数选用250毫秒，也有选用500毫秒甚至1000毫秒的。XDPS-400型分散控制系统可以按页设置控制周期，且有多档控制周期可供选择。在本工程中，我们对MCS系统的控制周期全部设置为200毫秒，考虑到每台300MW机组的所有模拟量控制系统全部集中在三对DPU中，能达到如此短的控制周期且直至机组移交生产未见任何异常，作者认为是很满意的。

3.控制模块的功能较全

在分散控制系统内部，是由一连串的控制功能块（即功能码）来实现设计人员的预想控制功能的。XDPS-400型分散控制系统原来的功能码已经能够基本满足大型火电机组的控制要求，但为了实现某些特殊的设计思想，在本工程的设计联络会上，作者曾代表业主提出了几种功能码的修改完善要求，新华公司按要求重新修改，满足了业主要求，并借机对功能码进行了软件升级。这些升级后的功能码在机炉协调控制和主蒸汽温度、再热蒸汽温度控制系统中发挥了预想作用，使得能够完成某些非常规的预测控制功能。相比较之下，引进型分散控制系统如想达到修改功能码的要求则几乎是不可能的，这也反映了国产分散控制系统的竞争力之所在。

4.在线组态及参数调试比较方便

在本工程使用的XDPS-400型分散控制系统中，所有监控DPU都是双重冗余配置的。当用工程师工作站连接上某个在线工作的DPU后，可以直接以zui简单的作图方式修改其内部控制组态，修改后的控制组态立即执行，不存在编译的步骤，工作结束后再发指令将修改后的控制组态拷贝到备用DPU即可。因为MCS系统的现场调试和维护中，经常需要对控制组态作出某些修改，这一特点就尤其显得方便。例如在汽包水位控制系统的调试中，发现实际汽包水位信号高频波动太大，就曾在水位控制系统仍旧保持在自动控制的方式下，给水位测量信号回路中增加了一个滤波功能块，由于注意了各个模块连接的先后次序，对控制系统没有造成任何扰动。

另外，在工程师工作站的显示画面上，除了可以看到和其他分散控制系统类似的控制系统内部信号传递信号数值以及趋势图外，还可以在组态图中连接上几个固定时间长度的小趋势功能码，这些小趋势和控制组态在同一幅显示画面上，不会随本画面的组态修改或参数调整而隐藏，对一些单回路调节系统的动态参数调整，可以随时观察被调参数的趋势进行动态参数修改，缩短了调试时间。

5.全中文界面，便于运行维护

XDPS-400型分散控制系统的各种供运行人员监视控制的显示画面全部采用中文，对运行维护人员带来很大方便。甚至在控制系统组态图上，也可以组态进各种中文注释字符，以方便热工维护人员的理解和记忆。在以往的分散控制系统中，基建调式阶段结束移交到生产运行以后，电厂热工维护人员往往在看控制系统组态图时难于理解原设计意图，就是设计调试人员在几个月不接触图纸之后回过头再看时也经常要花很大功夫来理解图纸。在本工程中，我们在组态图中加进了大量的中文注释字符，各部分的功能作用可以说是一目了然，极大地方便了电厂热工维护人员，受到电厂人员的一致好评。

6.系统简单易学，查找信号方便

在作者所接触过的七、八种分散控制系统中，从应用的角度来讲，XDPS-400型分散控制系统是zui容易熟悉掌握的，一般有WINDOWS应用基础的人员通过一周左右的培训就可学会日常的系统软、硬件运行维护。在国内大部分电厂的热工检修专业分工中，一般都是按控制系统划分班组，当在节假日或晚上只有个别热工人员值班时，如果现场出现某种异常情况，热工维护人员往往因为不太熟悉别的班组管辖的控制逻辑，短时间内找不到故障原因，从而延误缺陷或故障的处理，对机组的安全运行构成威胁。在XDPS-400型分散控制系统中，如果运行人员在显示画面上发现某种显示、连锁或帮助画面出现故障，自己就可通过鼠标调出故障信号来自哪个DPU，再由任何一个热工维护人员在工程师工作站上通过故障信号的名称就可轻易地找出引起故障信号的原因，给故障处理争取了时间，也给热工维护人员带来方便。同时，在同一DPU内部或不同DPU之间，通过系统自带的页间连接信号跳转或通过信号名称查找连接信号也很容易，给系统调试和日常维护带来很大方便。

7.系统可在任一台计算机上实时运行，能够离线仿真

XDPS-400型分散控制系统可以安装在任何一台通用的台式或笔记本电脑上实时运行，可以同时虚拟多个实时运行状态的DPU，当然这时所有现场信号和网络连接信号会变成坏质量。即便如此，通过输入输出信号的强制，很多开环试验和闭环仿真试验都可离线完成。像闭环控制系统的动作方向检查、动态特性曲线的数学模型拟合以及动态参数调整对控制系统过渡过程曲线的影响等都可离线完成，一方面减少了在线调试时间，对机组的安全运行有利，另一方面也可离线进行闭环控制系统改进的模拟试验以及对维护人员进行培训。

综上所述，新华公司的XDPS-400分散控制系统无论是硬件可靠性，还是软件的可操作性，都不亚于甚至超过了国外进口设备，完全可以用于300MW以上大型发电机组。

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