SIMATIC PCS7在200 MW機組30%旁路控制系統中的應用

李景明 米曉慶

（大慶電力集團油田熱電廠，黑龍江 大慶 163000）

1 概述

30%旁路控制系統的作用是根據機組冷、溫、熱態啟動及運行要求，自動或手動控制主蒸汽及再熱蒸汽壓力和溫度 ，并具有相應的聯鎖、保護和診斷功能。由于原系統功能已落后，在機組大修中，我們對汽機30%旁路控制系統進行了設計，主機部分采用 SIMATIC PCS7 400的控制系統，并對控制系統的供電系統進行重新設計。在遵循原系統設計的功能基礎上，對自動、保護、聯鎖邏輯根據現場需要進行了修正。為電廠安全穩定運行提供了可靠的保證。

2 本項目系統構成

采用一個過程控制機柜、一個動力控制機柜。在過程控制機柜安裝1套過程控制器412-1 MPI/DP，配有5塊SM421開關量輸入模塊、5塊SM422開關量輸出模塊，2塊SM431模擬量輸入模塊。為了更好的保護現場設備，在動力控制機柜內分別設有高壓旁路壓力執行機構高速電機及常速電機接觸器，高壓旁路噴水溫度執行機構高速電機及常速電機接觸器，低壓旁路壓力執行機構高速電機及常速電機接觸器，低壓旁路噴水溫度高速電機及常速電機接觸器，各執行機構的電機設有溫度保護裝置，在動力柜裝設了熱敏電阻繼電器，在電源側設有相位監視設備，有效保護了現場設備。過程狀態監控管理設備為1臺ES站、OP（操作員面板）。

3 本項目系統功能

改進后系統能對30%旁路控制系統的高旁壓力執行器閥位、高噴執行器閥位、低旁壓力執行器閥位、低噴執行器閥位及主汽流量等模擬量信號進行重要參數的顯示，并對以下系統進行自動調節：

高壓旁路壓力控制系統、高壓旁路噴水溫度控制系統、低壓旁路壓力控制系統、低壓旁路噴水溫度控制系統30%旁路控制系統的調節原理較為復雜，pcs7控制系統根據現場不同的工況采取了不同的調節方法。

一是高壓旁路壓力控制系統可分為設定值自動、手動兩種方式。設定值手動方式時，當高壓旁路壓力回路投入自動時，主汽壓力大于設定值時，高旁閥開方向動作，主汽壓力小于設定值時，高旁閥關方向動作。設定值自動方式時，當高壓旁路壓力回路投入自動時，主汽流量大于15%額定流量時，高旁閥隨著主汽壓力的上升至40%,設定值也開始上升，直至主汽壓力達到額定壓力。當主汽壓力穩定時，設定值總比主汽壓力大0.2MPa，此時如果主汽壓力增加的速度大0.2MPa，高旁閥繼續開方向動作。主汽壓力下降時，高旁閥關方向動作以維持主汽壓力。高旁閥開度大于40%時，主汽壓力穩定時，高旁閥關方向直至全關。二是高壓旁路溫度控制系統為設定值手動方式.當高旁后溫度大于設定值時，高噴開方向動作，當高旁后溫度低于設定值時，高噴關方向動作。三是低壓旁路壓力控制系統設定值為隨動信號，此設定值隨著速度級壓力增減。當再熱器后壓力大于設定值0.3MPa時，低旁開方向動作。當再熱器后壓力小于設定值0.3MPa時，低旁關方向動作。

pcs7控制系統在30%旁路控制系統還具有相應的聯鎖、保護和診斷功能。

一是當高旁、高噴置于自動狀態時，主汽壓力增加至13.5MPa時，高旁常速打開，當高旁、高噴關到0時主汽壓力增加至13.9MPa時，高旁高速打開，高噴也隨著高噴打開。二是當高旁、高噴置于自動狀態時，發生甩負荷事件時，當減少速率達到10MW/Min時，高旁高速打開，高噴也隨著高噴打開。三是當低旁、低噴置于自動狀態時，再熱器出口壓力信號超0.8MPa時，低旁高速打開，低噴也隨著高速打開。四是當凝汽器真空低信號及低旁后溫度大于190度時，低旁無論處于自動或手動狀態均高速關閉（打開狀態）或不許開啟（關閉狀態）。五是當一級噴水壓力低不允許開啟高旁閥門，當二級噴水壓力低不允許開啟低旁閥門，減溫水壓控開關動作高速關閉低旁閥門，低噴開啟7%以上才允許開啟低旁閥門。經改進后的30%控制系統，充分滿足現場實際的各項要求。

4 改造中的技術創新

4.1 我們對動力裝置進行了重新設計，將原來的技術落后并且體積較大的電源開關、保險、接觸器等更換為體積更小、功能更全、技術更為先進的電子元器件。各回路動力部分均具有過載、缺相、短路保護功能，并能向控制系統提供報警接點，由控制系統輸出報警。同時新設計的控制回路還能夠實現執行機構電機過載保護功能。

4.2 原控制信號轉變為動力輸出是由動力轉換單元實現的，動力轉換單元內部由電子元件搭建，由于長時間運行，動力轉換單元已經頻繁出現故障，嚴重制約了控制系統的正常運行。這次改進中，我們對動力轉換單元內部結構進行了認真的分析研究，將原動力轉換單元的邏輯比較功能在軟件中實現，不僅提高了系統的穩定性，而且降低了系統的設計成本，僅此一項就節省資金十二萬元。

5 PCS7系統的應用心得

5.1 PCS中使用的所有模塊（包括PID塊、數據塊、I/O模塊等）都只是在PCS7的組態畫面中出現，并不能在WINCC人機界面上出現。此時，若需要某個模塊在WINCC人機界面上出現，則只需要給該模塊添加WINCC屬性。

5.2 在工程師站上完成所有程序組態，編譯無誤后，將程序下載至過程控制器，這樣，過程控制器中就有了經過編譯后的用戶程序；再將有用戶程序的用戶項目傳送到操作站，用戶程序就傳給了WINCC人機界面，在程序組態時，已被定義具有了WINCC屬性的各模塊的標簽值就能在WINCC中被找到，再通過WINCC畫面組態，就可完成人機對話、參數的畫面顯示等，從而完成PCS7和WINCC（內核與顯示）的結合。WINCC功能十分強大，而使用起來又非常方便，在編制各種畫面、報警歸檔等功能時，都可應用其標準的功能來完成。

5.3 硬件組態也是一種圖形化的組態方式，十分方便。在相應組態畫面中，就在該過程站后的PROFIBUS-DP網絡線上拖放相應的模塊，模塊的型號可以從PCS7提供的元件庫中找到相應型號、定貨號的模塊，將其拖放至與實際安裝相對應的位置即可。硬件組態配置完成后，下載到相應的過程控制站。這樣，就使得實際硬件安裝模件和硬件組態相一致，從而，I/O模塊上的每一點的點號地址就得以確定。

結語

30%旁路控制系統由于改造為西門子PCS7控制系統，降低了系統故障，從而保證了整個系統的穩定運行。而且極大減低了備件使用成本，具有很大推廣運用的價值。

[1]徐漢章.有關旁路系統幾個問題的討論[J].鍋爐技術，1980（Z1）.

[2]John Reason，陳龍.汽包鍋爐與汽輪機的蒸汽旁路系統[J].鍋爐技術，1985（03）.

[3]徐仁德，李宗平，朱才廣.試析調峰機組對旁路系統功能的要求[J].動力工程，1985（02）.