DCS系統在汽輪發電機組中的應用

吳東鶴,劉東波

（1.錦州秀亭制管有限公司；2.中信錦州金屬股份有限公司,遼寧 錦州 121000）

1 3MW汽輪發電機系統概述及組成

3MW汽輪發電機組是目前國內利用余熱發電選用最多的機組，它的檢測及控制系統可以分為：數據采集系統，模擬量控制系統，順序控制系統，緊急跳閘系統及數字式電液控制系統，將這幾個系統組合在一起就是所謂的DCS控制系統。

1.1 數據采集系統

將現場各處的測量表計、設備的運行狀態及閥門的開關狀態及開關位置，通過信號線實時的傳遞到DCS柜內的數字量及模擬量的輸入模塊上，通過控制模塊上傳到監控器上，在監控器上進行數據存儲，界面顯示。良好的數據采集系統可以為事故追憶及運行故障的查找提供依據。

1.2 模擬量控制系統

生產現場有很多設備需要開關在中間狀態，以及水箱水位的調節，介質溫度、壓力的調節等都是通過模擬量控制系統來完成的。模擬量控制不像數字量控制只有兩種狀態，它是通過連續的、細小的變化調節來達到控制的目的。如凝汽器熱井液位的調節，汽輪機進蒸汽溫度和壓力的調節等。

1.3 順序控制系統

現場很多設備的啟動運行順序是有嚴格要求的，汽輪機部分的順序控制系統主要是一些泵自己相互之間的聯瑣，以及泵和它們自己系統內的閥門的聯瑣。如3MW汽輪機潤滑油壓的聯鎖，當潤滑油壓低于0.054Mpa時啟動交流油泵，低于0.04Mpa是啟動直流油泵，低于0.03Mpa時停機，都是按照事先設計好的順序運行。再就是泵類運行一般都是一開一備，備用泵與運行泵之間都有電氣聯鎖，運行泵跳閘聯動備用泵。

1.4 緊急跳閘系統

緊急跳閘系統是在發生緊急情況下為保護汽輪機服務的，為了確保機組的安全運行，需要設置潤滑油壓、真空、軸承溫度、軸向位移、汽機轉速、汽機振動、發電機主保護及緊急停機等保護條件。當任何一個保護條件超過設置的停機值，且在保護投入的前提下，都會停機來保護機組的安全。

1.5 數字式電液控制系統

數字式電液控制系統也就是所謂的DEH控制系統，由計算機控制部分和EH液壓執行機構組成。采用DEH控制可以提高調節汽門的控制精度，當負荷增減時可以平穩安全的開關調節汽門，減小機組的振動，保證機組的安全運行。

2 3MW汽輪機發電機組的測量點數及硬件配置：

2.1 3MW汽輪機發電機組的測量點數如下：

（1）AI點：4-20mA 需求80點；熱電阻需求48點；（2）AO點：4-20mA需求6點；（3）DI點：需求120點；（4）DO點：需求68點。每種點數的設置都會在實際需求點數的基礎上增加20%的冗余，當需要增加設備時，冗余點數可以滿足生產的需要，當某一點的通道損壞時也可以及時的更換修復。

2.2 根據測量點數所配置的硬件如下：

（1）工程師站/操作員站（含主機/顯示器/通訊模板/鍵盤）4套；（2）WS15242隔離器27塊；24VDC電源模塊4塊；（3）后出線型主控機籠及擴展機籠3塊；（4）24V/5.1V雙路輸出隔離電源模塊4塊；（5）主控單元模塊2塊；（6）8通道4～20mA電流輸出模塊1塊；（7）8通道電流型模擬量輸入模塊12塊；（8）8通道熱電阻輸入模塊（Pt100）7塊；（9）16通道共負端晶體管型開關量輸出模塊5塊；（10）16通道觸點型開關量輸入模塊9塊及交換機2臺。

由于服務器和操作員站采用的是冗余配置，系統結構采用容錯設計，因此當一臺監控器出現故障不會影響其它監控器的正常運行，從而使機組運行的可靠性得到提高。

采用標準化、模塊化的設計，系統中各臺計算機采用局域網方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，新增計算機方幾乎不影響系統其他計算機的工作。

3 DCS控制系統驗收的要求

DCS控制系統現場試車工作順利進行，并進入連續的試運行生產階段，DCS系統硬件、軟件運行正常，硬軟件功能齊全，運行情況良好。具體如下：

（1）數據采集功能：數據顯示準確，報警功能正確，過程參數的壓力修正、溫度補償、二次計算、故障診斷等功能正常，過程參數真實可靠；（2）控制功能：各具體控制回路邏輯、狀態指示正確，動作無誤；（3）保護聯鎖功能：設備、輔機及電動門動作準確無誤，狀態指示正確；（4）通訊功能：系統與外部設備通訊正常，控制正確，參數顯示正確；（5）各項通信、管理、操作功能正確，符合系統設計要求。

4 DCS系統常見故障處理

DCS控制系統跟其它控制系統一樣，在給人們帶來方便的同時，也難免出現一些故障，給生產運行帶來影響。只有明晰故障的來源，快速的找到處理方法，才能保證設備的穩定運行。

4.1 監控頁面上遠程不能啟動電機等轉動設備

（1）檢查設備的就地/遠程轉換開關是否在遠程位置，且進一步檢查轉換開關是否良好。（2）檢查要啟動的設備是否已經接通電源。（3）確認DCS控制柜內數字量輸出模塊對應此設備的通道是否良好，是否有信號輸出。（4）檢查此設備的啟動接觸器是否能吸合，吸合是否良好。

4.2 水箱或水池液位等顯示不準確

（1）檢查就地的液位等測量元件是否完好。（2）檢查監控頁面上的液位計量程設置是否正確。（3）檢查液位的模擬信號通過模擬量輸入模塊到監控器是否準確。

5 結束語

DCS控制系統越來越得到人們的認可，它優良的集中控制系統，穩定的通信功能，以及出現故障時的準確自診斷技術為汽輪發電機組的安全運行提供了保障。

[1].董建朋.火力發電廠全廠DCS一體化實施方案的探討[J].河南電力,2009(03).

[2].陳國華.DEH技術在熱電廠汽輪機上的應用研究[D].大慶石油學院,2008.