ST語言在發電機定冷水溫差報警的應用

嚴 郁

(大唐略陽發電有限責任公司，陜西 略陽 724300)

0 引言

根據《防止電力生產事故的二十五項重點要求》(國能安全〔2014〕161號)10.3.1.7條要求：“對于水氫冷定子線棒層間測溫元件的溫差達8 ℃或定子線棒引水管同層出水溫差達8 ℃報警時，應檢查定子三相電流是否平衡，定子繞組水路流量與壓力是否異常，如果發電機的過熱是由于內冷水中斷或內冷水量減少引起，則應立即恢復供水。當定子線棒溫差達14 ℃或定子引水管出水溫差達12 ℃，或任一定子槽內層間測溫元件溫度超過90 ℃或出水溫度超過85 ℃時，應立即降低負荷，在確認測溫元件無誤后，為避免發生重大事故，應立即停機，進行反沖洗及有關檢查處理。”及時監測并準確判斷發電機溫度差越限，對發電機而言是非常重要的。

結構化文本(structured text，ST)語言因其自然語言靈活性強、表達豐富，以及結構化程序的清晰易讀和邏輯嚴密，在溫差判斷中應用較多。

1 機組DCS系統簡介

某發電公司7號機組汽輪機為亞臨界參數、高中壓合缸、一次中間再熱、雙缸雙排氣、單軸、抽汽凝汽式330 MW汽輪機，由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產，型號為C305/N330-16.7/537/537/0.45。發電機為水-氫-氫冷、靜態勵磁式，由哈爾濱電機廠有限責任公司生產，型號為QFSN-330-2。控制系統則采用杭州和利時自動化有限責任公司提供的MACS6型DCS控制系統。

發電機設計定子線圈出水溫度測點60個，定子鐵芯溫度測點18個，均送至DCS系統集中監視。因測點數量多、分布廣，不利于運行人員對發電機的實時狀況監控與判斷。由于設計初期未考慮多點溫度差值判斷功能需求，DCS系統不能實現該功能。為保證設備可靠運行，該公司在MACS6系統基礎上使用ST語言開發了溫度越限判斷功能模塊，以滿足“二十五項反措”的要求。

2 解決方案

DCS系統組態通常使用功能模塊圖(function block diagram，FBD)實現工程組態。功能模塊圖程序設計語言的特點是：

(1) 以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；

(2) 功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數字邏輯電路基礎的設計人員是很容易掌握的編程；

(3) 對規模大、控制邏輯關系復雜的控制系統，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關系，使編程調試時間大大減少，但其功能的實現取決于DCS系統公司的技術開發深度。

ST語言是一種高級的文本語言，可以用來描述功能，功能模塊和程序的行為還可以在順序功能流程圖中描述步、動作和轉變的行為。ST語言是一個專門為工業控制應用開發的編程語言，具有很強的編程能力，可用于對變量賦值、回調功能和功能塊、創建表達式、編寫條件語句和迭代程序等，非常適合應用在復雜的算術計算中，也是開發FBD功能模塊的底層語言。

本次解決方案是溫度判斷采用令牌傳遞查找方式，將判斷結果賦值于令牌(臨時變量)，逐級比較，通過不斷判斷更新并向下傳遞，直至數據查詢完畢，最終結果便可輸出。其數據判斷原理如圖1所示。

圖1 數據令牌傳遞原理

該判斷可以實現在多個模擬量之間進行最大最小值判斷、最大最小值定位、最大偏差值判斷、偏差大報警輸出、無效點剔除統計、層級判斷等功能。

ST語言經過編譯后，可自動生成為可以任意調用的FBD功能模塊圖(見圖2)。若通過自定義功能模塊庫進行編輯封裝，可以實現全系統調用，使用起來非常方便靈活，將復雜的邏輯判斷直觀化。

第1級功能模塊可實現最多16點偏差判斷，并且可以通過多級級聯方式，實現更多點判斷，最終將上百個點進行準確判斷。當偏差大于設定偏差值時，通過光字報警提示運行人員查看，并能通過組態提示畫面快速定位最大值及最小值的位置，及時判斷并采取有效措施。

3 實施效果

結合該公司實際情況，經過現場多方面調研，最終確定了邏輯實現原理。該邏輯通過離線編寫、仿真調試驗證后，移植至該廠7號機組DCS系統，通過組態下裝已正常實現運行監視。實踐證明，其判斷準確度高，能滿足該公司的實際要求。

ST語言的顯著特征是代碼和數據的分離。這種語言能夠把執行某個特殊任務的指令和數據從程序的其余部分分離出去、隱藏起來，可以有效減少為測點提供中間變量區而產生的系統負荷，提高了邏輯判斷的靈活性；還可以減少判斷語句，配合使用1 s調度周期，降低DCS系統的負荷。

圖2 封裝后的功能模塊

4 結束語

該方案在MACS6平臺基礎上，使用功能靈活的ST語言進行高級功能開發，并以簡單直觀、上手要求不高的FBD功能模塊實現功能，進而滿足設備安全需要，并為該公司節約了開發費用。同時，該功能可以在MACS6平臺下實現其他類型模擬量多點判斷報警功能，并且能在同一平臺上移植，具有較好的兼容性。