一、控制系統(tǒng)簡介
　　
　　嘉興發(fā)電有限責任公司（下稱公司）一期工程安裝2臺300MW國產(chǎn)引進型燃煤發(fā)電機組，1號、2號機組分別于1995年7月和12月投入試生產(chǎn)。分散控制系統(tǒng)（DCS）采用德國西門子EPERMME，汽輪機控制系統(tǒng)DEH采用上海新華控制公司DEH-Ⅲ型產(chǎn)品，主要監(jiān)控手段采用CRT和鼠標。機爐電集中控制，2臺機組共用1個控制室，重要輔機和一些自動系統(tǒng)配有后備控制盤。爐側(cè)主要輔機配有就地控制裝置，如風機的油站配有硬聯(lián)鎖就地控制裝置，同時對風機線圈溫度采用巡測儀檢測;磨煤機油站配有就地PLC控制裝置等。機側(cè)給水泵一些溫度保護采用硬保護，給水泵汽輪機控制裝置為日本的WORD505，循環(huán)水泵采用就地PLC控制。機側(cè)大量的自動系統(tǒng)采用基地式調(diào)節(jié)儀控制。
　　
　　機組移交試生產(chǎn)后，2臺機組因熱控原因引起的MFT頻繁，其中因就地裝置引起的MFT問題尤為突出。同時，一些采用基地式調(diào)節(jié)儀控制的參數(shù)控制品質(zhì)不理想，且基地式調(diào)節(jié)儀由儀用空氣作為動力，故障率也較高，相對DCS而言，其壽命也不長。公司在1996年、1997年檢查性大修中取消了1、2號機組送、引風機和一次風機油站就地繼電器控制裝置，把它引入到DCS，由DCS直接控制，使系統(tǒng)簡化，維護量減少，自動化程度提高，同時杜絕了因繼電器控制裝置故障而引起的風機跳閘。在風機油站就地繼電器控制裝置改造成功的基礎(chǔ)上，又于1999年對1號爐磨煤機油站就地PLC控制裝置進行了改造，把它也引入到DCS，并由DCS直接控制，杜絕了因就地PLC控制裝置故障而引起的磨煤機跳閘。
　　
　　在經(jīng)過上述兩項改造后，對DCS備用空間的開發(fā)和利用做了進一步研究。
　　
　　二、DCS的可擴展性及其利用
　　
　　DCS在設(shè)計時就充分考慮了它的可擴展性，其在DCS規(guī)范書中有明確的要求:
　　
　　DCS制造廠應提供下列已配置但未使用的供系統(tǒng)以后擴展所需的余量，其中包括:（1）每個柜內(nèi)有20%各種類型的I/O余量;（2）每個柜內(nèi)有20%的模件插槽余量以及今后插入模件就能工作所需的所有硬件；（3）有50%處理器處理能力余量;（4）有50%處理器數(shù)據(jù)存儲余量;（5）有50%電源余量。上述這些余量要求是系統(tǒng)投入運行后的zui終容量的百分比值。為了充分利用DCS控制系統(tǒng)備用空間和能力，進行了相關(guān)的分析和研究。
　　
　　首先對1號機組DCS各控制機柜實際備用情況進行統(tǒng)計，并對各子系統(tǒng)負荷率進行了測試，得到技改前DCS備用空間和負荷率的數(shù)據(jù)（表1）。　　
　　而后，通過技改，將一些就地控制裝置和信號引入到DCS，具體分為3類:
　　
　?。?）取消就地控制裝置類至今取消就地控制裝置類有6個風機稀油站就地控制裝置和磨煤機油站就地PLC控制裝置。
　　
　?。?）取消就地自動裝置類取消的部分基地式自動調(diào)節(jié)儀有:1）定排溫度控制YKl323;2）氫側(cè)密封油溫控制YK3735;3）空側(cè)密封油溫控制YK3745;4）主機油溫控制YK3610;5）勵磁機空溫控制YK3900。
　　
　?。?）取消硬保護信號或就地顯示儀表信號類1）6個風機軸承溫度保護;2）高排溫度高跳機保護;3）風機喘振;4）給水泵軸承溫度。
　　
　　通過幾年的技改，在1號機組DCS系統(tǒng)中增加的總卡件數(shù)為16塊，其中模擬量卡4塊，溫度卡5塊，開環(huán)控制卡4塊，閉環(huán)控制卡3塊。新增模擬量信號68個，溫度信號104個，開關(guān)量信號57個，開環(huán)回路34個，閉環(huán)回路6個。
　　
　　技改后對DCS的備用空間和負荷率也進行了統(tǒng)計和測試，結(jié)果見表1。
　　
　　從表1可見，技改后子系統(tǒng)EAS負荷率在測點數(shù)增加的情況下不升反而下降了。這是因為1號機組原DCS的負荷分配極不合理，導致AWEllO、AWEll1和AWEl13系統(tǒng)的EAS負荷率一直偏高，均接近或達到制造商SIEMENS公司規(guī)定的安全下限，即EAS的負荷率為50%。為此，在停機檢修中將降低EAS的負荷率和提高DCS的可靠性作為一項重要任務(wù)，對系統(tǒng)中所有影響EAS及總線負荷率的因素進行了檢查和分析，發(fā)現(xiàn)原來設(shè)計中有些信號傳送方式及周期設(shè)置極不合理，即重要的信號發(fā)送周期過長，而大量的不參與控制與保護的信號發(fā)送周期反而短，以致EAS的負荷率居高不下，為此，對所有開關(guān)量及模擬量信號的發(fā)送方式及周期進行了修改，將一些重要的模擬量信號的發(fā)送方式由周期傳送方式改為中斷方式，以提高實時性，對一些非重要的信號（如鍋爐壁溫等信號）則適當延長發(fā)送周期。采用以上各項措施后，EAS的負荷率有了明顯的下降，基本上每個子系統(tǒng)的EAS負荷率都下降了5%，提高了DCS運行的安全性和可靠性。
　　
　　三、技改中若干問題的解決
　　
　　3.lDCS的合理利用
　　
　　通過對1號機組DCS系統(tǒng)備用空間和能力的研究，發(fā)現(xiàn)DCS并沒有嚴格按規(guī)范書的要求設(shè)計。由于DCS控制子系統(tǒng)是按電廠生產(chǎn)過程的系統(tǒng)來劃分的，而各系統(tǒng)控制對象和參數(shù)量差別較大，因此各子系統(tǒng)備用空間和能力有差異。通過實踐，對合理利用DCS總結(jié)出如下幾點:
　　
　?。?）應盡量使各子系統(tǒng)負荷均勻，即對負荷率高的系統(tǒng)少利用一些，對負荷率低的系統(tǒng)多利用一些。AWEllO、AWEl13系統(tǒng)的負荷相對比其它系統(tǒng)要重，因而新增加的控制回路一般放在負荷較輕的其它子系統(tǒng)。
　　
　　（2）應遵循各子系統(tǒng)原設(shè)計的總體布局，即機側(cè)設(shè)備盡量引入原機側(cè)的控制子系統(tǒng)，爐側(cè)設(shè)備盡量引入原爐側(cè)的控制子系統(tǒng)。
　　
　?。?）對一個控制對象或參數(shù)，應根據(jù)其重要性考慮是否采用冗余設(shè)計，以防因單卡故障對對象或參數(shù)失控。
　　
　?。?）對一些重要的三取二或二取一信號，不能進同一卡件，要求分卡接入。
　　
　　（5）同一設(shè)備的控制對象和參數(shù)應盡量放在同一子系統(tǒng)中，即控制回路所需要的控制卡和模擬量/開關(guān)量信號采集卡應盡量放在同一系統(tǒng)，以減少信號傳遞，減低EAS和總線負荷。
　　
　　3.2取消就地控制裝置后DCS與控制系統(tǒng)的接口問題
　　
　　對就地控制裝置進行技改，在現(xiàn)場把其取消很容易，但要把它引入到DCS，并由DCS對其進行控制，則
　　
　　必須解決控制對象或參數(shù)與DCS的接口問題，技改中具體做法如下:
　　
　?。?）對控制對象（如電機、執(zhí)行機構(gòu)、電磁閥等）和信號（開關(guān)量、模擬量等）進行統(tǒng)計和分類。
　　
　?。?）明確各控制卡件的功能，并按照控制對象和信號的數(shù)量對卡件進行合理布局，對需冗余的兩卡之間應按典型設(shè)計做好跳線工作。同時對新增的卡件要根據(jù)需要參照卡件手冊進行跳線設(shè)置，以滿足DCS與就地執(zhí)行機構(gòu)之間信號匹配和控制的冗余需求。
　　
　?。?）對不同的控制對象和信號，其引入接線的數(shù)量和端口不同，可參照DCS各卡件的典型接線圖進行聯(lián)接，同時需劃出詳細的界線圖。
　　
　?。?）各控制對象的電源等級要與相應的接觸器對應。
　　
　?。?）要注意各信號有源與無源問題以及信號極性與接地間題。
　　
　　（6）控制對象或信號與DCS連接好后對回路需認真檢查，對強電信號要有隔離措施，嚴防卡件燒毀。
　　
　　3.3控制邏輯的開發(fā)
　　
　　在DCS中引入新的控制回路或信號后應根據(jù)生產(chǎn)實際情況對其控制邏輯進行開發(fā)，技改中對控制邏輯的開發(fā)可歸納如下:
　　
　?。?）保留原合理的部分。
　　
　?。?）對控制對象，要充分考慮啟動停運的條件，對跳閘條件必須設(shè)置合理，對各條件的設(shè)置應經(jīng)機務(wù)和有關(guān)運行技術(shù)人員確認。
　　
　?。?）對模擬量如變送器，要根據(jù)有源或無源在邏輯中設(shè)置電源信號，同時要填好對應的量程范圍。
　　
　　（4）對閉環(huán)控制，可充分發(fā)揮DCS中PID可隨意組合的優(yōu)勢進行組合。
　　
　?。?）根據(jù)需要實現(xiàn)的各功能邏輯，要以簡單、清晰的邏輯來完成復雜的需求功能，盡量降低卡件的負荷。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　?。?）由于DCS設(shè)計時考慮了系統(tǒng)的擴展性，其備用空間和負荷率可滿足擴容的要求。
　　
　　（2）利用DCS備用空間和能力時，應盡量遵循各系統(tǒng)均勻性的原則，同一裝置的控制對象和參數(shù)應盡量集中在同一控制子系統(tǒng)中，zui大程度地減少負荷率。
　　
　?。?）取消一些就地控制裝置并將它們納入DCS后，使機組自動化程度大大提高，杜絕了因就地控制裝置引起的輔機跳閘及其引起的MFT，減少了維修和檢修工作量，同時減少了就地控制裝置備件的儲備量，效益明顯。
　　
　?。?）通過對控制邏輯的優(yōu)化，特別是對信息量的憂化，剔除或調(diào)整一些常報警或常亂報警的信息，能使系統(tǒng)負荷有所下降。