分散控制系統(tǒng)(DCS)詳細介紹
DCS系統(tǒng)的特點DCS系統(tǒng)也稱分布式控制系統(tǒng),其實質(zhì)是計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一捉新型控制技術。其功能特點是:通用性強、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡單規(guī)范化、調(diào)試方便、運行安全可靠等。
2.分散控制系統(tǒng)的構(gòu)成作為一種縱向分層和橫向分散的大型綜合控制系統(tǒng),它以多層計算機網(wǎng)絡為依托,將分布在全廠范圍內(nèi)的各種控制設備的數(shù)據(jù)處理設備連接在一起,實現(xiàn)各部分信息的共享的協(xié)調(diào)工作,共同完成控制、管理及決策功能。1)其硬件設備由管理操作應用工作站、現(xiàn)場控制站和通信網(wǎng)絡組成。
管理操作應用工作站包括工程師站、操作員站、歷史數(shù)據(jù)站等各種功能服務站。A.工程師站提供技術人員生成控制系統(tǒng)的人機接口,主要用于系統(tǒng)組態(tài)和維護,技術人員也可以通過工程師站對應用系統(tǒng)進行監(jiān)視。B.操作員總理提供技術人員與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的人機交互界面,用于監(jiān)視可以完成數(shù)據(jù)的狀態(tài)值顯示和操作員對數(shù)據(jù)點的操作。C.歷史站保存整個系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù),供組態(tài)軟件實現(xiàn)歷史趨勢顯示、報表打印和事故追憶等功能?,F(xiàn)場控制站用于現(xiàn)場信號的采集處理,控制策略的實現(xiàn),并具有可靠的冗余保證、網(wǎng)絡通信功能。通信網(wǎng)絡連接分散控制系統(tǒng)的各個分布部分,完成數(shù)據(jù)、指令及其它信息的傳遞。為保證DCS可靠性,電源、通信網(wǎng)絡、過程控制站都采用冗余配置。2)分散控制系統(tǒng)的軟件是由實時多任務操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信軟件、組態(tài)軟件和各種應用軟件組成。3)分散控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用模塊化設計方法,通過靈活組態(tài),合理的配置,可以實現(xiàn)火電機組的模似量控制系統(tǒng)(MCS)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、鍋爐燃燒控制和爐膛安全系統(tǒng)(FSSS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)等功能。
3.名詞術語解釋DCS分散控制系統(tǒng)指控制功能分散、風險分散、操作顯示集中、采用分布式結(jié)構(gòu)的智能網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。DAS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)指采用數(shù)字計算機控制系統(tǒng)對工藝系統(tǒng)和設備的運行參數(shù)、狀態(tài)進行檢測,對檢測結(jié)果進行處理、記錄、顯示和報警,對機組的運行情況進行運算分析,并提出運行指導的監(jiān)視系統(tǒng)。MCS模擬量控制系統(tǒng)指通過控制變量自動完成被控制變量調(diào)節(jié)的回路。CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)指將鍋爐-汽輪發(fā)電機組作為一個整體進行控制,通過控制回路協(xié)調(diào)鍋爐汽輪機在自動狀態(tài)下運行給鍋爐、汽輪機的自動控制系統(tǒng)發(fā)出指令,以適應負荷變化的需要,盡最大可能發(fā)揮機組的調(diào)頻、調(diào)峰的能力,它直接作用的執(zhí)行級是鍋爐燃料控制系統(tǒng)和汽輪機控制系統(tǒng)。SCS順序控制系統(tǒng)指對火電機組的輔機及輔助系統(tǒng),按照運行規(guī)律規(guī)定的順序(輸入信號條件順序、動作順序或時間順序)實現(xiàn)啟動或停止過程的自動控制系統(tǒng)。FSSS爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)指對鍋爐點火和油槍進行程序自動控制,防止鍋爐爐膛由于燃燒熄火、過壓等原因引起爐膛爆炸(內(nèi)爆或外爆)而采取的監(jiān)視和控制措施的自動系統(tǒng)。其包括燃燒器控制系統(tǒng)BCS和爐膛安全系統(tǒng)FSS。AGC自動發(fā)電控制,根據(jù)電網(wǎng)對各電廠負荷要求對機組發(fā)電功率由電網(wǎng)調(diào)度進行自動控制的系統(tǒng)。MFT總?cè)剂咸l指保護信號指令動作或由人工操作后,快速切斷進入爐膛的所有燃料而采取的措施。DEH汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng),是按電氣原理設計的敏感元件、數(shù)字電路以及按液壓原理設計的放大元件和液壓伺服機構(gòu)構(gòu)成的汽輪機控制系統(tǒng)。ATC或ATSC汽輪機自啟動,根據(jù)汽輪機的運行參數(shù)和熱應力計算,使汽輪機從盤車開始直到帶初負荷按程序?qū)崿F(xiàn)自啟動。OPC超速保護控制功能,是一種抑制超速的控制功能,常見有以下兩種:i.當汽輪機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的103%時,自動關閉中、高壓調(diào)節(jié)汽門;當轉(zhuǎn)速恢復正常時,開戶這些汽門以維持額定轉(zhuǎn)速。ii.當汽輪機轉(zhuǎn)速出現(xiàn)加速度時,發(fā)出超馳指令,關閉高、中壓調(diào)速汽門;當加速度為0時由正常轉(zhuǎn)速控制回路維持正常轉(zhuǎn)速。BPC旁路控制系統(tǒng),是汽輪機旁路系統(tǒng)的自動投入和旁路系統(tǒng)蒸汽壓力、溫度等自動控制系統(tǒng)的總稱。ETS汽輪機的緊急跳閘系統(tǒng),是在汽輪機的運行過程中,機組重要參數(shù)越線等異常工況下,實現(xiàn)緊急停止汽輪機運行的控制系統(tǒng)。MEH給水泵電液調(diào)節(jié)系統(tǒng),是采用微型計算機控制和液壓執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)控制邏輯,驅(qū)動給水泵汽輪機的控制系統(tǒng)。UPS不間斷電源RB輔機故障減負荷,是針對機組主要輔機故障采取的控制措施,即當主要輔機(如給水泵、送風機、引風機)發(fā)生故障機組不能帶滿負荷時,快速降低機組負荷的一種措施。
4.分散控制系統(tǒng)的運行維護的主要內(nèi)容包括系統(tǒng)在投運前應做好必要項目的檢查,檢查合格且一切準備就緒后系統(tǒng)上電,按照相關步驟啟動系統(tǒng),并驗收系統(tǒng)各部分正常后,投入在線運行。系統(tǒng)正常運行后,做好日常維護工作,發(fā)現(xiàn)問題及時查明原因解決處理,并根據(jù)熱控系統(tǒng)的運行工況決定熱控設備的投入與退出。
5.分散控制系統(tǒng)常見故障1)通信網(wǎng)絡類故障,主要有節(jié)點總線故障、就地總線故障、地址標識的錯誤。2)硬件故障,主要有人機接口故障、過程通道故障。3)人為故障,在系統(tǒng)維護或故障處理時的誤操作現(xiàn)象。4)電源故障5)SOE工作不正常6)干擾造成的故障。主要有系統(tǒng)的接地情況、電源質(zhì)量、過程控制處理機主/備處理機之間的切換、大功率無線通信設備等。6.分散控制系統(tǒng)的試驗1)模擬量控制系統(tǒng)擾動試驗投入運行的模擬量控制系統(tǒng)應定期進行擾動試驗,其分為內(nèi)擾和外擾試驗。A.內(nèi)擾試驗(包括定值擾動):要求在70%負荷進行,擾動量為被調(diào)介質(zhì)滿量程的10%B.外擾試驗(負荷擾動):機組負荷在70%以上時可進行負荷擾動試驗,負荷變化按快、中、慢三種工況進行。主要的試驗有:機組燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)(BCS)擾動試驗條件:A汽包水位調(diào)整到合適位置,負荷保持不變B爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)和送風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于自動狀態(tài)C穩(wěn)定工況下,主汽壓力應保持在給定值的±0.2MPa范圍內(nèi)D給粉機運行正常,將中層給粉機投入自動調(diào)節(jié)手動給粉機的轉(zhuǎn)速在450~500rpm左右E試驗時應有司爐和工作負責人以上崗位進行操作F主控班技術員、生產(chǎn)部專工、熱工專工、爐運專工現(xiàn)場監(jiān)護指導
改變主汽壓力定值擾動試驗條件同上
機組送風調(diào)節(jié)系統(tǒng)AFSC擾動試驗條件:A汽包水位調(diào)整到合適位置,負荷保持不變
B氧量及風量變送器指示準確
C爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)在自動狀態(tài)
D送風機擋板有一定的調(diào)節(jié)余量
E穩(wěn)定工況下,主汽壓力應保持在給定值的±0.2MPa范圍內(nèi)F試驗時應有司爐和工作負責人以上崗位進行操作
G主控班技術員、生產(chǎn)部專工、熱工專工、爐運專工現(xiàn)場監(jiān)護指導
機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS擾動試驗條件:A汽包水位調(diào)整到合適位置,負荷保持不變
B爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)和送風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于自動狀態(tài)C穩(wěn)定工況下,主汽壓力應保持在給定值的±0.2MPa范圍內(nèi)
D試驗時應有司爐和工作負責人以上崗位進行操作E主控班技術員、生產(chǎn)部專工、熱工專工、爐運專工現(xiàn)場監(jiān)護指導
2)控制其它功能試驗機組RB試驗試驗條件:
A.CCS、FSSS的單系統(tǒng)RB冷態(tài)試驗及兩個系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時的RB冷態(tài)試驗已做且成功;熱工其它系統(tǒng)及機爐電等相關專業(yè)的冷、熱態(tài)試驗都已完成。
B.機組滿負荷的情況下,下列自動系統(tǒng)已運行:
協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)??梢哉_\行,且TF方式正常工作
除氧器水位控制系統(tǒng)
爐膛負壓控制系統(tǒng)
送風控制系統(tǒng)
主燃料控制系統(tǒng)
給水控制系統(tǒng)中的汽泵三沖量控制系統(tǒng)
進熱汽溫控制系統(tǒng)
再熱汽溫控制系統(tǒng)
DEH在協(xié)調(diào)方式下運行正常FSSS的機爐大聯(lián)鎖試驗成功,RB的動作邏輯正常
TF方式的調(diào)節(jié)符合要求“機組負荷擺動試驗”已完成,控制性能滿足機組運行要求
主、輔機設備均無重大缺陷DEH系統(tǒng)TPC功能試驗成功,減負荷速率能滿足要求試驗簡介:(送風機RB)當機組負荷180MW以上時進行。動作過程:負荷大于180MW,一臺送風機跳閘后,CCS將控制方式自動由協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)為TF,中止ADS,將主汽壓力設定值鎖定在合適位置,CCS側(cè)汽機控制自動切為TF,以防止壓力下降太多,爐側(cè)FSSS切兩層給粉機余兩層手動,同時,LDC(負荷指令計算機)的輸出減負荷到180MW并以此作為送風量、氧量校正信號,并向FSSS發(fā)跳閘給粉機,最終保留兩層。
AGC試驗。檢查機組適應負荷指令要求變化能力,使機組能夠在一定范圍內(nèi),按一定速率跟蹤中調(diào)要求的負荷指令出力。
機組甩負荷試驗。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)。
3)保護聯(lián)鎖試驗
鍋爐保護聯(lián)鎖試驗
風機聯(lián)鎖試驗
磨組聯(lián)鎖試驗
鍋爐所有閥門的調(diào)試
機、爐、電大聯(lián)鎖
大修中變更的保護聯(lián)鎖試驗
運行中出現(xiàn)異常的保護聯(lián)鎖試驗
7.DCS系統(tǒng)故障緊急處理措施基本原則1)DCS系統(tǒng)緊急處理措施當全部操作員站出現(xiàn)故障
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