一、前言
进入90年代以来,分散控制系统(DCS)已广泛应用于国内火力发电机组。由于DCS能方便地实现数据采集处理(DAS)、闭环控制(CCS)、顺序控制(SCS)等多种功能,且具有高可靠性、高精度的特点,已成为替代常规仪表、单回路控制器,提高控制品质、控制可靠性,提高管理水平以及减人增效的主流控制系统。目前,新建大容量机组均已采用DCS,老机组的DCS改造也趋必然。为此,遵义发电总厂采用MAXl000控制系统对#7机组原有热控系统进行了改造。
二、改造前设备状况
遵义发电厂#7125MW机组于1991年10月投人生产。基于当时的建设经费、思想认识和专业水平,机组热控设备档次较低,控制系统为KMM单回路控制系统及DDZ—Ⅱ控制系统,运行监测仪表为动圈式单显表加巡检仪和ER系列记录仪组成,变送器及执行机构大多仍是仅具有70年代水平的国内产品,存在如下问题:
1、由于控制系统是局部的、单回路的控制模式,使机组的整个生产过程划分为各自独立的控制、测量系统,既不能信息共享,又不能整体集中协调控制,更不能优化控制,不利于机组效益的提高;
2、调节阀和执行机构性能差、可靠性低,传感器、变送器精度低、故障率高,导致自动控制系统调节品质较差,可靠性低,机组自动可投率为87.5%,正常投入率仅为75%,极不适应电力生产的要求;
3、由于采用大量的单显仪表,实行监盘控制,运行检修人员的工作量都很大,劳动生产率低;
4、机组发生故障及事故后,没有变化前后监测数据的实时记录模拟量历史记录,事故分析只能定性推断或者根本无法推断;
5、负荷调整全靠手操,不能快速、稳定地达到目标负荷,难以适应电网对机组适应性的要求;
6、常规仪表,控制装置不能与MIS通讯,生产管理人员不能方便及时了解实时生产信息,不利于生产管理。
三、MAXl000系统及改造情况
(一)基本功能
MAXl000系统可实现DAS、CCS、SCS、FSSS等多种功能。#7机组热控系统的改造采用了两个子功能系统:
1、数据采集系统(DAS):实现机组运行数据、设备状态实时采集、处理,为运行人员提供监视手段,完成SOE、事故追忆、性能计算。
2、闭环控制系统(CCS):完成机炉系统运行自动调节,稳定经济协调运行,保持锅炉、汽机能量平衡。
此外,还设置了锅炉辅机连锁保护:可完成球磨机、引风机、送风机、球磨润滑油泵等辅机和风门的连锁。
(二)硬件系统(略)
四、系统改造及使用效果
(一)改造规模及范围
1、I/O配置:778点
2、闭环控制系统19套
协调控制:3套引风调节:1套
燃烧控制:1套送风调节:1套
给水调节:1套汽温调节:4套
除氧器水位:1套凝结器水位:1套
高加水位:2套低加水位:2套
轴封压力:1套连排扩容器水位:1套
3、锅炉辅机联锁
4、外围改造范围(略)
(二)使用及效果
98年8月5日,MAXl000系统随#7机组大修后启动运行顺利投入使用。至今未发生硬件故障和损坏,也未有死机现象,系统测量、显示参数准确,抗干扰强,操作方便、灵活、控制性能优良、调节品质好,机组各参数均压红线运行,带负荷稳定。经试验,在15MW(125MW—110MW)负荷扰动下,各控制系统调节品质如下表:
*改造前不能投运
#7机组DCS投运后,在降低煤耗,快速、稳定调节负荷、减少汽温汽压波动、延长机组寿命、减少误操作等方面产生了较好的效益。
经济效益:协调控制投运后,炉膛出口氧量有效地控制在4—6%,有利于燃烧稳定,有利于煤粉燃尽,提高燃烧效益;可将主汽温度,再热温度控制在额定值(原人工控制均低于额定值),保持较好的经济参数;汽机轴封调节可靠性、稳定性的提高,杜绝轴封漏气引起的凝结器真空下降,汽耗增高的现象,提高机组效益。根据12月1日至12月30日入炉煤累计量,采用正平衡计算,#7机组煤耗较改造前降低了3.4s/kwh,按每年可发电8亿千瓦时,煤价150元/吨计算,每年可节约41万元,此外,DCS投入使运行集控人员减少3人,可减少工资福利7万元,以上直接经济效益为48万元。
安全效益:极大地提高机组热工自动投入率,减少了运行人员的操作量以及操作水平差异引起的误操作,保证了机组运行的安全可靠性;能实时、准确、集中地反映机组运行情况,既减轻了运行人员的监盘负担,又为运行人员快速、可靠地提供设备故障信息;系统的历史数据追忆和事故顺序记录功能,为机组故障原因和运行情况分析以及故障预测提供了科学依据。
五、改造经验体会
根据我厂的改造经验,我们认为,老机组进行DCS改造是必须的,也是可行的,但改造过程中要注意以下问题:
1、一个完整的DCS应理解为由DCS软、硬件、盘台设备、变送器、测量开关、电缆及执行机构很有成效的组成。老机组DCS改造一定要结合机组实际情况,从实用、可靠、技术*及经济的角度来选型和设计。如我厂由于受机组设计安装及可控性的限制,在有限的投资下,只能DAS及CCS两项功能,另一方面,也不能为了节省投资而忽视相关的配套设备的改造,如变送器电缆、执行机构等。
2、老机组DCS改造,老的盘表是留还是取消?后备硬手操留多少恰当?从我厂的改造情况看,除保留水位、主参数等少量重要盘表和后备硬手操外,要下决心将其余的盘表和硬手操取消。
3、对DCS系统的软件管理必须制定严格的管理办法,软件的装载应严格按厂家的程序进行。
4、DCS改造还应考虑相关的外部环境条件,如电源、控制系统的接地、机房环境条件等,这些都应在DCS系统正式安装前就完成。
5、要特别重视人员的培训工作。热工人员必须参与DCS系统改造工作的设计、组态、安装调试等工作。
六、结束语
遵义发电总厂125MW机组MAXl000。控制系统投运至今,系统稳定可靠、技术性能优良,在机组控制应用中(尤其是锅炉燃烧控制)显示了*的技术优势。机组协调控制的长期稳定投运,标志着遵义发电总厂的热控水平跃上了新的台阶。通过MAXl000系统的推广应用,我们锻炼了队伍、提高了技术水平,同时为老机组热控设备改造提供了成功的经验。