DCS系统在汽轮发电机组中的应用

时间：2024-05-20

吴东鹤,刘东波

（1.锦州秀亭制管有限公司；2.中信锦州金属股份有限公司,辽宁锦州 121000）

1 3MW汽轮发电机系统概述及组成

3MW汽轮发电机组是目前国内利用余热发电选用最多的机组，它的检测及控制系统可以分为：数据采集系统，模拟量控制系统，顺序控制系统，紧急跳闸系统及数字式电液控制系统，将这几个系统组合在一起就是所谓的DCS控制系统。

1.1 数据采集系统

将现场各处的测量表计、设备的运行状态及阀门的开关状态及开关位置，通过信号线实时的传递到DCS柜内的数字量及模拟量的输入模块上，通过控制模块上传到监控器上，在监控器上进行数据存储，界面显示。良好的数据采集系统可以为事故追忆及运行故障的查找提供依据。

1.2 模拟量控制系统

生产现场有很多设备需要开关在中间状态，以及水箱水位的调节，介质温度、压力的调节等都是通过模拟量控制系统来完成的。模拟量控制不像数字量控制只有两种状态，它是通过连续的、细小的变化调节来达到控制的目的。如凝汽器热井液位的调节，汽轮机进蒸汽温度和压力的调节等。

1.3 顺序控制系统

现场很多设备的启动运行顺序是有严格要求的，汽轮机部分的顺序控制系统主要是一些泵自己相互之间的联琐，以及泵和它们自己系统内的阀门的联琐。如3MW汽轮机润滑油压的联锁，当润滑油压低于0.054Mpa时启动交流油泵，低于0.04Mpa是启动直流油泵，低于0.03Mpa时停机，都是按照事先设计好的顺序运行。再就是泵类运行一般都是一开一备，备用泵与运行泵之间都有电气联锁，运行泵跳闸联动备用泵。

1.4 紧急跳闸系统

紧急跳闸系统是在发生紧急情况下为保护汽轮机服务的，为了确保机组的安全运行，需要设置润滑油压、真空、轴承温度、轴向位移、汽机转速、汽机振动、发电机主保护及紧急停机等保护条件。当任何一个保护条件超过设置的停机值，且在保护投入的前提下，都会停机来保护机组的安全。

1.5 数字式电液控制系统

数字式电液控制系统也就是所谓的DEH控制系统，由计算机控制部分和EH液压执行机构组成。采用DEH控制可以提高调节汽门的控制精度，当负荷增减时可以平稳安全的开关调节汽门，减小机组的振动，保证机组的安全运行。

2 3MW汽轮机发电机组的测量点数及硬件配置：

2.1 3MW汽轮机发电机组的测量点数如下：

（1）AI点：4-20mA 需求80点；热电阻需求48点；（2）AO点：4-20mA需求6点；（3）DI点：需求120点；（4）DO点：需求68点。每种点数的设置都会在实际需求点数的基础上增加20%的冗余，当需要增加设备时，冗余点数可以满足生产的需要，当某一点的通道损坏时也可以及时的更换修复。

2.2 根据测量点数所配置的硬件如下：

（1）工程师站/操作员站（含主机/显示器/通讯模板/键盘）4套；（2）WS15242隔离器27块；24VDC电源模块4块；（3）后出线型主控机笼及扩展机笼3块；（4）24V/5.1V双路输出隔离电源模块4块；（5）主控单元模块2块；（6）8通道4～20mA电流输出模块1块；（7）8通道电流型模拟量输入模块12块；（8）8通道热电阻输入模块（Pt100）7块；（9）16通道共负端晶体管型开关量输出模块5块；（10）16通道触点型开关量输入模块9块及交换机2台。

由于服务器和操作员站采用的是冗余配置，系统结构采用容错设计，因此当一台监控器出现故障不会影响其它监控器的正常运行，从而使机组运行的可靠性得到提高。

采用标准化、模块化的设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，新增计算机方几乎不影响系统其他计算机的工作。

3 DCS控制系统验收的要求

DCS控制系统现场试车工作顺利进行，并进入连续的试运行生产阶段，DCS系统硬件、软件运行正常，硬软件功能齐全，运行情况良好。具体如下：

（1）数据采集功能：数据显示准确，报警功能正确，过程参数的压力修正、温度补偿、二次计算、故障诊断等功能正常，过程参数真实可靠；（2）控制功能：各具体控制回路逻辑、状态指示正确，动作无误；（3）保护联锁功能：设备、辅机及电动门动作准确无误，状态指示正确；（4）通讯功能：系统与外部设备通讯正常，控制正确，参数显示正确；（5）各项通信、管理、操作功能正确，符合系统设计要求。