电厂2350MW超临界机组DCS应用软件初步设计.docx

1、电厂2350MW超临界机组DCS应用软件初步设计 电厂2350MW超临界机组DCS应用软件初步设计 1 数据采集系统（DAS）12 模拟量控制系统（MCS）113 炉膛安全监控系统（FSSS）244 顺序控制系统（SCS）485 旁路控制系统（BPC）766 电气控制系统（ECS）801数据采集系统（DAS）DAS系统包括机炉电流程数据采集、监控画面、棒状图等。在机组启停正常运行以及事故工况等过程中，DAS为运行人员提供主要的设备操作接口以及监视记录手段，运行人员可从DAS中获得大量实时的或经过处理的机组信息，在DAS画面中直接对机组的设备进行操作，并在需要的情况下可获得各种操作指导或操作帮助

2、等各种信息。1 DAS系统的硬件组成及现场采集信号的处理1.1 DAS系统的硬件组成DAS系统不单独占用控制器,DAS点分配在锅炉SCS和汽机SCS中。1.2 现场数据采集信号的处理对于DAS系统现场采集信号的处理过程，保证各种采集数据的实时性、正确性、准确性、以及安全性是非常重要的，它是实现机组安全高效运行的基础。从现场采集到的各种开关量和模拟量在进入计算机系统以前要相应的进行如下各种信号预处理过程：1) 模拟量正确性判断2) 数字滤波3) 参数补偿4) 非线性校正5) 工程量单位变换6) 开关量接点有效性检查7) 脉冲量输入累积DAS系统的信号采集及处理过程充分利用新华系统软硬件的高效性和

3、安全性，经过适当的组态，使最终进入DCS系统的各种信号和参数满足各方面的性能指标要求。2 DAS画面显示DAS画面显示分流程图显示，操作窗口显示，棒状图显示几个部分。2.1 生产流程图画面显示：2.1.1 流程图画面结构DAS流程画面的结构是这样的：最上面一行为画面说明及报警区域；中间部分为流程图画面显示区；最下面左右两端分别是进入相关DAS流程画面的“快捷按键”区及进入操作窗口的“快捷按键”区。在“画面说明及报警区”，显示本流程图的名称及图号，最左端则为电气故障报警指示区“ECS”，最右端为机组重要辅机跳闸记忆指示报警区。如果有电气设备发生故障时，则主流程画面顶端左边的“ECS”便会变红，点

4、击该区域即进入指示具体报警画面的软光字报警索引画面中，此时若再单击索引画面的报警指示区，便会进入相应的电气报警流程画面中。画面顶部右端显示的重要辅机跳闸标志为：FDF A、FDF B、IDF A、IDF B、PAF A、PAF B、BFPT ABFPT BBFSP。当某重要辅机跳闸后，相应的辅机跳闸标志随之变红，用鼠标点击该标志便弹出指示具体跳闸原因的跳闸原因小窗口。流程图顶部中间为本流程图的图号和名称。流程图中部是主流程画面区。流程图下部是进入相关流程画面的“快捷按键”区。在画面低部右端则设计有可进入和本流程图画面有紧密联系的其它流程画面的“快捷按键”，以及进入各流程索引画面及主索引画面的“

5、快捷按键”。2.1.2 流程图画面分类按系统和流程分将整个电厂生产流程分为若干幅DAS流程画面。在设计各DAS流程画面时，充分考虑电厂运行人员的操作习惯，同时也考虑到各系统子流程间的相关性和独立性，结合新华系统本身的特点，使流程画面做到有松有紧，松紧得当，既有强调各子系统间相关性的系统总图，也有充分表现其独立性的各子系统独立流程图，在流程画面的划分上便考虑到方便运行人员的监控和操作。DAS流程画面设计为两级目录结构，从总目录索引画面中可进入各分系统的目录索引画面中（如汽水流程目录，电气流程目录，棒状图目录，FSSS流程目录等）从各分系统目录索引画面中则可直接进入各具体的过程流程画面中；同时在某

6、一具体流程画面中，按键盘的下方向键会将画面切为总目录索引画面中，按上方向键则将当前流程画面切为本分系统的目录索引画面中。2.1.2.1 锅炉部分流程画面1) 锅炉水系统：WATER CIRCLE SYSTEM 本图给出了沿凝汽器、凝泵、低加、除氧器、给水泵、高加、省煤器、汽机高压缸，以及汽机中压缸、低压缸等机组主要汽水流程及相关设备和参数。 2) 过热汽及减温系统SUPREHEATED STEAM WITH WATER SPRING本画面包括了从炉顶过热器进口集箱一直到末级过热器出口联箱的主汽流程以及过热汽I级、II级减温系统的相关设备和参数。3) 再热汽及减温系统REHEATED STEAM

7、 WITH WATER SPRING本流程图包括了从低温再热器进口集箱到末级再热器出口联箱热再热蒸汽之间的再热汽流程、减温系统、以及有关参数显示。4) 启动分离器系统：START SEPARATOR SYSTEM本图包括了省煤器系统、水冷壁系统、锅炉启动系统相关的流程及设备和参数。5) 锅炉水冷壁温系统BOILER WATER WALL TEMPERATURE本流程图以成组显示的方式列出了水冷壁左侧墙壁温、水冷壁右侧墙壁温、水冷壁前墙壁温、水冷壁后墙壁温、炉膛前墙壁温等有关温度测点。6) 风烟系统：AIRGAS SYSTEM本图包括了引风系统、送风系统、一次风系统、空预器以及和锅炉燃烧相关的流

8、程及设备和参数。7) 引风系统： INDUCED DRAFT FAN本画面包括引风机、除尘器、空预器等引风系统相关设备和参数显示。8) 送风系统：FORCED DRAFT AIR SYSTEM本画面包括了送风机、空预器、一直到炉膛的有关送风系统设备及相关参数显示。9) 一次风系统：PRIMARY ARI FAN SYSTME本画面给出了一次风系统流程及相关操作设备。10）二次风挡板及煤层燃烧系统SA DAMPER & CP FEEDRE 本画面给出了炉膛二次风挡板及和二次风有关的可操设备，同时给出了各油层煤角的火焰指示。11） 制粉系统 PULVERISE COAL SYS 本画面给出了磨煤机

9、、给煤机、分离器以及磨煤机稀油站、磨辊定变加载液压站等制粉流程的相关设备和指示参数。12）锅炉疏水系统BOILER DRAIN WTR 本画面给出了至锅炉大气式扩容器及向大气排放空气的相关设备和指示参数。17) 炉膛内部布置：FURNACE PLANT 本画面给出了锅炉烟温探针、以及倾角可调燃烧器等设备及参数。18) 蒸汽吹灰系统：STEAM SOOT BLOW 本画面给出了长伸缩式吹灰器、半长伸缩式吹灰器、墙式吹灰器、预热器伸缩式吹灰器等设备及相关参数。19）空预器本体及油站系统：APH BODY AND OIL STATION本画面为空预器油系统的流程图。20）引风机本体及油系统：IDF

10、BODY AND OIL STATION本画面给出了引风机润滑油系统的流程指示。21） 送风机本体及油系统FDF BODY AND OIL SYSTEM本图给出了送风机油系统的流程图，并有相关参数的显示。22） 一次风机本体及油系统PAF BODY AND OIL SYSTEM本图给出了一次风机油系统的流程图，并有相关参数的显示。23）等离子点火系统本流程图包括等离子点火系统相关设备及参数。2.1.2.2 汽机部分流程画面显示1) 汽机进汽及疏水：TURBINE STEAM AND DRAIN本流程图包括主汽母管及再热汽母管的疏水系统、汽机各段抽汽及疏水、以及汽机本体疏水系统等流程和设备。2)

11、 高压加热器系统：HIGH PRESSURE HEATER SYSTEM本画面包括13高压加热器及其疏水系统、以及相应的各段抽汽及疏水系统等。3) 低压加热器系统：LOW PRESSURE HEATER SYSTEM本画面包括58低压加热器及其疏水系统、以及相应的各段抽汽及疏水系统等。4) 旁路系统：TURBINE BYPASS SYSTEM 本画面给出了高旁系统及低旁系统的流程图，包括旁路减温水系统及疏水系统。5) 辅汽系统：AUXILIARY STEAM SYSTEM本流程图给出了辅助蒸汽联箱控制系统的流程图。6) 汽机轴封及轴封疏水：TURBINE GLD STM AND DRANIN

12、WTR本图包括了主汽门疏水放气、汽缸疏水、汽机轴封、轴封冷却器系统、小机轴封及疏水等。7) 凝结水系统：CONDENSATED WTR SYS本画面包括了从热井凝结水一直到除氧器的所有凝结水流程中设及到的有关设备。8) 真空泵系统：VACUUM PUMP SYS本画面包括了凝汽器水室真空泵、凝汽器真空泵及相关参数。9) 胶球清洗系统：RUBBER BALL WASH SYS本画面包括了收球网、胶球泵、装球室等有关设备。10）除氧器给水系统 DEAERATOR FEEDWATER SYSTEM 本画面给出了除氧器本体及给水系统流程。11） A汽动给水泵 BOILER FEEDER WATER P

13、UMP TURBINE 本画面给出了小机密封水、小机润滑油、小机轴封润滑油等系统及相关参数。12） B汽动给水泵 BOILER FEEDER WATER PUMP TURBINE 本画面给出了小机密封水、小机润滑油、小机轴封润滑油等系统及相关参数。13） 电动给水泵 MOTOR DRIVE FEEDWATER PUMP 本画面包括电动给水泵本体、密封水及其润滑油系统。14） 电泵及汽泵本体温度 MDFP/TDFP BODY TEMP本画面以成组显示的方式给出了两汽泵、一电泵的本体温度。15） 小机TSI BFPT TSI本画面用以显示A、B小机MTSI控制系统相关参数。16） 小机润滑油输送系

14、统 BFPT LUB OIL XPRT SYSTEM本画面包括小机润滑油输送泵、润滑油储油箱及净化装置等相关设备。17） 汽机润滑油系统 TURBINE LUB OIL & CLEAN18） 本系统包括直流事故油泵、交流润滑油泵、润滑油冷油器、汽机顶轴油系统等。18）汽机EH油系统 EH OIL SYSTEM 本系统包括EH循环泵、EH冷油器、EH主油泵等相关设备及参数。19）闭式冷却水系统 CLOSE CIRCULATING WATER本流程图包括锅炉房闭冷水、公用闭冷水、除氧间闭冷水、汽机房闭冷水等相关控制系统及参数。20）发电机密封油系统 GEN SEALING OIL SYSTEM本画

15、面给出了发电机机氢侧和空侧密封油系统的相关设备流程图。21）发电机定子冷却系统 GEN STATOR COOLING SYS本画面给出了发电机水冷的流程图、以及相关设备和参数。22） 发电机本体 GEN BODY23） 燃油泵房 OIL PUMP ROOM 本画面给出了锅炉燃油系统有关的流程和可操设备及参数显示。24) 循环水泵房 CIRCULATING WATER PUMP ROOM 本画面包括冲洗水泵、冷却水泵、循环水泵等相关可操设备及参数显示。25）空压机系统 PRESSED AIR STATION 本画面给出来空压机，干燥器等和压缩空气流程有关的设备和参数。2.1.2.3 电气系统流程

16、画面ECS画面包括：电气流程图，以及故障报警流程等画面。其中主流程画面目录如下：1) 电气主接线 MAIN LINE2) 厂用电系统 PLANT LINE3) 公用电系统 COM 4) 380V保安系统 380V SAFETY5) 380V MCC 6) 公用 MCC 7) 直流系统 DC SYSTEM 8) UPS系统 UPS SYSTEM 2.1.2.4 FSSS流程画面1) 锅炉吹扫画面：BOILER PURGE显示引风机、送风机、火检冷却风机状态，吹扫命令按钮，油泄漏试验按钮等。2) 跳闸原因：CAUSE OF MFT AND OFT显示MFT和OFT的原因、以及首出记忆等信息。3)

17、锅炉点火允许：FIRE PERMISIVE显示炉膛点火允许条件、油点火允许条件、煤点火允许条件等点火允许条件。4) 油枪状态：STATUS OF OIL GUN显示三层油枪及相应的油角火焰状态、以及相应各油层的帮助或报警信息。5) 煤粉燃烧器状态：STATUS OF COAL BNR显示六层煤粉燃烧器及相应的煤角火焰状态、以及相应各煤层的帮助或报警信息。2.1.2.5 MCS操作窗口画面在机组各级流程画面中显示了各流程涉及到的所有MCS调节设备。在某一幅流程图画面中单击要操作的设备，便弹出和该设备对应的M/A站窗口。另外，如果在某流程画面中将相关的被调设备以成组操作的形式组合在一起，在该流程图

18、画面低部左边设计有进入该成组操作M/A站的快捷命令按钮，单击该按钮便可进入该成组操作站。对于各M/A操作窗口，按回路控制器入出参数类型及控制器组态的不同分为如下几种M/A操作画面：PSOF型PBOF型、POF型、PSO型、SO型、PSOF型、PSO型，其中P表示被调量、S表示设定值、O表示输出值、F表示反馈置、B表示偏置。MCS的M/A站窗口是这样构成的（以PSOF为例）：1) 窗口顶部显示调门名称及编号；2) 在窗口上方为当前回路各变量棒状图显示，用来分别指示：被调量（P），设定值（S），输出值（O），反馈值（F）。在棒状图下面依次为这几个变量的数值显示形式；3) 在窗口图中部为当前控制模式

19、显示：自动（AUTO），手动（MAN）。手动时显示红色，自动时显示蓝色；4) 在窗口下部为M/A站的操作区，有：投自动键“AUTO”，投手动键“MAN”，升设定键，降设定键，增手动输出键，降手动输出键。在其下面依次为目标设定值直接输入区、以及目标控制输出值直接输入区。当投自动条件不满足时，“AUTO”键将呈灰色，表示不可操作该键；当投自动键满足时，按“AUTO”键将使M/A站进入自动控制模式，同时M/A站中部将显示本M/A站处于自动（AUTO）模式；设定值的升降只有在M/A站处于自动方式时才可操作；而当系统禁止M/A站进行手动输出升降操作时，相应的键或键将显示为灰色，表示不可进行此项操作。当可

20、对控制回路中的SP值或控制输出值进行直接输出时，先在操作窗口下端的相应数值输入区键入目标数值，之后用鼠标按下数值输入区右端的输入命令按钮，系统随之自动完成对相应目标变量的赋值。成组M/A站显示为若干单个M/A键组合在一块的式样。某单一M/A站处于操作方式时，其边框会显示为红色。利用鼠标可激活某一可操作的M/A站，使其进入可操作状态。2.1.2.6 SCS操作窗口画面对SCS系统中对设备的操作是在流程图中实现的。在含有该设备的流程图中单击要操作的设备，便弹出该设备的SCS操作窗口画面。SCS操作分为单操和顺控两种操作画面。2.1.2.6.1 SCS单操窗口画面单操窗口画面由如下内容组成1) 操作

21、设备的名称编号及描述。2) 设备的状态，可能为：故障显示、联锁或备用状态的显示、开关/启停状态的显示。3) 手状禁操标志，当该设备为禁启/开或禁停/关时标志为红色，当无禁操条件时，标志为隐去的灰色。同时各操作按钮上的文字描述上也加上动态，当该按钮可操时为深兰色，当该按钮不可操时为隐去的灰色。4) 叉状跳闸标志（仅泵、风机、马达），当有跳闸记忆时该标志为红色，否则为隐去的灰色。单击该标志可得到显示跳闸原因的画面。 5) 操作按钮包括启停开关或LOCK ON/OFF以及STBY ON/OFF等。2.1.2.6.2 SCS顺控窗口画面顺控窗口是从含有被操作设备的流程图画面中调出的。顺控操作窗口画面包

22、括如下一些内容：1) 该顺控子功能组的名称编号2) 本子功能组的步序显示，正在执行的步序指令为红色闪光，已执行完的步序显示红色平光，未执行的步序以正常的兰色显示；步序指令反馈显示:满足为红，否则为绿。3) 当前状态：AUTO或MANUAL4) 当前顺控进行到的步号及当前步执行到现在经过的时间5) 各种按钮。包括AUTO/MANUAL切换按钮，启动该子功能组的启动按钮，以及其它随被操作设备和控制策略不同而增加的其它按钮2.2棒状图显示 棒状图用来直观地分组分区显示某些机组相关参数的画面。对于某一变量的棒状图，在棒型图下面同时显示该变量的数字显示值；棒型图的颜色和数字显示值的颜色相同，按变量的质量

23、不同而不同，具体分为这样几种颜色WHDWRFAIL/blue，SENSORALM/purple，ENTERVALUE/cyan，SCANOFF/gray80，HIGHALARM/red，LOWALARM/yellow，NORMAL/green。共设计有如下若干幅棒状图：1) A&B引风机线圈及轴承温度2) A&B一次风机线圈及轴承温度3) A&B送风机线圈及轴承温度4) 风烟系统线圈及轴承温度5) A&B&C磨线圈及轴承温度6) D&E&F磨线圈及轴承温度7) 前墙水冷壁螺旋管壁温8) 过热器管道/再热器管道壁温9) 凝结水泵电机线圈及轴承温度10) 循环冷却水泵电机线圈及轴承温度11) 循环

24、水泵电机线圈及轴承温度12) A汽动给水泵及前置泵轴承温度13) B汽动给水泵及前置泵轴承温度14) 电动给水泵及前置泵电机线圈及轴承温度15) 发电机定子线圈出水温度16) 发电机定子线圈/铁芯温度2.3 关于DAS画面元素的约定 过程设备及仪表在DAS画面中的图标将依照ISA规定的标准图标绘制，如涉及到ISA标准未规定的图标，将制定符合人体工程学方面，且直观明了的图标，设备及仪表的着色也按这一原则绘制。系统的各流程画面的静态部分按如下规定着色：蒸汽管道 红色red水管道 绿色green风道 天兰色cyan烟道 灰色gray60燃油管道 黄色yellow氢管 天兰色cyan500kV母线 红

25、色red20kV母线 天兰色cyan26kV 蓝色 royalblue1380V 绿色 green220VDC 黄色yellowgreen110VDC 灰兰色skyblue220V 土黄色peachpuff接地母线 灰色 gray70主画面上过程参数、阀门、电机等以前景颜色显示，用红、兰、黄、绿等亮色代表不同的状态，如下所列：1) 模拟量的显示：正常为绿色平光高一限为红色平光低一限为黄色平光传感器报警或点坏为紫色操作员输入为青色cyan超时报警为蓝色blue退出扫描为灰色gray802) 电动门的显示：电动门全开为红色平光电动门正在开过程为红色闪光电动门全关为绿色平光电动门正在关过程为绿色闪光

26、电动门故障为黄色平光3) 调门的显示：当该调门为自动时为蓝色当该调门为手动时为红色4) 电机的显示电机运行为红色电机停运为绿色电机故障为黄色5) 电气开关的显示：开关合闸为红色开关断开为绿色开关故障为黄色2模拟量控制系统（MCS）1. 总则模拟量控制系统(MCS)对锅炉、汽机主要系统及设备进行连续闭环控制， 保证机组主要参数稳定，满足安全启、停及定压、滑压及正常运行的要求。MCS协调配置5对控制器：DPU15：减温水、锅炉给水等DPU16: CCSDPU11：二次风挡板、三次风挡板 送风机、引风机、一次风机、空预器等DPU66：高加、低加、除氧器水位控制等DPU67：给水控制等1.1 控制策略

27、 常规PID调节 串级、三冲量、前馈补偿、单回路多执行机构等多种回路结构形式。1.2 冗余变送器测量 二重冗余变送器测量信号自动选取平均值，运行人员可以在画面上人为选择使用两个测量信号的平均值或只使用其中的某一个信号。当选取二个信号的平均值时，如果两个信号中有一个超出正常范围，则自动选取另一个信号作为输出值，不影响控制系统的工作。如果两个信号均超出正常范围，则使用到该信号的控制系统将强制切换到手动控制。 三重冗余变送器测量自动选取中间值，运行人员可以在画面上人为选择使用三个测量信号的中间值或只使用其中的某一个信号。当选取三个信号的中间值时，如果有一个信号超出正常范围，则自动选取另外二个信号的平

28、均值；如果有二个信号超出正常范围，则自动选取另外一个信号作为输出值，不影响控制系统的工作。如果三个信号都超出正常范围，则使用到该信号的控制系统将强制切换到手动控制。1.3 手/自动切换 测量信号越限或坏质量，自动切至手动； 自动运行条件不满足，由逻辑联锁自动切为手动； 运行员操作进行手/自动切换 无论是运行员或是逻辑联锁进行手/自动切换，均不引起过程变量的扰动。2 机炉协调控制2.1控制目的机炉协调控制系统将单元机组作为一个整体来考虑,在保证机组安全稳定运行的前提下,使机组的负荷尽快满足运行人员或中调发出的负荷指令。机炉协调控制主控回路发出的控制指令是锅炉主控指令和汽机主控指令。机炉协调控制可

29、划分为以下几个部分:（1) 主蒸汽压力设定（2) 机组主控（3) 锅炉主指令（4) 汽机主指令机炉协调控制共有四种独立的控制方式,它们是:（1) 协调控制CCS（2) 锅炉跟随BF(锅炉主控自动,汽机主控手动)（3) 汽机跟随TF(锅炉主控手动,汽机主控自动)（4) 基本方式BASE(锅炉主控手动,汽机主控手动)从机炉协调控制系统需要控制的两个主要过程参数（机组功率和机前主蒸汽压力）来说，在基本方式下，锅炉燃烧率指令手动给定，汽机调门由DEH独立控制。在汽机跟随控制方式下，主蒸汽压力由汽机调门自动控制，机组功率由运行人员手动控制。在锅炉跟随控制方式下，主蒸汽压力由锅炉燃烧率自动控制，汽机调门由

30、DEH独立控制。在协调控制方式下，主蒸汽压力和机组功率均为自动控制，本设计采用以锅炉跟随为基础（CBF）的协调控制方式，即主蒸汽压力通过锅炉自动控制，机组功率通过汽机调门自动控制。在协调控制和锅炉跟踪方式下，可以采用滑压控制。滑压控制时，主蒸汽压力的设定值根据机组负荷经函数发生器自动设定。在机组定压控制时，主蒸汽压力的设定值由运行人员在画面上手动设定。2.2主蒸汽压力设定根据机组的运行情况,可以采用滑压或定压控制。在机组定压控制时，运行人员可在主汽压力设定操作站上手动设定主汽压力设定值。在机组滑压控制时，主汽压力设定值由机组负荷指令经函数发生器后给出，这时需运行人员选择滑压方式。主汽压力设定操作站的输出经速率限制器后作为最终的主汽压力设定值。主汽压力设定值的变化速率由运行人员在画面上手动设定。2.3机组主控机组主控回路的作用，是根据运行人员设定的机组目标负荷设定值或中调来的AGC负荷指令，向锅炉主控和汽机主控回路发出机组负荷指令。当机组未在协调控制方式下运行,目标负荷设定操作器跟踪机组实际功率。当机组在协调控制方式下运行时，运行人员可在目标负荷设定操作器上手动设定机组的目标负荷。当机组在协调控制方式下运行时，运行人员可将目标负荷设定操作器投入自动