贝利SYMPHONY系统在湛江发电厂1号机组改造中的应用

2011-02-17陈晋

中国科技信息 2011年12期

关键词：模件贝利操作员

陈晋

湛江电力有限公司,广东湛江524000

贝利SYMPHONY系统在湛江发电厂1号机组改造中的应用

陈晋

湛江电力有限公司,广东湛江524000

介绍湛江发电厂1号机组DCS控制系统改造情况，论述改造方案的设计及特点，通过分析改造中出现的问题，阐明了产生问题的原因及解决方法。

改造;DCS控制系统

湛江电力有限公司#1机组是300MW燃煤发电机组，投产于1994年，DCS控制系统改造是利用机组大修的机会，对机组的控制系统及其相应的配套设备进行整体改造。

湛江发电厂1号机组DCS改造采用北京贝利公司的ABB-贝利SYMPHONY分散控制系统，改造范围包括MCS、SCS、DAS、ECS系统。

系统硬件配置为：共设6个操作员站，三台PGP服务器，1个工程师站，模件柜7个、端子柜19个、跳闸继电器柜1个、循环水泵房远程I/O柜1个、电源柜3个、火检放大器柜1个。

1 美国ABB-贝利公司的Symphony分散控制系统介绍

该系统是美国ABB-贝利公司最新的系统，其基本结构由4部分组成，即系统网络、PGP服务器、工程师站、现场控制站。操作员站、工程师站、现场控制站作为逻辑意义相同的节点挂接在系统网络上。

1.1 系统网络为美国ABB-贝利公司开发的CNET双冗余环形网，使用的技术：例外报告技术，信息压缩技术，确认重发技术。每一节点通过相应的传输介质，与另外两个相邻的节点相连接，最后形成一个闭合的环形网络结构。数据报告将环绕网络的所有节点依次传递，从信息源节点开始至目的节点，再由目的节点回到原发出信息报告的节点止。网络速率为10M。PGP服务器和工程师站利用网络控制板与系统网络连接，而现场控制站利用主控模件与系统网络连接。

1.2 现场控制站由主控模块、智能输入／输出模件、电源模件和专用机柜组成，系统由UPS和APS实现双路供电，主控模块、电源模件、全部采用双冗余配置，有模件在线自诊断功能，诊断结果可由操作员站或工程师站的系统画面显示。在主控模块、智能输入／输出模件上分别固化实时控制软件和智能输入／输出处理软件。每个控制站机柜附带多个端子柜，便于信号电缆接线。实时控制软件运行在一个嵌入式多任务处理系统中，完成信号转换与处理、控制运算（项目控制运算周期为250ms）、通信、自诊断、双主控模块切换时保持数据一致等功能。智能输入／输出处理软件完成采样、滤波、模／数转换、小信号非线性补偿、冷端补偿、工程单位换算、过程点质量判断等功能。

1.3 操作员站和工程师站由高可靠工业微机配以外设组成（项目采用戴尔PC机）。操作员站最主要的功能是让操作员对就地设备进行监控、操作；对生产过程进行监视、调节；为运行工程师、生产工程师、维护工程师提供原始信息，用于分析、优化与指导。所以以下内容为PGP的最基本功能：

（1）采集由控制系统送来的现场模拟量和数字量信号；

（2）在数据库中存储数值与状态；

（3）存储当前和历史过程量及计算量；

（4）显示过程画面，打印报表；

（5）对被控设备发出指令；

（6）获取用于显示和存档的数据。

采用服务器/客户机结构；可实现服务器多冗余的自动切换；操作员站有分级别保护措施，只有以正确口令登录，才能执行相应操作。

工程师站运行Composer系统组态软件包，软件运行环境为WINDOWS XP。提供了建立与维护控制系统组态所需的必要功能：控制策略图形化的开发功能；

公用数据库的开发与维护功能；

系统资源库的管理功能；

系统的故障诊断与维护功能；

人系统接口的离线组态功能。

2 系统设计方案

2.1 MCS系统共设计多套自动调节系统，包括：协调控制系统；燃烧控制系统；送风控制系统；引风控制系统；全程给水控制（单、三冲量）系统；左右侧一、二、三级减温控制系统；左右侧再热气温控制系统；除氧器水位控制系统；除氧器压力控制系统；#1～3高加水位控制系统；凝结器水位控制系统

2.2 设计SCS逻辑时尽量采用电厂实际使用中的逻辑，参照原运行规程，并听取运行人员的意见。这样做，一方面吸取原有控制逻辑的优点，一方面使运行人员不必改变或较少改变原有的操作习惯。SCS控制范围包括如下等：#1～4磨顺控系统；吹灰顺控系统；定排顺控系统；重油枪顺控系统等

2.3 DAS系统不仅包括传统的数据采集功能，还包括历史曲线记录、事故追忆、SOE记录及打印等多项功能，利于现场事故分析。所采集的数据除热工信号外，还包括部分电气专业数字量、模拟量信号。此次改造拆除了立盘上的小型巡测仪，将测点直接送入Symphony分散控制系统。

2.4 在这次改造中把电气系统并入了DCS系统。

3 控制功能设计特点

参考在其他电厂成功应用的设计方案，同时考虑到湛江发电厂实际需要，MCS整体控制方案包括：AGC、协调、机跟随、锅炉跟随、手动等多种控制方式；给水泵调节、送引风调节等子回路控制方案；被调量测点选择及处理方案；MCS与SCS之间信号传递及处理方案等。

当机组需要进入协调控制时，可根据机组实际情况，选择进入不同协调方式，而多种协调方式间的切换是无扰进行的。给水控制系统采用三冲量调节，一、二、三级减温控制系统采用串级调节。MCS所有重要测点采用双测点冗余方式，可在操作画面上人工选择任一测点作为被调量。

给水泵组、定排电动门组、磨煤机系统设有程控启停功能。将程控／手动选择按钮置程控位，可进行设备顺序启停操作，在程控／手动选择按钮置回手动位之前，有关设备不能进行手动操作。在设备本体保护信号发出时，程控指令中断，执行本体保护指令。如程序执行时间超过规定时间，则显示执行超时报警，程序中断。

所有电动机、风机、泵（电动门、电磁阀除外）都设计有设备检修，禁止操作功能，即如将设备置于设备检修，被控设备不能由CRT上操作，启／停指令不能发出，此时在设备检修画面中，置于设备检修位的设备标记变红。此种功能便于设备检修。

逻辑设计中，尽量保持原连锁开关与现连锁按钮功能的一致性。连锁功能定义为设备间的互联和运行参数异常连锁，设备事故跳闸被定义为无DCS停指令输出而设备停。取DCS系统DO输出作为实际输出指令，如设备启指令已发出，在设备停反馈出现之前，无设备停指令发出，即判为事故跳闸。事故跳闸发生后，设计为按下操作画面上设备停按钮复位事故跳闸信号，这与原操作习惯是一致的。此事故跳闸与热工保护跳闸为两个不同概念，由此可判断设备异常跳闸的原因，分清热工与电气双方的责任。

事故跳闸采用常规首出项锁定逻辑，将首出显示复位功能设计为设备重新启动后自动复位，也可由手动按钮复位。这样设计，既方便运行人员操作，又保证首出显示的正确性和实时性。

在操作画面上为运行人员提供足够的显示信息，例如，在主要设备图标旁提供跳闸首出弹出窗口，便于查找设备跳闸原因，此窗口同时显示设备启动许可条件，运行人员可根据提示，在设备启动前检查设备情况。MCS中也增加了闭环系统强制切手动原因的首出判断逻辑，便于事故分析。

4 改造中遇到的问题及解决方法

4.1 机柜接线问题

在系统测试中曾发现执行机构配电机柜内部连线有虚接或错按现象，经查实为机柜出厂前配线作业不当所致，后将所有内部配线彻底检查，问题解决。

4.2 给粉机控制问题

在设备运行中，给粉机出现突然启动，清查因由，原来是变频器输出指令电压为5VDC，因为电缆屏蔽不好，出现了干扰信号：把电缆清理后好了。

4.3 画面反映时间问题

调试初期，在操作画面上操作设备时，鼠标动作而操作不了设备，反映给贝利公司，说是PGP系统问题，现在还有这种现象。

4.4 操作员站死机

操作员站CRT在调试初期曾出现死机现象。查原来为信号放大远传感器死了，复位后好了。

4.5 报表问题

机组改造后，日报表一直没法正常运行，查找原因可能为报表文件数设置过小，报表达到文件数后不会自动清除旧的文件，产生不了新的报表文件。

4.6 主参数画面动态点显示变化过慢

PGP操作画面中的动态点显示偏慢，不利于运行人员监视重要参数，进行组态后，主要参数的刷新变快了，满足了运行的要求。

4.7 信号翻转问题

在机组运行中，发生了A送风机动叶从60%开度自动关到0%，一次风机入口调门突然关到0%等事件。查究原因，运行人员没有操作，有超驰信号发出，再查超驰条件来源控制器组态逻辑没有记录到超驰信号发出，就是说在不同控制器间传送的信号发生了翻转，使设备动作了。贝利公司专家给出了问题的解决办法，升级控制器芯片的版本，解决了问题。