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巴蜀江油电厂是四川电网主力发电厂,是川西北地区重要电源支撑点。其2×330MW机组是上世纪80年代末引进法国ALSTOM公司全套发电设备建成的,至今已运行20余年。该机组原主辅机程序控制系统采用CONTROBLOC T20系统,此系统是采用80年代初微机分散控制方式,由法国ALSTOM公司提供的设备。该系统主要负责整台机组主辅机的启停、保护和联锁。当机组正常运行或机炉、辅机启停时,根据人为指令和自动程序控制、群控、子群控、单独操作完成设备的综合控制,确保主辅机及有关设备满足现场运行要求。按单元机组控制回路划分,公用控制系统回路控制2台机组的公用设备。每台机组T20系统由26个控制器组成,主要回路都设置AA、AI双控制器,确保系统安全、可靠。进入二十一世纪后随着大量计算机微处理器的应用,T20系统存在问题也开始暴露出来了,比如T20系统虽然采用AA和AI双总线控制器,具有一定的冗余功能,但由于AA和AI控制器功能上的区别,导致了二者控制组态有不同之处,因此还不能完全称为互为备用,正常情况下,两个控制器同步工作。AA和AI总线采用两个独立的电源供电,不具有冗余功能,其中任意一个电源损坏将导致相应的控制器失电等,特别是原有系统已工作长达十余年之久,很多卡件已趋于停产,维护难度很大。因此,诸如这些原因,对控制系统的升级,改造迫在眉睫。经过对国外几种电厂控制系统的调研、论证,最终江油电厂2X330MW机组选择ABB贝利公司的Symphony系统作为新的控制系统。
Symphony系统是ABB贝利公司推出的融过程控制和企业管理为一体的新一代分布式过程控制系统。它在充分继承N-90、Infi-90、Infi-90Open等系统优点的前提下,经过进一步融汇新技术而形成的分散型控制系统Symphony。它无论在系统结构、可操作性、可开发性及采用的技术等方面都有着十分突出的特点。
在系统结构方面,Symphony系统中采用了两层通讯网络:ONET及CNET,以满足过程及管理数据传递的需要。分散、独立的现场控制结构HCU使工程师可以进行灵活的组态和简单的配置来实现过程控制的安全性和完整性。经济有效的模件化电源系统MPSIII采用块状电源和N+X冗余方式,可带电拔插、更换,给维修带来方便,并且不影响过程运行。具有功能齐全的人机接口,为过程控制及监视和管理服务。丰富、实用的过程控制应用软件。图形化的功能码使组态变得简单明了。Symphony系统是以个人计算机为基础,通过它可以进行系统所有软件组态和现场程序调试及参数整定。安全、实用的在线组态和实时监控功能,为现场调试和故障分析带来诸多方便。
改造后,Symphony控制系统要求包含原T20系统的所有功能并能对原控制功能进行完善、优化;逻辑控制系统T20报警控制器被取消,其功能由Symphony系统实现。改造后取消了控制台、盘上的操作按钮,其功能由PGP人机接口软件可靠的软手操方式实现。原控制系统的测量元件、执行机构、电缆原则上保留,根据Symphony系统改造作相应的调整。在控制台上设置必要的手动操作按钮。包括锅炉打闸、汽机打闸、真空破坏等按钮。通过PGP软件设置第三方接口,一次风粉在线监测、锅炉炉管检漏、汽机轴系振动专家分析系统、蒸汽吹灰系统等能直接在操作员站上监视。
在Symphony系统中SCS顺序控制系统要能实现对所有主、辅机的启、停、联锁、保护及顺序控制功能和实现群控级、子群控级、执行级分级控制。各群控级、子群控级、执行级启、停能独立进行。群控级、子群控级、执行级相关设备,它们的状态、启停许可条件、操作顺序和运行方式均应在显示装置上显示。控制顺序中的每一步均应通过从设备来的反馈信号得以确认,每一步都应监视预定的执行时间。在自动顺序执行期间,出现任何故障或运行人员中断指令,应使正在运行的程序中断并回到安全状态,同时使程序中断的故障或运行人员的指令显示出来,并可由打印系统打印出来。当故障排除后,顺序控制在确认无误后再进行启动。同时运行人员应可在显示装置/键盘上操作每一个被控对象。设备的联锁、保护指令应具备最高优先级以却别常规操作。被控设备的“启动”、“停止”或“开”、“关”指令应相互闭锁,且应使被控设备向安全方向动作。保护和闭锁功能应是经常有效,应设计成无法由运行人员切除。顺序控制系统应通过联锁、联跳和保护跳闸功能来保证被控对象的安全。机组的联锁及保护跳闸功能包括紧急跳闸均应采用硬接线连接。同时还应该采用用于保护的接点(过程驱动的开关或其它开关接点)应是“常开”的,以免信号源失电或回路断电时,发生误动作;用于“断电跳闸”、主机保护及重要保护的接点应是“常闭”的回路接法。
Symphony系统与原T20系统相比优势明显,其中Symphony系统真正实现了控制功能的冗余。CNET、通讯模件、处理器、块状电源都采用了冗余化的措施,主模件和冗余模件可以自动切换,互为备用。具有更为开放式的通讯结构使得系统扩充更为方便。CNET内的各个节点间的相互通讯依靠硬件本身实现,但CNET上的具体信号通过组态实现,减少了柜间接线。图形化的组态界面,使组态过程简单、程序易于读懂使组态时发生错误的概率大大降低。自带的COMPOSER软件提供在线组态和实时监控功能,极大的方便了组态调试和故障分析。人机接口软件PGP提供了丰富、明了的操作和参数画面,使得控制室内的大量按钮和显示仪表得以取消,简化、方便了操作程序。PGP的第三方接口技术的使用,把一些单独的系统也纳入了Symphony系统进行监视和控制,方便了运行人员的操作和监控。Symphony系统控制卡件采用模件化结构且电路高度集成,发热量小,运行可靠。在热控人员强制信号时需要通过组态实现,不能任意强制任何一个信号,且强制信号状态可以监视。降低了认为误操作的可能性。Symphony系统采用GPS时钟作为系统时钟,保证了DCS系统时钟同步。
当然Symphony系统自身也存在着一些不足。子总线工作性能欠稳定,在处理某一子模件故障时,易引起相邻子模件故障。系统的报警变量与原系统相比较有所增多,造成报警频繁,在机组投入正常运行后由热控人员进行了逐个核对,增加了必须的报警,减少了一些不必要的报警信号。系统跳闸首出指示偶尔出现不能自动复位,需人为对其进行复位。
自机组自动控制系统进行DCS改造后开机以来,运行情况稳定,DCS控制系统稳定,没有发生过因为DCS系统故障和组态错误引起机组跳闸。保护、联锁投入率达到100%.群控和子群控投入正常。SCS各个HCU采用相同的硬件平台连接在同一条信息高速公路上,方便地实现了各子系统之间的信息共享,省去了大量的系统内部电缆,不仅节约成本,同时也方便维护。由于取消了原来的操作按钮,采用人机接口站将工艺流程和状态参数全部在CRT上显示,所有操作均在PGP上用软手操完成,方便了运行人员对机组的集中监控。
DCS系统的成功改造,不但为机组的安全稳定运行提供了保障,同时也使江油电2×330MW机组自动化控制水平向前提高了一步。
Symphony系统是ABB贝利公司推出的融过程控制和企业管理为一体的新一代分布式过程控制系统。它在充分继承N-90、Infi-90、Infi-90Open等系统优点的前提下,经过进一步融汇新技术而形成的分散型控制系统Symphony。它无论在系统结构、可操作性、可开发性及采用的技术等方面都有着十分突出的特点。
在系统结构方面,Symphony系统中采用了两层通讯网络:ONET及CNET,以满足过程及管理数据传递的需要。分散、独立的现场控制结构HCU使工程师可以进行灵活的组态和简单的配置来实现过程控制的安全性和完整性。经济有效的模件化电源系统MPSIII采用块状电源和N+X冗余方式,可带电拔插、更换,给维修带来方便,并且不影响过程运行。具有功能齐全的人机接口,为过程控制及监视和管理服务。丰富、实用的过程控制应用软件。图形化的功能码使组态变得简单明了。Symphony系统是以个人计算机为基础,通过它可以进行系统所有软件组态和现场程序调试及参数整定。安全、实用的在线组态和实时监控功能,为现场调试和故障分析带来诸多方便。
改造后,Symphony控制系统要求包含原T20系统的所有功能并能对原控制功能进行完善、优化;逻辑控制系统T20报警控制器被取消,其功能由Symphony系统实现。改造后取消了控制台、盘上的操作按钮,其功能由PGP人机接口软件可靠的软手操方式实现。原控制系统的测量元件、执行机构、电缆原则上保留,根据Symphony系统改造作相应的调整。在控制台上设置必要的手动操作按钮。包括锅炉打闸、汽机打闸、真空破坏等按钮。通过PGP软件设置第三方接口,一次风粉在线监测、锅炉炉管检漏、汽机轴系振动专家分析系统、蒸汽吹灰系统等能直接在操作员站上监视。
在Symphony系统中SCS顺序控制系统要能实现对所有主、辅机的启、停、联锁、保护及顺序控制功能和实现群控级、子群控级、执行级分级控制。各群控级、子群控级、执行级启、停能独立进行。群控级、子群控级、执行级相关设备,它们的状态、启停许可条件、操作顺序和运行方式均应在显示装置上显示。控制顺序中的每一步均应通过从设备来的反馈信号得以确认,每一步都应监视预定的执行时间。在自动顺序执行期间,出现任何故障或运行人员中断指令,应使正在运行的程序中断并回到安全状态,同时使程序中断的故障或运行人员的指令显示出来,并可由打印系统打印出来。当故障排除后,顺序控制在确认无误后再进行启动。同时运行人员应可在显示装置/键盘上操作每一个被控对象。设备的联锁、保护指令应具备最高优先级以却别常规操作。被控设备的“启动”、“停止”或“开”、“关”指令应相互闭锁,且应使被控设备向安全方向动作。保护和闭锁功能应是经常有效,应设计成无法由运行人员切除。顺序控制系统应通过联锁、联跳和保护跳闸功能来保证被控对象的安全。机组的联锁及保护跳闸功能包括紧急跳闸均应采用硬接线连接。同时还应该采用用于保护的接点(过程驱动的开关或其它开关接点)应是“常开”的,以免信号源失电或回路断电时,发生误动作;用于“断电跳闸”、主机保护及重要保护的接点应是“常闭”的回路接法。
Symphony系统与原T20系统相比优势明显,其中Symphony系统真正实现了控制功能的冗余。CNET、通讯模件、处理器、块状电源都采用了冗余化的措施,主模件和冗余模件可以自动切换,互为备用。具有更为开放式的通讯结构使得系统扩充更为方便。CNET内的各个节点间的相互通讯依靠硬件本身实现,但CNET上的具体信号通过组态实现,减少了柜间接线。图形化的组态界面,使组态过程简单、程序易于读懂使组态时发生错误的概率大大降低。自带的COMPOSER软件提供在线组态和实时监控功能,极大的方便了组态调试和故障分析。人机接口软件PGP提供了丰富、明了的操作和参数画面,使得控制室内的大量按钮和显示仪表得以取消,简化、方便了操作程序。PGP的第三方接口技术的使用,把一些单独的系统也纳入了Symphony系统进行监视和控制,方便了运行人员的操作和监控。Symphony系统控制卡件采用模件化结构且电路高度集成,发热量小,运行可靠。在热控人员强制信号时需要通过组态实现,不能任意强制任何一个信号,且强制信号状态可以监视。降低了认为误操作的可能性。Symphony系统采用GPS时钟作为系统时钟,保证了DCS系统时钟同步。
当然Symphony系统自身也存在着一些不足。子总线工作性能欠稳定,在处理某一子模件故障时,易引起相邻子模件故障。系统的报警变量与原系统相比较有所增多,造成报警频繁,在机组投入正常运行后由热控人员进行了逐个核对,增加了必须的报警,减少了一些不必要的报警信号。系统跳闸首出指示偶尔出现不能自动复位,需人为对其进行复位。
自机组自动控制系统进行DCS改造后开机以来,运行情况稳定,DCS控制系统稳定,没有发生过因为DCS系统故障和组态错误引起机组跳闸。保护、联锁投入率达到100%.群控和子群控投入正常。SCS各个HCU采用相同的硬件平台连接在同一条信息高速公路上,方便地实现了各子系统之间的信息共享,省去了大量的系统内部电缆,不仅节约成本,同时也方便维护。由于取消了原来的操作按钮,采用人机接口站将工艺流程和状态参数全部在CRT上显示,所有操作均在PGP上用软手操完成,方便了运行人员对机组的集中监控。
DCS系统的成功改造,不但为机组的安全稳定运行提供了保障,同时也使江油电2×330MW机组自动化控制水平向前提高了一步。