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提高DCS火电厂应用水平之浅见
更新时间:2016-05-12 发布:www.1024sj.com

作者:鹤发琪 

摘要简要介绍DCS在国内火电厂投运现状,讲明了DCS运用水平有待提高的概念,并从多方面论述了提高DCS平安靠得住性及控制水平的方式、途径。
要害词自动控制DCS提高运用优化
1.DCS在火电厂运用现状
自上世纪90年月至今,DCS在我国火电厂已普遍使用,DCS基本控制范围能笼盖主要的自动控制系统:DAS、MCS、SCS、FSSS等,部门DCS控制范围包括了DEH/MEH、ECS、ETS等。DCS运用技术也已成熟,采用DCS实施的热控系统功能也能基本知足机组主辅装备控制要求。但DCS整体运用水平还不够高,未充实阐扬DCS应有的作用。
在工程运用中,DCS的平安性、靠得住性值尚待提高。有调研讲明DCS(含DEH)系统自身死障造成机组跳机的占误动跳机次数近一半,而且DCS故障多显现“软故障”的特点,较难确切分析查找缘由,并易造成频频跳机的隐患;若何规范设计,挖掘其资本,科学、合理、有用使用之,提高其哄骗率,也是当前DCS运用的重要使命;针对电站控制的功能(如进步前辈控制算法、年夜型进步前辈优化软件包)尚需研发、拓展。
同时,当前对DCS系统(性能、功能)测试、考核不够,未能客观掌控、公正评价DCS运用效果,这晦气于DCS运用技术的提高、成长。
新的电力形势对机组,非凡是对机组热工自动化系统的平安、靠得住性要求更为严酷,对自动控制水平也有更高要求,本文笔者连系近年来DCS工程实践检验,就DCS运用中一些“老话题”“老问题”进行分析、探讨,愿对提高DCS运用水平有促进作用。
2.提高DCS火电厂运用的平安靠得住性
2.1关于处置器
国内使用的一些DCS在处置器方面仍有以下浮现:冗余处置器的主备切换不正常;处置器的初始化易引发意外;处置器设置装备摆设不够,负载较重,风险集中等。
应接纳有用措施,避免冗余处置器切换故障发生。近几年,国内有多个冗余处置器对未能正常切换而发生故障的案例,有些甚至引发机组跳闸。究其缘由,多是处置器匹敌干扰能力差,或系统安装、毗连不及格,或其它缘由。检修、维护中应非凡注重在机组停运时对有“前科”的处置器对的测试、观察、状态跟踪。在接地系统、电源设置装备摆设、网络毗连中破除可能发生的干扰身分,控制系统区域应具有避免干扰措施,如I/O通道的隔离、优秀的电缆屏障和合理的电缆走向、“关闭手机”的警示等。
处置器的设置装备摆设应知足涣散度要求、负荷率要求,并能兼顾系统相对自力完整的要求(笔者在《试论DCS控制器设置装备摆设之平安准则》一文中有更多论述)。在剧烈的市场竞争中,处置器的数目经常因商务缘由而设置装备摆设偏紧,致使涣散度不够或负载较重。有些DCS因处置器负载重终不能不以下降处置速度作为价格。一些DCS在投运后泛起画面刷新慢,通讯速度慢,甚至处置速度纷歧致而致使毛病逻辑关系等经常是处置器负载太重引发。有些DCS为下降处置器负载,平衡处置使命而抛却工艺、功能划分原则。总而言之,丰裕的处置器余量是需要的,不能因节省经费或市场竞争而影响系统性能。
在一些DCS中,(I/O)子模件智能化水平较高,具有逻辑处置功能,现实运用中这类子模件经常与主(年夜)处置器一起分管控制处置使命。由于子模件一般不做(也不容易实现)两重冗余设置装备摆设,对子模件控制使命的分配应非凡慎重,重要的控制使命好由主处置器完成。由子模件完成重要控制使命(有时斟酌到速度身分)时,可斟酌采用两重或三重冗余(三取二方式),在模件输进输出端做处置。
重视机组运行中的处置器初始化:注重系统维护,尽量避免机组运行中泛起处置器初始化(可能因在线组态下装造成;可能因处置器不正常主备切换致使重启造成;也可能由干扰或其它不明缘由引发)。设计中应重视初始化参数的选择(工程运用中常被“默许”而过,缺少仔细研究),一般选择依样葫芦态,非凡注重尽量避免触发除报警外的“动作”,假设触发动作应确保在任何状态是朝向平安的。
2.2通讯接口
随着计较机网络与通讯技术的成长,DCS与其它系统的通讯也越来越轻易,但近年来国内仍是有因通讯问题致使或诱发机组跳闸甚至扩年夜至装备损坏的案例(不再详述)。笔者建议:统一厂内分歧(机组或种类)DCS(包括共用系统、辅控系统)在建立“点信息记实”、“标签名称”等方面应重视整体计划,规范设计,避免接口通讯中毛病的刷新、笼盖;同时应尽量避免机组运行中的通讯法式修改维护、通讯代码传递。
2.3报警系统
报警系统是人机界面的重要组成部门,同时报警系统触及的数据信息量多面广,经常是致使DCS通讯故障甚至处置器、操作站“死机”的祸根。报警系统的设计是今朝DCS运用(非凡是老机组DCS改造项目)的亏弱环节。
“报警信息多”是很多机组DCS的通病(也是“老病”)。除装备缘由外,不合理的报警内容使得报警系统异常繁琐。由于“报警信息多”,DCS基本的“列表报警”功能也因“不实用”而被冷落。在“光字牌”取消后,一些DCS设计了形式类似的报警画面——“软光字牌”,形式比力切近运行人员,对运行操作有一定扶助。但“软光字牌”设置较多(据领会有个体300MW机组软光字设置数目达600-700点)时,运行人员过度倚重,“列表报警”中的其它信息(如时间、报警回回等)易遭疏忽。
对于老机组的报警内容应从工艺角度认真挑选、审查,从控制系统角度部门报警内容也需优化调整。
智能化、动态的报警系统很早被提出而一直未落实、实践。如:同时泛起相关报警,只显示真正缘由(其它可查找),而不列出全数报警条目,实现报警智能化;报警状态、参数的设置与装备(机组)运行状态紧密亲密联系关系,实现动态化报警。真正使报警系统有用阐扬作用,是今朝DCS设计运用需不竭研究、探讨的课题。
2.4庇护投切设置
技术规范明确要求“庇护和闭锁功能应是经常有用的,应设计成没法由控制室人工切除。”机组初就采用DCS作为热控系统的,基本没有“庇护投切设置”。热控系统改造为DCS的机组,“庇护投切设置”较为普遍。设置缘由有装备问题(检修频仍),也有思想缘由。用户为稳妥,往往终选择维持旧的运行、维护方式与习惯。
“庇护投切设置”要严酷控制数目,不能以切除庇护遮掩(袒护)装备问题,回避治理问题,更不能由于庇护频仍动作而切除庇护。有些DCS改造项目设计,以装备故障多,检修频仍为名,不仅对机组主庇护、重要辅机庇护条件设置“投切”,进而延长到一些联锁条件也设置“投切”。数目庞年夜的“庇护投切设置”,偏离了初设计意图,使得“投切”操作频仍,增加了故障身分及治理难度,对切除条件的相关监视也增加了操作员监控强度,难免使一些庇护条件形同虚设。
对有限数目的“庇护投切设置”,应增强投切操作治理(有以“软工作票”形式设置授权的设计实例),严酷按申请、授权、监视、切除、恢复、记实、陈述等法式实施操作。切投庇护条件,要有响应措施,要注重相关参数、状态的监视,避免机组(装备)失往响应庇护。
庇护投切设置要由合理、科学的逻辑布景支持,如切除操作应有确认进程,切除的庇护应设置响应警示等。
2.5电源
模件柜(包括处置器柜)供电靠得住:一般有专用电源模件(配电柜涣散供电),采用两重热备、矩阵、“N+1”等多种方式供电,各机柜也能做到自力供电,靠得住性高。
工程师站、操作员站供电是DCS系统供电的亏弱环节:经常1路(220VAC)电源供操作站或2路(220VAC)划分对一对折量操作员站供电,1路(220VAC)供工程师站及其打印机等,对每台站而言现实供电为单路。少数DCS采用交流电源切换装配,可实现双路交流电源冗余切换(切换时间在30ms内),提高了工程师站、操作员站供电靠得住性。
系统冗余供电的要求涵盖了工程师、操作员站,对其供电建议选用靠得住性高的交流电源切换装配。
自力设置装备摆设的中心继电器柜典型设计为每面机柜设2只电源模块,经由过程高选供继电器线圈。有些设计为下降成本,直流电源集中安插,还有单路供电等均应在设计、运用中避免。变送器、电磁阀供电应尽量自力,涣散。
DCS电源系统(包括关系紧密亲密的外围供电)的监视、报警不容轻忽,冗余供电的单路失电即应报警、提醒。
2.6接地
分歧型式的DCS系统对接地要求分歧,但归根结柢是知足“一点接地”的要求。整个接地系统终只有一点接到接地网上,并知足接地电阻的要求。DCS系统的接地要求应当是肯定的、完整周全的,不能为迎适用户的分歧要求而改变。
电厂情况下,要求DCS有较强的抗干扰能力,用户希看接地方式及接地电阻的要求宽松一些。但只有严酷按厂家要求实施系统接地,才可保证系统稳定运行,也利便在某些故障情况下尽早破除不良接地身分。
2.7关于年夜屏幕
图像拼接系统的泛起,丰硕了年夜屏幕显示功能,使年夜屏幕与DCS通讯简单化,也使其它视频旌旗灯号利便接进,非凡是能干的显示效果,常使其成为控制室的“亮点”。
年夜屏幕的使用原本想削减操作站(含显示器)数目,但现实运用中常缘于对年夜屏幕质量的信任度(同时运行成本高)不够而没法实现,使得年夜屏幕成为DCS的装饰、点缀。
原本依靠于年夜屏幕的设计,如老机组改造中运行人员非凡垂青的火焰监视图像、水位监视图像等采用视频旌旗灯号直接接进年夜屏幕而取消工业电视,年夜屏幕专用画面或报警信息的设计等,因年夜屏幕没法与普通显示器一样延续运行而堕入为难。
年夜屏幕的设计选用应慎重,应选用可持久接连运行的产物,否则就抛却。
2.8重视运行人员培训,削减误操作
一些案例讲明,运行人员对DCS领会不够,或受强调宣传的影响,高估DCS功能,有甚者将DCS误认为“”的“黑匣子”。由此引发一些低级的操作毛病,其实应当避免。
DCS运用软件的设计,非凡是改造项目,应缔造机遇让运行人员尽早、积极介入。经由过程设计中的沟通交流,吸收运行经验、体味,使设计能更显现出针对性、个性化。同时经由过程设计中的培训,使运行人员深进理解设计布景、设计思想,到达对DCS周全掌控的目的。
对运行人员的培训,还可阐扬DCS优势,凭据操作记实,运行指标识表记标帜录,实时分析总结,提高运行水平。具有条件的电厂好采用仿真系统对运行人员培训、考查。
3.提高DCS控制水平
3.1重视细调整
近年来投产的年夜机组,经基建调试,试生产期内的完善化及生产调试,较多机组的自动控制系统能正常投运。而未进行生产调试尽早期投产的机组,由于多方面缘由,自动控制系统投运效果不理想。
生产调试及控制系统完善化工作重点是充实哄骗DCS壮大功能,进行控制策略的完善及控制系统的精心调试。
细调整的进程经常能发现与自动系统投运相关的其它问题:如装备可控性问题,治理问题等。以细调整为主线,解决相关问题促使自动系统按设计要求持久、稳定投运。
3.2慢慢采用进步前辈控制理论与算法、年夜型优化软件包
传统控制理论、算法运用适当可以取得优秀效果,这在国内有相当多的工程实例。
有电厂或设计单元测验考试使用了分歧类型的进步前辈控制理论或算法、年夜型优化软件包,取得了一定有用果,但还没有较着浮现出独到的地方。
今朝国内对进步前辈控制理论、算法,非凡是针对电站控制的进步前辈算法和优化软件包的研发相对落后,应增强,并应在实践中不竭完善,慢慢采用。
3.3DCS改造应提高条理
对老机组控制系统实施DCS改造易堕入仅更换“工具”“界面”的低级水平,有“换汤不换药”的嫌疑。工程设计中过量赐顾帮衬了电厂检修、运行习惯,未能阐扬DCS可实现复杂控制策略的优势,从而没法周全提高控制水平。
对“工程设计”(尤其是改造项目)未给予足够重视。有些改造项目限于工期、人力等身分,由电厂热工人员将原控制策略“翻译”成DCS组态软件即告完成设计,造成DCS改造工程的先天不足。
一次装备改造滞后,制约了DCS功能阐扬。在设计进步前辈控制策略时,不能不斟酌落后被控装备的特征(过量斟酌故障情况),使得控制策略复杂化。一些复杂的顺序控制设计、完善的联锁设计,常由于现场回馈旌旗灯号及执行机构动作不正常而被取消或“基本不用”。
对改造机组经多年运行,堆集了运行经验,掌控了装备特征,这些优势只要体现在DCS设计中,即可在短时间内较着改善控制效果。
4.增强治理、规范设计、强化考核
4.1招、投标与合同授予
招标进程要把好设置装备摆设关口。招标文件经常只能对控制系统的性能(包括余量等技术指标)做一般要求,有用投标方尽量压缩设置装备摆设以获取价格竞争力。一些用户片面认为“现在DCS技术很成熟了,都能用”,未对其性能、方针设置装备摆设进行深进研究,终易留下“设置装备摆设不足”的系统硬伤。
合同授予应平等:一样因市场竞争剧烈,当前的DCS技术条目,商务合同,从招标文件起头到合同签定,分歧水平有对卖方过于刻薄要求甚至不服等条目存在,如:付款方式、考核条件、背约(罚款)条目等。过于刻薄甚至不服等条目,往往难以落实,影响合同的峻厉性,也使得其它合同条目的正常执行遭到干扰。
合同执行应严酷:非凡合同中技术文件,签定要慎重,执行须严酷,否则可能影响DCS使用效果,终使用户利益受损。
4.2规范设计
当前DCS技术的成熟使用被强调化,DCS运用工钱简单化。浮现为设计随意性年夜,设计费用也随之下降,DCS设计工作人力投进削减,直接影响设计质量。常规DCS项目不被重视,在设计、现场投运等环节照搬套用,也是影响DCS运用效果的重要缘由。非凡是今朝电力市场扩大较快,工期较紧,更需严酷规范作为控制焦点的DCS设计工作。
《火力发电厂涣散控制系统技术规范书》等文件对DCS招标及设计工作意义重年夜,但作为指导性文件,一些技术条目、指标贯彻落实情况不甚理想。
DCS运用软件设计工作应慢慢走向尺度化。一些实力雄厚的科研院所、工程单元或供货商按ISO90012000版要求建立了完整的质量尺度系统,包括DCS运用软件设计在内均有“作业指导书”“检验尺度”等系统文件。按尺度法式完成设计工作,可保证设计质量。
4.3增强培训,提高运行、维护水平是提高DCS运用水平的有用途径
对用户的培训,确保其对DCS的准确维护使用,是提高运行水平使机组平安、靠得住、高效运行的重要保证。
作为DCS持久直接使用者,运行、维护人员深进领会DCS(性能、功能),不助于准确、准确、迅速完成运行操作,还可能连系运行实践,提出有益于DCS修改、完善的合理化建议。
电站仿真技术近年来成长较快,基于物理机理的全范围、全进程仿真系统已被运行人员认可。运行人员可在不异(相当)的人机界面获得操练、实践,同时该类仿真系统的分析功能还可为DCS控制策略的制定提供参考、扶助。仿真系统未来将在运行人员培训,提高DCS运用水平方面阐扬作用。
4.3强化考核
考核是治理的重要环节,要提高DCS在国内电站运用水平,强化考核无疑是有用促进手段。当前,国内不管是新建项目仍是改造工程,DCS在投运后,进行规范的考核测试的案例数目少,比例低。一些用户在招标及合同阶段的“高尺度、严要求”终因未进行权威、公正的考核、测试而失。考核缺位形成了DCS项目的开放式治理,难以保证运用效果。
现行各项考核尺度所划定的各项指标,只能算平均进步前辈水平,但要周全知足尺度要求也有一定难度。必需经由过程规范设计、深进频频调整实验,使得控制系统到达一定水平才可能经由过程测试、考核。
若能将考核工作制度化、规范化,势必从政策上促进DCS运用水平的提高。
5.竣事语
DCS在我国火电厂的普遍运用使机组的自动化水平较着提高,但DCS技术的成熟运用和DCS壮大功能不应被强调。新的电力形势要求我们从治理、设计、考核、培训等多方面着手,进一步提高DCS的平安靠得住性,改善DCS自动控制效果,使DCS在火电厂的运用到达新的境界。

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