660 MW鍋爐DCS報(bào)警設(shè)計(jì)和優(yōu)化

王立業(yè)

（浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 樂清 325609）

現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)組均采用集散控制系統(tǒng)（DCS）控制。作為DCS的其中1個(gè)顯示終端，美觀的背投或者液晶大屏幕上可以很方便地由DCS組態(tài)出報(bào)警畫面。但是受到大屏幕面積的限制，不可能象普通光字牌一樣將所有需要報(bào)警的點(diǎn)平面式地展現(xiàn)在運(yùn)行人員眼前，所以必須合理地設(shè)計(jì)大屏報(bào)警點(diǎn)，盡可能在參數(shù)異?；蛟O(shè)備故障時(shí)及時(shí)提醒值班員進(jìn)行處理。

浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司3號機(jī)組采用Symphony分散控制系統(tǒng)，操作員站前方2 m處設(shè)1臺大屏幕背投顯示器。為了充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)邏輯組態(tài)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)了鍋爐大屏幕報(bào)警系統(tǒng)。調(diào)試和投產(chǎn)初期，又對部分報(bào)警信號選取、邏輯組態(tài)等進(jìn)行了優(yōu)化，取得了良好的效果。

1 鍋爐報(bào)警需求

浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司3號鍋爐為660 MW超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型、半露天布置，配選擇性催化還原反應(yīng)脫硝裝置。

鍋爐本體必須設(shè)置報(bào)警保護(hù)動作的信號有：主燃料跳閘（MFT），供油跳閘（OFT），快速減負(fù)荷（RB），以及凡是越限會造成鍋爐MFT或者嚴(yán)重后果的模擬量參數(shù)，如汽壓、汽溫、爐膛壓力、水冷壁金屬溫度、給水流量、分離器水位、負(fù)荷控制偏差等參數(shù)。

輔機(jī)一旦跳閘會引起鍋爐RB甚至MFT等嚴(yán)重后果的輔機(jī)，必須設(shè)置跳閘報(bào)警，如空預(yù)器、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)、火檢冷卻風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、給煤機(jī)。這些輔機(jī)自身或者其輔助系統(tǒng)可能造成本輔機(jī)跳閘的參數(shù)也必須設(shè)置報(bào)警，如軸承溫度、潤滑油或液壓油壓力、磨煤機(jī)一次風(fēng)流量、火檢狀態(tài)等參數(shù)。

其它輔助系統(tǒng)的參數(shù)若越限可能造成設(shè)備損壞的，也應(yīng)設(shè)置報(bào)警，如脫硝裝置、儀用壓縮空氣、等離子點(diǎn)火裝置、爐水泵的主要參數(shù)。

2 鍋爐大屏幕報(bào)警設(shè)計(jì)

2.1 大屏幕報(bào)警畫面資源

3號機(jī)組配置1臺大屏幕背投顯示器，距離操作員站約2 m，面積為165 cm×120 cm。為使運(yùn)行人員在操作員臺前能方便觀察，每塊報(bào)警牌大小以18 cm×8 cm為宜。分配給鍋爐專業(yè)的報(bào)警牌資源為4行，每行8塊牌，共計(jì)32塊報(bào)警牌。

2.2 大屏幕報(bào)警設(shè)計(jì)原則

鍋爐大屏幕報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下：

（1）報(bào)警內(nèi)容包括：鍋爐本體重要參數(shù)越限報(bào)警，重要輔機(jī)跳閘報(bào)警，可能引起輔機(jī)跳閘的參數(shù)越限報(bào)警。

（2）警告牌設(shè)計(jì)超鏈接畫面，便于快速查找報(bào)警原因。

（3）要求正常運(yùn)行時(shí)，報(bào)警牌全部復(fù)歸。

2.3 大屏幕報(bào)警框架設(shè)計(jì)

32塊報(bào)警牌要容納鍋爐報(bào)警需求，必須根據(jù)報(bào)警信號的特點(diǎn)和輕重緩急的程度適當(dāng)分類，合理設(shè)計(jì)組態(tài)邏輯。

（1）重要信號直接引用DCS例外報(bào)告，單獨(dú)設(shè)置1塊報(bào)警牌，如MFT、OFT、RB、空預(yù)器跳閘、一次風(fēng)機(jī)跳閘、密封風(fēng)機(jī)跳閘、火檢冷卻風(fēng)機(jī)跳閘、給水流量低等信號。

（2）因聯(lián)鎖保護(hù)同時(shí)跳閘的設(shè)備，如同側(cè)送/引風(fēng)機(jī)，引用DCS例外報(bào)告后合并成1塊報(bào)警牌，以節(jié)約畫面資源。制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)跳閘雖然聯(lián)跳給煤機(jī)，但是反過來給煤機(jī)跳閘不聯(lián)跳磨煤機(jī)，所以兩者的跳閘報(bào)警不合并。

（3）同一類別或同一設(shè)備的參數(shù)越限報(bào)警，合并成1塊報(bào)警牌，如6臺磨煤機(jī)的跳閘信號合并成“任一磨煤機(jī)跳閘”，給煤機(jī)類似；所有一次風(fēng)機(jī)的軸承溫度、液壓油、潤滑油、失速報(bào)警等合并成“一次風(fēng)機(jī)異?！钡取?/p>

（4）合并報(bào)警的信息，可點(diǎn)擊該報(bào)警牌進(jìn)入二級畫面，能方便地閱讀出所需的報(bào)警信息。

3 特殊報(bào)警問題的解決

3.1 合并報(bào)警存在的問題及處理

當(dāng)n個(gè)報(bào)警信號合用1塊報(bào)警牌時(shí)，通過如圖1的邏輯，解決當(dāng)其中1個(gè)報(bào)警信號存在時(shí)，后來的報(bào)警信號無法觸發(fā)報(bào)警的問題。

圖1 合并報(bào)警組態(tài)邏輯

當(dāng)該報(bào)警牌發(fā)信時(shí)，只能說明系統(tǒng)有異常，至于具體是哪一個(gè)報(bào)警信號還不能立即得知。為了解決事故處理時(shí)快速查閱報(bào)警信號的要求，對于合并的報(bào)警牌設(shè)置1個(gè)二級畫面，詳細(xì)羅列了該報(bào)警牌對應(yīng)的所有信號，一目了然，運(yùn)行人員可以立即有針對性地進(jìn)行處理。

3.2 備用設(shè)備的報(bào)警消除

由于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，總有1套制粉系統(tǒng)在備用狀態(tài)，其部分參數(shù)會達(dá)到報(bào)警值。為消除這些報(bào)警信號的長期存在，設(shè)計(jì)“磨煤機(jī)異?！眻?bào)警邏輯時(shí)，將報(bào)警信號與“磨煤機(jī)運(yùn)行”信號相“與”再輸出至報(bào)警，如圖2所示?！暗入x子點(diǎn)火裝置異?！眻?bào)警邏輯與磨煤機(jī)類似。

圖2 磨煤機(jī)異常報(bào)警邏輯

3.3 特殊報(bào)警信號源選取

3.3.1 給煤機(jī)跳閘

給煤機(jī)跳閘報(bào)警觸發(fā)邏輯如圖3所示，原設(shè)計(jì)為當(dāng)就地控制柜失電時(shí)，跳閘信號不能送入DCS，起不到應(yīng)有的報(bào)警作用，因此改為給煤機(jī)“運(yùn)行”信號取非作為跳閘信號。由此帶來的影響是正常停運(yùn)時(shí)也會報(bào)警，但考慮到這時(shí)操作員一般注意力都比較集中，不會影響正常操作。

3.3.2 給水流量低

給水流量計(jì)有2個(gè)：高加出口給水流量、省煤器進(jìn)口給水流量。給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用高加出口給水流量作為被調(diào)量，鍋爐MFT保護(hù)使用省煤器進(jìn)口流量作為保護(hù)判據(jù)。因鍋爐啟動系統(tǒng)設(shè)置了爐水循環(huán)泵，所以在啟動過程濕態(tài)運(yùn)行時(shí)，高加出口給水流量與省煤器進(jìn)口給水流量不一致：

圖3 “給煤機(jī)跳閘”信號邏輯

圖4 鍋爐大屏幕報(bào)警信息

省煤器進(jìn)口給水流量=高加出口給水流量+爐水循環(huán)泵流量

若“給水流量低”報(bào)警取用高加出口給水流量，則在濕態(tài)運(yùn)行時(shí)頻繁報(bào)警，改為采用省煤器進(jìn)口流量即可解決問題。

3.3.3 SCR故障報(bào)警設(shè)置

3號鍋爐新增加了選擇性催化還原反應(yīng)脫硝裝置（SCR），為此根據(jù)SCR工藝要求增設(shè)“SCR故障”報(bào)警，下列信號合用1塊報(bào)警牌：氨蒸汽供應(yīng)壓力低、氨/空氣混合比高、稀釋空氣壓力低、SCR入口溫度低、運(yùn)行稀釋風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)。

組態(tài)過程中，考慮鍋爐正常運(yùn)行時(shí)等離子系統(tǒng)不運(yùn)行，故將“鍋爐爐管泄漏報(bào)警”與“等離子異?！焙喜?，空出的位置放“SCR故障”。

4 結(jié)論

經(jīng)過優(yōu)化，鍋爐DCS大屏幕報(bào)警信息如圖4所示，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）畫面清晰、簡潔，不僅操作員站能方便地觀察，即使位于集控后方的值長臺處，一般的視力也能分辨。

（2）32塊DCS大屏幕報(bào)警牌容納了正常運(yùn)行所需的全部報(bào)警信息。

（3）重要報(bào)警信號直接能夠閱讀，相對次要的報(bào)警信號點(diǎn)擊1次鼠標(biāo)也能閱讀到。

（4）正常運(yùn)行時(shí)，所有光字牌復(fù)歸，不會長期發(fā)信。

[1] 朱北恒，孫長生，龔皓.火電廠熱工自動化系統(tǒng)試驗(yàn)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2] 夏明，潘鋼.600 MW超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用[J].世界儀表與自動化.2009（2）：23-27.