企业简介

作为中国自动化领域的权威旗舰网络媒体，控制网创立于1999年7月，是中国举行的第十四届IFAC （International Federation of Automatic Control）大会的中国官方组织机构的唯一指定网站。控制网是中国自动化学会专家咨询工作 委员会（ECC）的秘书处常设之地。是北京自控在线文化传播有限公司开设的网站。

  • 公司类型：其他

联系方式
  • 控制网
  • 地址：北京市海淀区上地十街辉煌国际2号楼1504室
  • 邮编：100085
  • 电话：010-57116291 / 59813326
  • 传真：010-59813329
  • 网址：http://www.kongzhi.net
  • Email：mahongliang@kongzhi.net
  • 联系人：市场部
案例详细
标题许厂煤矿热电厂自动化仪表和DCS成套系统
技术领域电源
行业
简介
内容

 

孙振国 孙东进

 

1    前言

 

    淄博矿业集团公司许厂煤矿热电厂一期1×6MW机组采用青岛汽轮机厂的中温中压抽汽凝汽式汽轮机，济南生建电机厂的发电机，无锡锅炉厂的中温中压循环流化床煤泥锅炉。热工控制系统由煤炭部南京设计研究院设计，采用DCS的同时保留部分自动化仪表和重要的手操器，DCS采用北京和利时公司的MACS SmartPro集散控制系统。2002年1月一次通过72小时试运移交生产，一年来系统运行正常，实现了安全生产，下面就DCS、自动化仪表部分做一简要介绍。

 

2    系统设计

 

        DCS系统包括DAS、MCS、SCS、BMS四个子系统，采用双路电源供电，实现故障自动切换。配有三对冗余配置的主控单元，三台I/O控制站，三台操作员站，其中一台兼做工程师站，一台专用电动门控制柜。I/O控制站有主控单元、智能I/O单元、电源单元和专用机柜四部分组成，完成现场信号的采集、工程单位变换，通过系统网络将数据和结果传送到操作员站等功能。

 

    系统网络由上到下分为管理网络、监控网络和控制网络三个层次，其中监控网络（MNET）由100M高速冗余以太网络构成，用于操作站的连接，完成操作员站的在线数据通讯，并通过专用接口与电气主控室实现调度通讯。控制网络（CNET）由PROFIBUS-DP总线构成，用来实现过程I/O模块与现场控制站主控单元的通信，完成实时输入、输出数据的传送，PROFIBUS-DP拓扑结构为总线式，在总线两端有有源总线端接器，最大节点数为126。

 

3    DCS

 

3.1  数据采集系统（DAS）

    数据采集对现场的信号实时监测，完成数据的采集和补偿处理，系统与操作员之间在人机界面上交换信息，报警和追忆，操作运行指导，记录机组操作，打印报表。笔者将模拟图分锅炉、汽机、除氧给水三部分，便于运行人员集中监视及操作。同时还制作了成组画面，方便对生产过程各种参数进行比较，确定合理的运行方案，例如：棒状图、趋势图、电机集中控制画面等。

 

    人机界面的组态采用SmartPro FacView软件进行，该软件系统操作方便、功能强大。CRT画面本着直观、简洁、明快的原则进行组态，未进DCS控制的设备画面上不出现。管线采用不同颜色的线条来表示，操作画面简单直观，便于运行人员长时间观看而不疲劳，提高了劳动效率降低了劳动强度。手操器、电动门控制器、PID调节器、变频调节器简单易操作，并采用一次窗口弹出，操作简单。几个典型图例参见图1。

图1  软手操器(1)、电动门开关(2)、汽机流程图(3)

3.2  控制算法

    系统采用SmartPro ConMaker创建工程，该系统为程序员提供了一种简单的方法，应用强大的IEC1131-3语言，实现各种控制方案，并提供离线仿真调试工具。此项目的系统规模参见表1与表2。

 

    循环流化床锅炉燃烧系统是一个大滞后、强耦合的非线性系统，各个变量之间相互影响，有的被调参数受到几个调节参数的影响，有的调节参数又影响到多个被调参数。由于燃烧煤泥和矸石的比例还不稳定，给煤系统没有投上自动，给水、主蒸汽温度压力、风量等调节回路已经投上自动，运行正常。

 

(1)  电动机故障在DCS中的判断

    有继电保护的电动机，采用保护出口继电器的一对常开无源触点，引入DCS该电动机跳闸状态开关量输入点（DI）无保护的电动机，仅在DCS上启动该电动机时，若合闸器处于常闭状态，而电动机处于停止状态，该电动机为故障。

 

(2)  DCS启动各电动机的条件

    引风机：A转换开关在远控；B工作状态为停止；C电动机无故障；D电机未处于连锁；

 

    鼓风机：A转换开关在远控；B工作状态为停止；C电动机无故障；D电机未处于连锁；E引风机已经运行；

 

    给煤机：A转换开关在远控；B工作状态为停止；C电机未处于连锁；D引风机已经运行；E送风机已经运行；

 

    凝结水泵（A、B）：A转换开关在远控；B工作状态为停止；C电动机无故障；D电机未处于连锁；

 

    高压油泵：A转换开关在远控；B工作状态为停止；C主油泵出口油压不高于0.645MPa；D电动机未处于连锁状态；

 

    直流油泵：A转换开关在远控；B工作状态为停止；C直流电源未消失；D电动机未处于连锁；E润滑油压低于0.04MPa；

 

    给水泵：A转换开关在远控；B工作状态为停止；C电动机无故障；D电机未处于连锁；

 

    工业水泵：A转换开关在远控；B工作状态为停止；C电动机无故障；D电机未处于连锁。

 

 (3)  电机的联锁在按照设计施工的同时，除给水泵A、B之间设电气事故联锁外，加一水压低联动。凝结水泵A、B之间为电气事故联锁。工业水泵A、B之间为电气事故联锁。

 

3.3  自动化仪表

    变送器选用EJA（横河川仪产品）；执行器选用正宗伯纳得产品（带伺放）；热电偶、热电阻采用上仪三厂产品，耐磨套管采用烟台通用节能设备有限公司产品；阻旋式料位计选用日本东和制电有限公司产品；摄相机采用日本JVC产品，带铝合金外罩及安装支架。

 

    为了及时发现落煤管堵煤现象，在落煤管下方加视镜，同时加摄像头一个，工业电视一台，在控制室内进行监测。增加两台工业电视对汽包水位进行监测，保证了机组的安全运行。

 

    控制室内保留部分自动化仪表，保留了给煤机、煤泥泵、引风机、分给水、减温水五台后备硬手操；电动门控制按扭全部保留；风室压力、锅炉出口压力、沸下温度、电接点水位计、料层差压、给水流量、润滑油压、凝汽器真空、轴向位移油压保留传统仪表的显示，部分采用双路显示仪表，为安全运行提供了可靠的保证。

 

3.4  典型故障问题解决

(1)  问题：一次风门左/右手操器输出和反馈不一致，最大相差20%。

    原因分析：与现场干扰有关。因强电/弱电信号在同一电缆槽中，同时电缆屏蔽接地不规范。

    处理过程：对屏蔽接地处理后，信号输出和反馈保持一致。但是在开/关对空排汽门时，一次风门反馈仍然有抖动，最大20%，与一次风门反馈信号分开后，调节正常。

 

(2)  问题：汽机主汽电动门动作不正确，开/关均朝一个方向动作。

    处理过程：检查DCS的输出，输出正常。对电动门的行程开关和限位开关调整后，电动门正常。

 

(3)  问题：主汽门关闭，光子牌不报警，DCS无报警。

    处理过程：下装数据库不完全，重新下装数据库后，问题解决。

 

(4)  给煤机采用富士变频器调节，起停进DCS，但实际DCS给的起停信号是对交流电源的起停，无法实现变频器的起停。经分析需用RS485接口实现变频器与DCS之间的通讯，此问题已解决。

 

(5)  在运行的过程中，不断的完善系统，先后改进了部分控制方案，增加了凝汽器在循环执行器的软手操，把疏水泵控制、点火室的火焰监测器、煤泥泵的光电开关纳入DCS，增加部分模拟量点，增加数据采集的可靠性，取得了良好的效益。