300MW机组采用DCS系统实现BPC实践

作者:张为义 文章来源:张为义 点击数:242 发布时间:2012-08-14

国产引进型300MW机组旁路阀门基本为瑞士苏尔寿的液动系统及德国西门子的双速电动系统,其控制系统为随阀门成套供货的AV6或Teleperm—ME,整套系统价格昂贵。根据旁路系统在引进型300MW机组运行中所起的作用,结合电力规划设计总院关于简化旁路系统的精神,铜陵电厂#3机组 (哈汽引进型300MW机组)在设计选型时,经优化论证,旁路阀门选用了上海电力机械厂制造的PL300/35B产品,并配以西门子公司的电动单速(慢速)执行器及动力柜,旁路控制系统(BPC)则采用了与CCS、FSSS等要同的MAXl000+PLUS DCS系统来实现,DCS 系统由上海自动化仪表公司DCS分公司总承。机组一年多来的运行表明,这种简化方案满足了生产过程的需要,与成套进口的设备相比节约了200万元的基建设资。

1 系统硬件配置

铜陵电厂#3机组旁路为高低、压二级串联系统,设计容量为35%MCR,被控对象分别为高旁减压阀、高旁喷水隔离阀、高旁喷水调节阀、低旁减压阀、低旁‘级喷水调节阀、低旁二级喷水阀。根据机务专业的要求,所有阀门均不配置双速执行器,而由电动单速执行器驱动,控制系统的设计主要考虑满足机组在启动期间的需要,并设计必要的联锁保护及与DEH系统的接口。控制系统的硬件配置为:一声AI模件、一块RTD模件、五块DI模件、两块DO模件、一块Quad — PAT模件;机柜一只;一对冗余的分散处理单元DPU。控制系统的电源与CCS合用,DPU 挂接在CCS系统中一对冗余的DPU总线接口模件DBM上,BPC的DPU控制组态在.DCS 工程师站上实现,监视操作在DCS操作员站上进行。高旁喷水隔离阀、低旁二级喷水阀为两位式,采用了普通的DO模件的控制,其余四只阀门为调节型,采用了 DCS系统中的 Quad—PAT脉冲模件来控制。

2 控制系统的主要功能

锅炉点火前,高、低压旁路处于关闭状态,旁路系统如投入自动后,系统按照一定的曲线开启阀门,当达到汽机冲转参数时,DEH 向BPC发出关闭信号,高、低压帝路按照一定的逻缉关闭,正常工况下它不再开启。

2.1 高压旁路系统

BPC投入自动后,高旁减压阀超驰开 20%,此时处于滑压控制阶段;当机前压力达到1MPa时,转为定压控制;随着锅炉燃烧的加强,高旁减压阀慢慢开大以保持lMPa压力不变,当开度达到 40%时转为滑压控制;当机前压力达到冲转参数时(4.2MPa)又转为定压控制。当汽机冲转时为维持机前压力,高旁减压阀逐渐关小直至全关。当高旁减压关闭或负荷大于40%时,高旁压力定值小于机前实际压力1MPa,以确保正常工况下高旁减压阀关死。

高旁喷水隔离阀采用两位式控制方式,当高旁减压阀打开后,高旁喷水隔离阀才能打开,这样确保了减压阀未打开之前没有水进入减压阀,从而避免了蒸汽带水而产生水击现象;当高旁减压阀关闭后将联锁关闭高旁喷水隔离阀。减温减压后的蒸汽温度与设定值比较后控制旁喷水调节阀,并采用了高旁减压阀开度作为前馈以提高响应速度;当减压阀关闭后,喷水调节阀也相应联锁关闭。

2.2 低压旁路系统

当汽机未挂闸,同时低旁前压力小于设定压力,低旁减压阀与阀前压力有如下关系:阀前压力小于额定压力4%,阀门开度为0;阀前压力为额定压力8%时,阀门开度为 20%;当阀前压力达到额定压力时,转为定压控制。当汽机冲转时,阀前压力与汽机负荷成对应关系,随着汽机负荷的的增加,低旁减压阀逐渐关小直至全关。在负荷正常时,设定压力要比实际压力高,确保低旁站处于关闭状态。

低压旁路后的温度与设定值比较后控制 低旁一级喷水调节阀,同时也采用了低旁减 压阀开度作为前馈以提高响应速度,为防止低压旁路排汽温度过高而设置了低旁一级喷 水调节阀闭锁低旁减压阀,即先开水阀再汽 阀。当低旁减压阀关闭后,喷水调节阀也相应联锁关闭。

低旁二级喷水阀采用两位式控制方式,当低旁减压阀或低旁一级喷水阀水关时,则开此阀,当低旁减压阀和低旁一级喷水阀均关时,则关此阀。

2.3 主要保护功能

当发生下列情况时高旁减压阀超驰关闭:汽机超速110%、高旁后温度大于390℃喷水压力低、DEH要求切除旁路。当无高旁强关信号,同时机前压力大于6MPa时,发生下列情况时高旁减压阀超驰打开:汽机跳闸、机前压力升压过快。

当发生下列情况进低旁减压阀超驰关闭:凝汽器真空低85KPa、低旁喷水压力低、 凝汽器水位高、低旁后温度大于190℃、DEH 要求切除旁路。当无低旁强关信号,发生下列情况时低旁减压阀超驰打开:高旁强开、汽机超速110%。

为保护阀门及电动执行器所设置的保护:力矩过载、马达过热或马达欠压时将闭锁执行机构动作。

2.4 手动控制

系统没有设置控制面板,阀门的手动远方操作均可以CRT画面上进行。

3 BPC系统与DEH的接口

BPC系统送至DEH的开关量为:旁路投入、旁路切除、旁路投入允许、旁路切除允许、BPC故障。DEH系统送至BPC的开关量为:汽机未挂闸、DEH请求投旁路、DEH请求切除旁路、中调门全开、汽机超速110%。

4 DCS系统与被控制设备的接口

西门子公司的旁路动力柜与控制系统的接口是同Teleperm—ME DCS系统的6DS1411—8DE步进型闭环控制模件相适配的,同Teleperm—ME系统接口方便。其动力柜安装有6DTl033—OBC转换模件,转换模件主要由24VDC转换继电器、交流接触器及有关保护元件组成,外部开关信号通过转换继电器来驱动交流接触器,转换继电器的24VDC电源由外部供电。因设计时未考虑周全,在调试时发现动力柜与方式:以高旁减压阀为例,在DCS系统机柜内加装隔离继电器K、G通过Q—PAT卡件输出脉冲宽度大于150ms 的信号驱动继电器K、C,继电器K、G的触点驱动转换继电器,转换继电器的24VDC电源由DCS系统机柜提供,并在回路的端子上加装了一只容量 250mA的熔丝。接口示意图如下:

5 结论

1) 铜陵电厂#3机组于99年8月21日进行首次冲转,BPC系统随机组同步投用。机组一年多来的运行表明:BPC系统在锅炉点火至汽轮机挂闸前的过程中起到了提升蒸汽温度、压力的作用,对提高机组的启动性能、缩短启动时间发挥了作用,基本实现了设计功能;该阀门严密性较好,电动单速旁路阀门能满足生产过程的需要;控制系统组态软件透明、画面丰富;电动旁路系统与液动旁路系统相比,具有维护简单、方便的优点。

2) 基于旁路系统在引进型300MW机组运行中所起的作用,尽管国内已有专家在引进型300MW机组进行过不采用旁路系统启动机组的试验研究,但在规划设计主管部门对是否配置旁路系统尚未有明确的设计规程之前,采用电单速旁阀门、DCS系统实现BPC 控制、设置必要实用的控制保护的设计方案,在过渡期间是一种较为实用可靠、投资少的方案,一力面节约了基建设资,另一方面实现了BPC系统的硬件、软件同 DCS系统一体化,有利于电厂维护管理及运行操作。