国产分散控制系统在 1000MW 机组上成功应用及问题处理

1. 国产分散控制系统在1000MW 机组上成功应用及问题处理 2012年11月 黄山

2. 汇 报 纲 要 一、电厂概况 二、系统简介 三、运行应用 四、取得成果 五、效誉分析

3. 一、电厂概况 1、 总体概况 台山二期工程（2×1000MW机组）主机选用超超临界燃煤发电机组，锅炉、汽轮机、发电机组分别由上海锅炉厂有限公司、上海汽轮机有限公司、上海汽轮发电机有限公司制造。DCS系统采用杭州和利时公司的MACS V6控制系统。 6号机组于2011年3月29日完成机组满负荷168h试运移交商业运行，7号机组于2011年11月24日完成机组满负荷168h试运移交商业运行。

4. 一、电厂概况 2、机组概况 1 ）锅炉 采用上海锅炉厂有限公司引进Alstom-Power公司Boiler Gmbh技术，型号为SG3091/27.56-M54X。 超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、一次再热、单炉膛单切圆燃烧、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构塔式布置。锅炉本体系统配30%BMCR容量的启动循环泵。锅炉最低稳燃负荷为30%BMCR。 锅炉点火、升压和低负荷稳燃均采用0号轻柴油，采用二级点火方式。同时配置微油点火系统。

5. 一、电厂概况 2） 汽轮机 采用上海汽轮机有限公司引进西门子技术生产的TC4F型汽轮机。 汽轮机为高中压联合启动、超超临界、一次中间再热、单轴、双背压、四缸四排汽。 汽轮机采用定－滑－定运行方式。 机组能满足各种运行方式并具有调峰能力。 3） 发电机 采用上海汽轮发电机有限公司的THDF 125/67型发电机。发电机转子绕组及铁芯为氢冷，定子绕组为水冷。

6. 二、系统简介 1、大集控模式 机组集控室中，布置6、7号单元机组操作台区域（7台操作员站/机组）和公用系统操作台区域（电气操作员站3台、BOP操作员站3台），共20台操作员站。运行人员统一在集控室中实现两台1000MW机组的监控与管理，就地不设置值班控制室,实现主机、脱硫、辅控一体化的大集控运营管理模式。 台电6、7号机组双机一控集控室

7. 二、系统简介 2、控制范围 台电二期2X1000MW机组的控制采用两套DCS来实现，分别控制两台单元机组、两套脱硫及公用系统。DCS控制系统采用杭州和利时公司的MACS V6系统，完成台电二期两台单元机组主体设备的控制、监视、报警、数据记录和追忆。DCS实现模拟量控制(MCS)、锅炉炉膛安全监控(FSSS)、顺序控制(SCS)和数据采集(DAS)、MEH、METS等功能，满足各种运行工况的要求。

8. 二、系统简介 3、系统结构 DCS系统采用杭州和利时公司的HOLLiAS MACS V6控制系统 DCS系统共5个域： 0号域――公用系统，共设11个控制站 1号域――＃6机组单元，共设49个控制站 2号域――＃7机组单元，共设49个控制站 3号域――＃6单元机组的脱硫系统，共5个控制站 4号域――＃7单元机组的脱硫系统，共5个控制站

10. 二、系统简介 4、系统管理功能 DCS系统管理功能，按集中与分散原则进行合理分配，即集中布置，功能分散，以合理满足调试、运营的功能要求。集中布置在机组工程师站的DCS工程师站统一进行DCS系统的管理与功能定义， 即：单元机组工程师站功能定义上有1台机组专用工程师站及1台操作员站，有1台脱硫专用工程师站及1台操作员站。

11. 二、系统简介 5、站及外通讯 单元机组DCS系统设计配置了7台操作员站、1台工程师站、2台通讯站。通讯站负责与外系统，如系统空预器间隙调整装置、数字电液调节控制系统、锅炉壁温、发电机温度、精处理系统、空调系统、捞渣机系统等进行通讯，采用MODBUS通讯协议，RS485接口。

12. 三、运行应用 1、硬件应用情况 • DCS系统在杭州和利时成套调试期间，曾经发生7次机笼故障、23次卡件故障，主要原因是当时系统调试环境温度较高、通风不畅所致。 • 在DCS系统复原成功后，设备所处环境较之前有明显提高，在台电现场发生硬件故障的次数明显下降；但由于系统设备在前期超标环境下运行较长周期，部分设备电子元器件已损坏，相继出现了服务器与工作站硬件故障的现象。

13. 三、运行应用 2、软件应用情况 • 和利时DCS系统在软件友好性、开放性上有其特有优点，软件使用者在使用时“易学，易懂”，较进口系统具有一定的优势。但系统软件稳定性方面有待提高，在出厂前调试运行期间，图形编辑软件发生过无故自动关闭现象。 • 软件中的“快速建立曲线”、“在线修改描述”等功能非常实用；但在逻辑强制功能上，MACS系统采取对系统中的“全局变量”点进行强制的方式，下层逻辑中暂不具备强制功能，建议进行研究完善，以方便用户使用。

14. 三、运行应用 3、DCS网络情况 • 和利时DCS系统通过网络将台电两台机组共分为五个区域，每个区域网络都分为监控网、系统网、控制网三部分；同时每部分都由冗余网络组成，网络上使用的交换机是德国赫斯曼设备。 • 驻厂系统调试期间，发生过两次较大的网络故障，当时所有网络全部显示红闪故障状态，通过将交换机断电重启后故障消失。 • 投产后，DCS系统网络总体运行情况良好，各网络负荷率相对较低。期间出现一起因交换机模块故障引起的网络故障，更换模块后正常。

15. 三、运行应用 4、逻辑组态情况 台电公司先后进行了10多次的逻辑内审，同时邀请国华研究院、广东电科院、上海调试所、西安热工院以及同类型机组的专家进行了4次逻辑外审。目前，DCS系统逻辑的正确、完整、可靠，完全满足现场设备控制需要。 5、系统稳定性 台电二期DCS系统在多方人员的共同努力下，经过系统升级，解决了多个系统性问题，如主控故障时切换时间长的问题，冗余控制器因为网络故障发生主、从切换时，切换时间由30秒缩短为3秒，达到设计要求，目前运行较为稳定。

16. 三、运行应用 6、发现问题及处理情况

17. 三、运行应用 7、应用体会 • 和利时DCS系统与进口DCS系统相比，在系统稳定性、硬件可靠性方面有一定的差距，但国产DCS经过多年持续地对进口DCS系统的消化吸收、自身研发与努力，取得了长足的进步与发展。通过对国内外DCS产品在硬件、软件、售后服务三个层面的深入对比与分析，国产DCS的系统已经具备在1000MW级超超临界机组控制系统的应用条件。 • 从台电二期DCS系统近两年来运行情况来看，和利时DCS在网络冗余方面，还有在分散控制方面比进口DCS更加强大，功能也较为齐全，且逻辑和操作画面采用中文版的操作界面，对组态人员和操作人员来说，组态、操作、维护更加简单和方便。

18. 四、取得成果 1、目标实现 2011年3月29日6号机组168h试运完成，国产分散控制系统DCS在1000MW火力发电机组首次应用的技术目标取得成功。 自2011年机组投产以来,热控专业取得了0次二类障碍以上的设备事故或人为事故的成绩,进一步体现了“产、学、研、用”项目模式下人才培养的优良效果，证明是一种成功有效的人才培养模式。如今，依托严格的生产管理，台电6、7号机组顺利的渡过了基建移交至生产的不稳定阶段。

19. 四、取得成果 2、荣誉 1） 2010年12月，台电1000MW级机组首次应用国产DCS系统获得广东省企业联合会的电力行业2010年创新纪录。 2） 2012年6月，台电1000MW级机组自主化DCS系统研发与应用已通过中国电机工程学会科学技术成果鉴定。

20. 四、取得成果 首次应用-创新纪录

21. 四、取得成果 自主化DCS系统研发与应用-科技成果认定

22. 四、取得成果 三个主要应用阶段 试运阶段 • DCS未发生重大死机现象与系统异常.控制逻辑正确. 试验 阶段 • 各项试验如RB等试验过程DCS运行正常,系统参数正常 • DCS运行正常.6\7号机组当前持续安全运行 生产 阶段 机组安全 运行 2011年6号机持续运行192天

23. 今日状态 2011年3月29日6号机完成168h试运 2011年持续最长192天,2012年检修 大修前持续安全运行156天 2011年11月24日7号机完成168h试运 2012检修后持续安全运行161天

24. 五、效誉分析 1、人才培养 1）通过成立项目组全程研究国产DCS在1000MW机组的应用，培养了本企业的技术人才。 2）通过深入的国产化设备研究，提高了技术人才对机组设备与性能的认识，促使机组安全稳定运行周期得到了有效的延长，间接增加了企业的安全与经济效益。 3）通过深入的国产化设备研究，为企业探索出并深化了一套以“产、学、研、用”为一体的技术发展模式，为企业的管理效益提供有效的管理方法。

25. 五、效誉分析 2、经济效益 由于采用国产DCS系统节约了一次投资成本，采购备件周期短，售后服务便利，提升了技术人员的易掌握程度，机组安全、经济运行得到了保障，提高了企业经济效益创造能力。 2011年之前，在1000MW超超临界直流机组还没有国产DCS的应用业绩，均采用进口主流DCS系统。国华台电#6-#7机组采用了和利时DCS系统，较选用进口主流DCS系统直接节省一次投资成本约1500万元，同比节约近40% 。若国华电力投资的电厂全部采用国产化的控制系统，每年在建设成本上直接节约1亿元。若1000MW以上机组全面采用国产化的DCS控制系统，每年将为国家节省直接投资近10亿元。

26. 五、效誉分析 3、社会效誉 1）国产分散控制系统在1000MW超超临界机组上成功应用，使发电企业将获得性价比较高的发电机组，在能源紧张、物价上涨、竞争激烈行业中有助于取得领先的地位，大大提升企业的社会影响与社会形象。 2）证明了国产DCS已完全满足了1000MW级火力发电机组应用功能需求，打破了原大容量机组进口DCS的相对垄断格局，对进口国产DCS价格起到了一定的抑制作用。为国产DCS的发展前景产生了一个重大推动作用，对国产DCS的推广、普及甚至走向世界具有积极的意义。

27. 汇报完毕， 谢谢大家！