媽灣發(fā)電總廠三套DCS系統(tǒng)之應用比較

發(fā)布：2018-12-18 | 點擊：人次

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深圳媽灣發(fā)電總廠總裝機容量6×300MW，六臺機組的主機及主要輔機都相同，其中，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠引進美國燃燒工程公司（CE）技術生產的HG-1025/18.2-YM6型，亞臨界壓力一次中間再熱強制循環(huán)汽包爐。每臺鍋爐設計六臺HP中速磨煤機，采用擺動直流式燃燒器四角布置切園燃燒。鍋爐MCR工況燃煤126.3T/H。鍋爐設計有三層油槍，使用0號輕柴油，用于點火及低負荷穩(wěn)燃。油系統(tǒng)zui大出力按鍋爐額定工況的30%設計。

汽輪機為哈爾濱汽輪機廠引進美國西屋公司技術生產的N300-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸單軸雙缸雙排汽反動式凝汽汽輪機。汽機啟動采用高壓主汽門控制方式。在2900R/MIN時，高壓主汽門和高壓調門進行切換，轉為高壓調門控制升速、帶負荷方式。每臺機組配有兩個高壓主汽門、六個高壓調門、兩個中壓主汽門、兩個中壓調門。

發(fā)電機由哈爾濱電機廠制造，冷卻方式為水-氫-氫。

1號和2號機組采用美國Bailey公司的INFI-90型分散控制系統(tǒng)，兩臺機組分別于1993和1994年投產；3號和4號機組采用瑞士ABB公司的PROCONTROL-P型分散控制系統(tǒng)，兩臺機組分別于1996和1997年投產；5號和6號機組采用上海新華公司的XPDS-400型分散控制系統(tǒng)，5號機組于2002年11月投產，下面就這三套系統(tǒng)在媽灣發(fā)電總廠的設計應用情況作一簡單比較。

一、硬件的比較

1、網絡結構的比較

INFI-90采用冗余廠環(huán)（PlantLooP）將各中央處理單元及OIS連接起來，通訊介質為同軸電纜，對電纜質量及各接點接觸電阻的要求較高，當環(huán)路中出現(xiàn)斷點及接觸不良時數據通訊即受阻。另外這種環(huán)網結構的通訊速度還受模件總線速度的制約，使得通訊速率較慢。我廠#2機組曾多次發(fā)生過由于同軸電纜的故障造成通訊中斷，危及機組的安全運行，同軸電纜作為通訊介質確實存在其固有的缺陷。

PROCONTROL-P雖然采用了局域網結構，但其局域網仍然由同軸電纜實現(xiàn)，同軸電纜的固有缺陷依然存在。由于人機接口部分與實時控制系統(tǒng)之間是通過服務器進行連接的，因此運行中對服務器的要求較高，服務器一旦出現(xiàn)問題，設備即失去監(jiān)視和控制。我廠曾因為服務器死機造成現(xiàn)場設備失去監(jiān)視和控制達20多分鐘。

XDPS-400采用光纖作為通訊介質，且設計成雙環(huán)形式，從根本上克服了同軸電纜的先天不足。這種環(huán)網是一種虛擬環(huán)網即物理上是環(huán)網邏輯思總線，具有網絡自愈功能，當環(huán)網中任一設備或網線出現(xiàn)損壞或斷點不會造成系統(tǒng)通訊中斷，且由于人機接口系統(tǒng)和分散處理單元均采用相同的通訊介質和通訊協(xié)議（TCP/IP），使得通訊硬件和軟件都變得非常簡單明了，同時也使得系統(tǒng)的擴展變得非常容易。

2、模件的比較

PROCONTROL-P14系統(tǒng)中的模件沒有主模件和子模件之分，也沒有輸入模件和輸出模件之分，相對而言該系統(tǒng)的模件種類是較少的，模件的功能和通用性都較強。然而由于PROCONTROL-P系統(tǒng)為P13和P14的組合系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)之間有較多的通訊模件，因此總的來說模件種類還要比INFI-90和XDPS-400多。XDPS-400系統(tǒng)的模件種類要是去除DEH/MEH系統(tǒng)的專用模件應該說是非常少的，特別是整個系統(tǒng)僅有一種通訊接口模件，足以說明其一體化程度之高，由于模件種類的減少，相應備件種類也減少。另外由于XDPS-400系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)直接驅動現(xiàn)場設備的方式，省卻了一部分中間繼電器柜和擴展繼電器柜，簡化了系統(tǒng)結構，節(jié)約了機組投資。

3、電源的比較

INFI-90型控制系統(tǒng)采用220V雙路分散供電方式，保護系統(tǒng)采用得電跳閘的形式。而PROCONTROL-P型控制系統(tǒng)則采用48VDC雙路集中供電方式，保護系統(tǒng)采用失電跳閘方式，因此PROCONTROL-P型控制系統(tǒng)不僅要求直流供電回路高度可靠，而且要求交流供電品質良好。XDPS-400雖然也是采用220V雙路分散供電方式，但它的FSSS保護系統(tǒng)采用交直流得電跳閘形式，ETS系統(tǒng)采用失電跳閘形式。因此從總體上來說三套系統(tǒng)對電源系統(tǒng)的要求都比較高，但XDPS-400系統(tǒng)設計了MFT直流硬邏輯跳閘回路，在DCS系統(tǒng)雙路交流電失電的情況下，系統(tǒng)還能發(fā)出MFT信號，具有很高的可靠性。

二、軟件的比較

1、軟件系統(tǒng)復雜程度的比較

INFI-90控制系統(tǒng)的硬件、軟件以及系統(tǒng)結構較簡單，掌握、維護起來較容易，人機接口部分較簡單，通過結構極其簡單的工程師工作站（EWS）就可實現(xiàn)組態(tài)修改、組態(tài)下裝和故障診斷，但人機接口系統(tǒng)為非開放式系統(tǒng)，組態(tài)工具采用命令行的形式進行，不直觀。PROCONTROL-P系統(tǒng)則有一個龐大而又復雜的人機接口系統(tǒng)，系統(tǒng)內設有多臺服務器和用戶終端，服務器和用戶終端計算機又采用不同的操作系統(tǒng)，如Unix和OpenVMS操作系統(tǒng)，組態(tài)的修改、編譯和下載非常煩雜緩慢，但較直觀。另外PROCONTROL-P型控制系統(tǒng)實際上是由P13和P14兩套完全不同的系統(tǒng)組合而成的，有兩套完全不同的硬件、軟件及組態(tài)工具。該系統(tǒng)雖然在人機接口方面有較大改觀，但由于系統(tǒng)太復雜，很難于學習掌握，增加了熱工維護人員的維護學習工作量。而新華公司的XPDS-400系統(tǒng)則具備了以上兩套系統(tǒng)的優(yōu)點，并摒棄了它們的一些缺點，它采用目前流行的以太網絡結構，以PC機作為工程師站，以WindowsNT為工作平臺，使系統(tǒng)看起來簡單明了。系統(tǒng)的開放程度較高，組態(tài)采用圖形方式，組態(tài)文件不用進行人工編譯在圖形方式修改完后可直接生效，且信號描述一律采用中文，人機接口非常友好。

2、系統(tǒng)兼容性靈活性的比較

INFI-90系統(tǒng)和PROCONTROL-P系統(tǒng)很難與其它系統(tǒng)進行連接，電廠外圍系統(tǒng)接入成本較高。特別是PROCONTROL-P系統(tǒng)，要想實現(xiàn)與它的接口非常之難、成本非常之高，系統(tǒng)靈活性極差，我廠MIS系統(tǒng)到目前都無法與之進行接口。而XDPS-400系統(tǒng)在兼容性方面優(yōu)點較突出，從底層設計上他們就進行了考慮，并留有多種流行的標準接口，使得系統(tǒng)內的文件和數據共享程度極高。在INFI-90和XPDS-400系統(tǒng)內直接增加或修改控制設備都不太難，但要在PROCONTROL-P系統(tǒng)內增加設備可不是一件簡單的工作，因此從系統(tǒng)靈活方面而言，PROCONTROL-P系統(tǒng)就差遠了。這三套系統(tǒng)都能提供一些數據報表，INFI-90的數據報表雖然不美觀但還實用；PROCONTROL-P系統(tǒng)只能提供一些固定的數據報表，靈活性太差；XDPS-400采用Office文件格式，它可以靈活地提供較為多樣的中文數據報表。

3、功能塊的比較

三套系統(tǒng)均采用功能模塊來實現(xiàn)設備的邏輯控制，然而功能塊的功能卻相差甚遠。INFI-90的功能塊有200多種，種類較為齊全，但用起來不直觀，功能較為簡單。大部分功能塊必須認真對照功能塊手冊對每一規(guī)格參數進行設置才能使用，組態(tài)圖的繪制只能通過命令行來進行，同時功能塊不能壓縮。

PROCONTROL-P系統(tǒng)在這些方面有所改進，它的功能塊一般功能較為強大，有許多專門用于電廠設備控制的功能塊，如對汽包水位進行補償修正的專用功能塊，這類功能塊對用戶來說就象一個黑匣子，知之甚少，但同時它又缺少一些較好的功能塊，如它沒有類似于INFI-90中SMIH預估器性質的功能塊，使得系統(tǒng)對過熱汽溫和再熱汽溫的控制難以得到大的改善。

XDPS-400中的功能塊雖然種類不算太多，但都較為實用，由于它采用了計算機圖形設計方式，使得組態(tài)圖的設計變得非常簡單明了，加之功能塊的參數選擇為在線方式，使得組態(tài)的調試非常方便。組態(tài)圖上的信號描述和功能塊的說明*次實現(xiàn)了漢化，大大減少了語言障礙，XDPS的組態(tài)圖更加適合中國國情。而且zui大的好處是它的組態(tài)軟件可以裝于任一臺PC機上進行離線組態(tài)，組態(tài)完了后就可以進行模擬仿真，在離線的情況下就可以看組態(tài)是否正確。在線組態(tài)也沒有編譯、交差參考等諸多手續(xù)，改完了即可直接生效。

三、系統(tǒng)分散度比較

XDPS-400系統(tǒng)、INFI-90系統(tǒng)及PROCONTROL-P中的P13系統(tǒng)為典型的主從模件控制系統(tǒng)，它們的集中度較高，所有的控制策略都集中在主模件內，所有的子模件必須在主模件的控制下才能正常工作，一旦主模件故障，由該主模件控制的所有設備都將失去控制。PROCONTROL-P中的P14系統(tǒng)則是典型的分散型控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)內模件不分主從，一律平等，由于分散度高，一塊功能模件的損壞對系統(tǒng)的影響較小，功能模件的驅動級接口部分與被控設備采用標準連接，在處理故障或解決問題時，較方便、快捷。

四、系統(tǒng)可靠性比較

XDPS-400系統(tǒng)采用雙DPU、雙網絡冗余結構，網絡中的結點通過交換機進行連接，交換機與交換機之間通過光纖連接，運行中某個結點通訊中斷不會影響其它結點的正常工作，無形中增加了系統(tǒng)的可靠性，INFI-90及PROCONTROL-P型控制系統(tǒng)雖然也采用了雙環(huán)冗余網絡結構，但由于它們都是采用同軸電纜的形式，單個結點的通訊中斷將造成整個環(huán)路的正常通訊。

五、系統(tǒng)的一體化程度的比較

INFI-90系統(tǒng)實現(xiàn)了對DAS、SCS、BMS、CCS、DEH/MEH等系統(tǒng)的一體化控制，PROCONTROL-P雖然也實現(xiàn)了同樣內容的控制，但它實際上是由兩套系統(tǒng)（P13和P14）來實現(xiàn)的。XDPS-400的一體化程度相對而言較高，它除了包括對以上這些系統(tǒng)的控制外還包括對電氣系統(tǒng)ECS、海水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、海水脫硫系統(tǒng)、高低旁路系統(tǒng)的控制，SOE功能也集成到了DCS系統(tǒng)內，不用另行購置SOE系統(tǒng)。通過通訊接口單元同時還能實現(xiàn)對全廠大部分外圍PLC系統(tǒng)如吹灰系統(tǒng)、電氣勵磁系統(tǒng)、爐膛四管泄露系統(tǒng)、空壓機系統(tǒng)等的監(jiān)視或控制。由于一體化程度的提高使得熱工人員只用面對同一人機界面，大大減輕了他們的工作量。

六、運行情況的比較

#5機組從開始調試到現(xiàn)在已運行了近半年，在這半年內應該說系統(tǒng)是相當穩(wěn)定的，到目前為止，還沒有出現(xiàn)過由于系統(tǒng)原因造成的跳機。系統(tǒng)內的模件也還比較穩(wěn)定，從2002年11月移交生產后我們僅更換了一塊數字量輸入模件。由于操作監(jiān)視畫面全部為中文描述，運行人員一般都能比較快地掌握該系統(tǒng)的特性。從運行和熱工人員的普遍反映來看大家還是比較認同這一系統(tǒng)的。

七、結束語

總體來說新華公司的XDPS-400系統(tǒng)在多方面具有一定的優(yōu)勢，特別是人機接口方面，具備簡單、實用、靈活、可靠、直觀、易學易懂、一體化程度高等優(yōu)點。但在系統(tǒng)資料方面還應向國外公司學習，應不斷加以完善改進。PROCONTROL-P控制系統(tǒng)由于系統(tǒng)結構復雜、一體化特性差、難于掌握等缺點將被市場淘汰它應屬過時的一代產品，INFI-90系統(tǒng)隨著電子技術的發(fā)展人機接口部分應會有所加強，系統(tǒng)的開放程度也將加大，但其備件價格太貴。

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