中外合資合肥*二發(fā)電廠2×350MW機(jī)組，主體工程通過(guò)國(guó)際招標(biāo)由德國(guó)ABB公司總承包。鍋爐由哈爾濱鍋爐廠制造，汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)均由ABB生產(chǎn)，DCS控制系統(tǒng)采用ABB公司的Procontrol P集散控制系統(tǒng)。

    Procontrol P是ABB公司推出的集散控制系統(tǒng)，它是數(shù)字式過(guò)程控制系統(tǒng)(DCS)，是PRO（cess）－過(guò)程、Control－控制和P(rogrammable)－可編程的組合縮寫(xiě)。Procontrol P系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)：

    (1) 技術(shù)性能：*顯著的區(qū)別于其它DCS控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，就是每個(gè)工作站并沒(méi)有集中的CPU控制單元，而是將控制邏輯分散到不同的模件之中，每塊模件都能具有CPU單元，能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)的控制，系統(tǒng)具有的信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)視功能和開(kāi)關(guān)量控制、模擬量控制、工廠管理、保護(hù)、操作員監(jiān)視和控制功能等都是分散到不同的各個(gè)模件之中，所以Procontrol P控制系統(tǒng)具有較為嚴(yán)格意義的分散控制；

    (2) 可靠性、經(jīng)濟(jì)性和有效性：控制系統(tǒng)中主要過(guò)程以冗余方式配置，對(duì)隔離輸入、隔離處理和隔離輸出做備份處理；

    1 Procontrol P 集散控制系統(tǒng)的組成

    1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖及硬件組成

    Procontrol P是由過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)和管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)組成的兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)集散控制系統(tǒng)。過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用冗余的光纖通信FDDI（Fibre  Distributed  Data Interface）總線，各個(gè)過(guò)程站連在FDDI總線上，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。過(guò)程站通過(guò)總線與各個(gè)管理工作站交換信息。管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用的是以太網(wǎng)，網(wǎng)上掛有服務(wù)器、工作站、打印機(jī)等設(shè)備。服務(wù)器和工作站協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的監(jiān)視、控制、報(bào)警、信息的管理和維護(hù)工作。

圖1 Procontrol P控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

    1.2 EDS(Engineering Documentation and Service)系統(tǒng)

    EDS工程、文件和服務(wù)系統(tǒng)。EDS系統(tǒng)生成與編輯控制功能圖，描述模件所實(shí)現(xiàn)的功能；將維護(hù)測(cè)量與驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中；打印功能圖和文件。

    1.3 PDDS(Programming、Diagnosis and Display System)系統(tǒng)

    PDDS編程、診斷和顯示系統(tǒng)：用來(lái)設(shè)定、修改、試驗(yàn)和顯示二進(jìn)制、模擬量控制結(jié)構(gòu)和分配列表；設(shè)定參數(shù)和限制值；顯示當(dāng)前信號(hào)值；模擬信號(hào)、故障診斷、對(duì)EPROM進(jìn)行編程等，PDDS還能通過(guò)總線下載由EDS創(chuàng)建的所有列表到模件。

    1.4 CDS（Control Diagnosis System）系統(tǒng)

    CDS控制診斷系統(tǒng)：CDS自動(dòng)為已連接的Procontrol-P系統(tǒng)提供進(jìn)行配置，它收集控制系統(tǒng)的所有診斷信息并提供系統(tǒng)狀況、診斷圖象的顯示，例如：CDS可以診斷模件的工作狀態(tài)，并提示各種診斷信息。還可以調(diào)用幫助文本獲得消除各種故障的建議。

    1.5 PMS(Plant Management System)系統(tǒng)

    PMS電站管理系統(tǒng)：具有采集總線數(shù)據(jù)、過(guò)程信息調(diào)用存檔、過(guò)程分析、應(yīng)用性能計(jì)算等功能。

    1.6 POS（Process Operator Station）站

    POS過(guò)程操作員操作站：主要目的是過(guò)程控制，另外還有采集、記錄、存檔和顯示、拷貝等功能。

    1.7 MMI(Man Machine Interface)人機(jī)接口。

    MMI人機(jī)接口：是電廠過(guò)程監(jiān)視和控制的有效工具，MMI遵循了使用總貌來(lái)監(jiān)視過(guò)程；在模擬圖上監(jiān)視和控制當(dāng)前狀態(tài)，對(duì)任何活動(dòng)進(jìn)行在線確認(rèn)；以及快速定位，對(duì)提供的信息給出相關(guān)的說(shuō)明，對(duì)可能發(fā)生的臨界狀態(tài)的點(diǎn)顯示其趨勢(shì)和報(bào)警。

    2 主要過(guò)程控制系統(tǒng)

    2.1 鍋爐保護(hù)系統(tǒng)

    合肥*二發(fā)電廠鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠制造的自然循環(huán)汽包爐，制粉系統(tǒng)有三臺(tái)美國(guó)進(jìn)口雙進(jìn)雙出SVEDALA直吹式鋼球磨。鍋爐保護(hù)系統(tǒng)主要功能有：爐膛吹掃、油燃燒器管理、煤燃燒器管理、火焰檢測(cè)、主燃料跳閘（MFT）、減負(fù)荷（R.B）控制、聯(lián)鎖與報(bào)警等，其中主燃料MFT由18個(gè)條件組成：⑴兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)全停；⑵兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)全停；⑶MFT緊急跳閘按鈕按下；⑷汽包水位低；⑸汽包水位高；⑹爐膛壓力低；⑺爐膛壓力高；⑻總風(fēng)量小于25％；⑼全爐膛無(wú)火；⑽失去主燃料；⑾油燃燒器兩臺(tái)點(diǎn)火失??；⑿失去火檢冷卻風(fēng)；⒀汽輪機(jī)緊急跳閘；⒁失去所有給水泵；⒂只有煤層運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)全停；⒃過(guò)熱汽溫高；⒄再熱汽溫高；⒅再熱器失去保護(hù)動(dòng)作。這些條件中任一滿足就觸發(fā)MFT動(dòng)作，MFT動(dòng)作后出原因指示，指示導(dǎo)致MFT的根本原因，同時(shí)封鎖其它隨后跳閘信號(hào)條件，出條件只有在爐膛吹掃完成時(shí)才被復(fù)位。鍋爐保護(hù)采用三通道保護(hù)，信號(hào)的采集和命令的輸出都采用三取二，三通道中有兩個(gè)通道MFT動(dòng)作，鍋爐就發(fā)出MFT動(dòng)作。

    鍋爐保護(hù)系統(tǒng)是做為DCS系統(tǒng)的一部分,在Procontrol P中鍋爐保護(hù)是由Procontrol  PF來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這里的“F”是“FAIL－SAFE”的簡(jiǎn)寫(xiě)，表示失電**的意思。該保護(hù)采用“反邏輯”設(shè)計(jì)，正常運(yùn)行時(shí)所監(jiān)控的設(shè)備接點(diǎn)閉合，產(chǎn)生邏輯“1”信號(hào)，動(dòng)作設(shè)備得電打開(kāi)；故障時(shí)所監(jiān)控的設(shè)備接點(diǎn)打開(kāi)，產(chǎn)生邏輯“0”，保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作設(shè)備失電關(guān)閉，鍋爐跳閘。這種設(shè)計(jì)使系統(tǒng)在失電時(shí)，鍋爐保護(hù)跳閘，保證機(jī)組的**性。

    鍋爐保護(hù)系統(tǒng)的硬件組成及功能：

    鍋爐保護(hù)系統(tǒng)采用“三取二”邏輯，從每個(gè)信號(hào)的采集、邏輯判斷、到跳閘出口均為“三取二”。保護(hù)柜由CHE01、CHE02和CHE03柜組成。每個(gè)保護(hù)柜都由兩塊通信模件88TK50與系統(tǒng)總線連結(jié)，進(jìn)而與另兩個(gè)保護(hù)柜及整個(gè)電廠監(jiān)控系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信號(hào)的相互傳遞。每個(gè)保護(hù)控制柜內(nèi)主要有以下模件組成：

    (1) 83SR04／1411 

    起保護(hù)邏輯組成、保護(hù)自檢、狀態(tài)反饋及命令輸出等作用。它在功能上分3個(gè)功能塊：SRA用于開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入、輸出；SRV用來(lái)組成保護(hù)邏輯；SRU用于自檢。

    (2) 81EA04／R1210 

    是用于模擬量信號(hào)的采集，輸入通道由高阻儀用放大器形成并用400阻抗相互隔離。在模件中每一個(gè)輸入用50電阻將輸入電流轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)隔離放大器連接到多路放大器或者將16路經(jīng)隔離放大的信號(hào)儀次送到輸入放大器，放大后由模／數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，*后以電報(bào)形式經(jīng)站總線傳送到系統(tǒng)總線，供各監(jiān)控部分取用。

    (3) 89XV01／R0100 

    是電源模件，給模擬量采集信號(hào)供電。

    (4) 81AR01／R0100 

    是繼電器模件，以硬接線方式輸出保護(hù)信號(hào)。

    2.2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

    機(jī)組正常運(yùn)行方式有協(xié)調(diào)汽機(jī)跟隨、協(xié)調(diào)鍋爐跟隨、汽機(jī)跟隨、鍋爐跟隨四種方式，一般情況下采用協(xié)調(diào)鍋爐跟隨方式。

圖2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)框圖

    (1) 協(xié)調(diào)汽機(jī)跟隨方式：機(jī)組負(fù)荷要求的前饋信號(hào)同時(shí)送到鍋爐燃燒設(shè)定值和汽機(jī)主汽壓力設(shè)定，使二者處于嚴(yán)格協(xié)調(diào)之中。機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)過(guò)負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型，做為負(fù)荷控制器設(shè)定點(diǎn)，負(fù)荷控制器加上負(fù)荷前饋信號(hào)指令到鍋爐主控，由鍋爐燃燒控制負(fù)荷；遠(yuǎn)方指令經(jīng)過(guò)主汽壓力動(dòng)態(tài)模型到汽機(jī)壓力控制器，由TURBOTROL－6（TT－6）中的壓力控制器控制汽輪機(jī)進(jìn)口調(diào)閥控制主汽壓力。

    (2) 協(xié)調(diào)鍋爐跟隨方式：機(jī)組負(fù)荷指令經(jīng)過(guò)負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型到汽機(jī)負(fù)荷控制器，由汽機(jī)控制機(jī)組負(fù)荷；機(jī)組負(fù)荷指令同時(shí)經(jīng)過(guò)壓力動(dòng)態(tài)模型，做為壓力控制器設(shè)定點(diǎn)，壓力控制器輸出指令加上負(fù)荷指令前饋信號(hào)送到鍋爐主控，由鍋爐燃燒控制主汽壓力。

    (3) 汽機(jī)跟隨方式：由TURBOTROL－6（TT－6）中的初始?jí)毫刂破骺刂破啓C(jī)進(jìn)口調(diào)閥，以保持所要求的主汽壓力。壓力設(shè)定值等于切換到“汽機(jī)跟隨”方式之前的實(shí)際主汽壓力，此后該設(shè)定值可由操作員在汽機(jī)壓力手動(dòng)設(shè)定站上進(jìn)行設(shè)定。

    (4) 鍋爐跟隨方式：鍋爐指令由UCS中主汽壓力控制器確定，其設(shè)定值由操作員在POS站上手動(dòng)設(shè)定，由TURBOTROL－6（TT－6）中的壓力控制器控制汽輪機(jī)進(jìn)口調(diào)閥，以保持所要求的所需要的負(fù)荷，電量負(fù)荷設(shè)定值也是由運(yùn)行人員進(jìn)行手動(dòng)設(shè)定的。是一種鍋爐調(diào)壓、汽機(jī)調(diào)功的傳統(tǒng)方式。其中汽機(jī)和鍋爐控制器是相互獨(dú)立工作，協(xié)調(diào)工作由運(yùn)行人員來(lái)完成。

    2.3 汽機(jī)控制系統(tǒng)

    汽輪機(jī)控制器Turbotrol 6是ABB公司電子控制器系統(tǒng)的*新產(chǎn)品，采用模塊化原理，實(shí)現(xiàn)冗余，具有控制方式根據(jù)運(yùn)行條件自動(dòng)切換，自動(dòng)升速和加負(fù)荷，干擾時(shí)自動(dòng)限制作用以及熱應(yīng)力的計(jì)算等功能。Turbotrol 6由以下四個(gè)主要模塊組成：基本控制器、自動(dòng)控制器、閥門(mén)定位器和標(biāo)準(zhǔn)化的接口。

    兩個(gè)基本控制器是設(shè)計(jì)用于手動(dòng)操作。它們含有汽輪機(jī)的**手動(dòng)操作所需的全部功能。主要的設(shè)定點(diǎn)為轉(zhuǎn)速及閥門(mén)開(kāi)啟位置可以手動(dòng)設(shè)定，而在正常運(yùn)行中這些設(shè)定點(diǎn)是由自動(dòng)控制器給出的。兩個(gè)基本控制器的結(jié)構(gòu)完全相同。只需一個(gè)供汽輪機(jī)運(yùn)行，而另一個(gè)備用。如控制器在運(yùn)行中失效，備用控制器作用，這時(shí)可以對(duì)有故障的控制器進(jìn)行修理，而無(wú)需停運(yùn)汽輪機(jī)。在自動(dòng)控制器功能有干擾時(shí)，控制可以平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移給基本控制器，基本控制器繼續(xù)**地控制汽輪機(jī)運(yùn)行?；究刂破髦饕梢晦D(zhuǎn)速控制器和閥位控制器組成。

    自動(dòng)控制器是一個(gè)較高層次的控制器。設(shè)計(jì)用于程序自動(dòng)升速、自動(dòng)加減負(fù)荷、初始蒸汽壓力控制、負(fù)荷控制、協(xié)調(diào)的負(fù)荷控制等功能。自動(dòng)控制器主要是由一升速程序和一負(fù)荷程序組成。來(lái)自升速程序的轉(zhuǎn)速設(shè)定點(diǎn)被直接送往基本控制器。而來(lái)自負(fù)荷程序的負(fù)荷設(shè)定點(diǎn)在送往基本控制器前要受限制器的*低輸出限制。如接通了它們中的一個(gè)，疊加的控制器以同一路徑作用并超越負(fù)荷程序。

    3 結(jié)論

    以上各主要系統(tǒng)經(jīng)過(guò)ABB專(zhuān)家的反復(fù)調(diào)試、優(yōu)化，性能都已達(dá)標(biāo)。經(jīng)過(guò)合肥二電廠儀控人員的消化吸收，對(duì)各系統(tǒng)也有了比較深入的了解，在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)過(guò)不斷的完善，這些控制系統(tǒng)已更加**可靠。