靖遠(yuǎn)第二發(fā)電公司4臺200 MW機組于1998-2001年相繼進行了熱控系統(tǒng)改造，采用橫河-西儀公司CENTUM-CS、CS-3000分散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)投運后提升了機組自動化控制水平，但經(jīng)過各種不同工況的檢驗，也暴露出在控制方式設(shè)計上存在許多不安全問題。
1 磨煤機保護聯(lián)鎖問題及改進
1.1 磨煤機保護聯(lián)鎖存在的問題
靖遠(yuǎn)第二發(fā)電公司200 MW機組鍋爐磨煤機采用FW公司D-10D型鋼球磨，該磨煤機出力大運行要求高，為此設(shè)置了12項聯(lián)鎖保護條件，而在這些條件中存在著以下問題：
(1) 為保護磨煤機耳軸大瓦不進粉造成軸瓦損壞及煤粉的外漏，設(shè)有密封風(fēng)壓低8 kPa聯(lián)動備用密封風(fēng)機，低6 kPa跳磨聯(lián)鎖。在實際運行中發(fā)現(xiàn)當(dāng)備用風(fēng)機聯(lián)動成功時，磨煤機卻仍然跳閘。
(2) 磨煤機耳軸溫度高或電機軸承溫度高跳磨聯(lián)鎖，由于保護信號來自熱電阻測量的模擬信號，極易因熱阻短路、開路故障、或外界干擾引起阻值突變等，反映出一個虛假溫度信號，造成保護誤動跳閘。
(3) 磨煤機順控邏輯中為保證設(shè)備安全，在磨停止后需聯(lián)開輔助風(fēng)、一次風(fēng)冷風(fēng)門、聯(lián)關(guān)熱風(fēng)門并開啟惰化蒸汽，進行磨內(nèi)蒸汽惰化，以防止磨煤機內(nèi)部發(fā)生爆燃，造成設(shè)備損壞。但在實際運行中，其執(zhí)行的依據(jù)PV=0(停止反饋)信號，由于6 kV開關(guān)切送電過程中要將二次插頭拔出，這就造成磨煤機停止信號消失。當(dāng)再次插入二次插頭，磨煤機停止信號恢復(fù)。信號的中斷--恢復(fù)造成聯(lián)鎖邏輯的再次執(zhí)行，使前面述及的風(fēng)門檔板誤動作。這在正常運行中將造成一次風(fēng)壓較大幅度的下降波動，影響到另一臺磨煤機的安全穩(wěn)定。如發(fā)現(xiàn)、調(diào)整不及時，將使運行磨煤機由于一次風(fēng)壓低保護動作而跳閘。
1.2 改進
針對以上問題，通過對密封風(fēng)系統(tǒng)全工況試驗，找到了風(fēng)壓建立的準(zhǔn)確時間，并對控制邏輯進行下述改進；
(1) 充分考慮風(fēng)機啟動帶負(fù)載的安全性，對備用聯(lián)動成功風(fēng)機入口檔板延時1 s開啟；對運行風(fēng)機入口檔板在跳閘后采用延時60 s關(guān)閉。因兩臺風(fēng)機出口設(shè)有機械自動切換檔板，在跳閘風(fēng)機完全停運后不會引起風(fēng)機倒轉(zhuǎn)，以此來縮短風(fēng)壓低保持的時間。
(2) 修改磨煤機風(fēng)壓低跳閘時間，增加12 s延時，以躲過風(fēng)機聯(lián)動成功后建立風(fēng)壓時間。
(3) 對于磨煤機耳軸溫度高或電機軸承溫度高跳磨誤動問題，考慮到溫度變化是一個連續(xù)的且在非事故情況下，其上升/下降幅度不會大于6 ℃/s的速率，所以采取如下軟件改進措施(見圖1)，以消除誤動。
VEL+、VEL-為測量信號上升、下降速率報警，設(shè)定為6 ℃/s，當(dāng)溫度變化速率超過此限值時，內(nèi)部測量儀表將報警，封鎖保護輸出信號。在測量信號正常后10 s自動恢復(fù)出口通道，確保溫度真正越限時保護能正確動作。IOP+、IOP-為開路、短路報警，當(dāng)出現(xiàn)此報警時，表明測量回路發(fā)生故障。如有越限信號，則為虛假信號，應(yīng)立即封鎖出口，以防誤動。
(4) 對磨煤機停止信號進行邏輯鎖定，杜絕由于開關(guān)插頭操作或接觸不良造成反復(fù)觸發(fā)，引起相關(guān)風(fēng)門檔板聯(lián)鎖啟動，如圖2所示。只有當(dāng)磨煤機停止?fàn)顟B(tài)消失，而運行狀態(tài)反饋信號來時，才能解除鎖定。
經(jīng)過以上改進，有效避免了磨煤機的保護聯(lián)鎖誤動、拒動事件，為機組安全穩(wěn)定提供了保障。
2 小型轉(zhuǎn)機的聯(lián)鎖問題及改進
2.1 小型轉(zhuǎn)機的聯(lián)鎖問題
受DCS開關(guān)量點數(shù)的限制，對380 V小轉(zhuǎn)機采用的是單狀態(tài)反饋，只引入了運行狀態(tài)，沒有停止?fàn)顟B(tài)。在轉(zhuǎn)機控制邏輯中設(shè)有轉(zhuǎn)機啟動失敗或跳閘后復(fù)位啟動指令的控制方式，利用指令與狀態(tài)的偏差報警ANS+(即指令在啟動位，而狀態(tài)在停止位，內(nèi)部軟開關(guān)儀表發(fā)ANS+報警)作為判斷跳閘、啟動失敗的依據(jù)。此設(shè)計看似合理，但在實際運行中由于單狀態(tài)反饋受現(xiàn)場設(shè)備信號可靠程度的影響，運行狀態(tài)接觸不良信號消失后，即被認(rèn)定為停止，而誤發(fā)一個停止的指令，造成轉(zhuǎn)機跳閘，使設(shè)備運行穩(wěn)定受到影響，甚至使事故擴大。
2.2 改進
(1) 取消380 V轉(zhuǎn)機反饋偏差報警、跳閘條件置位停指令的邏輯項，防止誤停設(shè)備。
(2) 對重要的風(fēng)機油泵、發(fā)電機冷卻水泵、射水泵、密封風(fēng)機等，為避免其ANS+報警引起備用聯(lián)動、聯(lián)鎖誤動，造成系統(tǒng)參數(shù)波動，增設(shè)停狀態(tài)反饋信號與ANS+報警共同確認(rèn)跳閘信號，以提高聯(lián)鎖動作的準(zhǔn)確可靠性。
3 開關(guān)量輸入卡安全可靠性的問題及改進
3.1 開關(guān)量輸入卡問題
靖遠(yuǎn)第二發(fā)電公司4臺200 MW機組于2001年全部完成DCS改造。其中SCS(順序控制系統(tǒng))、ECS(電氣控制系統(tǒng))功能主要完成的是開關(guān)量控制，每臺機組開關(guān)量點為760點左右，采用輸入卡件ADM11C型。該16通道輸入卡查詢電壓為4～5 V DC，在4臺機組中均多次發(fā)生信號采集點接觸電阻大或觸點不可靠，致使DCS因數(shù)據(jù)采集不能準(zhǔn)確反映設(shè)備運行狀況而跳閘、備用誤聯(lián)動，甚至影響到順控及聯(lián)鎖的正確可靠執(zhí)行。
此外，由于ADM11C卡查詢電壓低，在現(xiàn)場抗沖擊性能較弱，極易因強感應(yīng)電干擾沖擊或線路接地情況而使相應(yīng)點損壞，甚至使整塊卡不能使用。
3.2 改進
以前曾對問題較為突出的個別點加裝了隔離繼電器，起到了防范作用，但不能解決所有問題。在充分對DCS繼電器柜電源配置、容量及安裝空間進行計算研究后，采用了以下方案：
(1) 每面繼電器柜對應(yīng)加裝由微型繼電器制作而成的隔離繼電器板。此繼電器板采用印刷電路板完成，利用現(xiàn)輸入卡端子板，不改變原電纜接線，增設(shè)預(yù)制電纜連接現(xiàn)場至隔離繼電器信號，以此阻斷強電干擾沖擊的可能。
(2) 繼電器板采用本柜24 V冗余特性電源作為工作電源，從而達(dá)到提高查詢電壓和可靠性的目的。至現(xiàn)場采集電壓上升為24 V DC。
(3) 設(shè)置每塊繼電器板的掉電報警信號，使任一隔離板掉電均可發(fā)出光字信號，向操作人員提示。
采取上述措施后，不僅提高了設(shè)備自身的安全，也保證了DCS系統(tǒng)順控、保護聯(lián)鎖的正確可靠運行。
4 給水泵輔助油泵邏輯問題及改進
4.1 給水泵輔助油泵邏輯問題
(1) 給水泵輔助油泵在給水泵順控步序、聯(lián)鎖邏輯中，設(shè)計有給水泵投備用自動聯(lián)啟動輔助油泵，解除備用則自動聯(lián)停油泵邏輯項。但在實際運行的非正常工況下，與運行緊急情況下的操作有不協(xié)調(diào)的問題。表現(xiàn)在給水泵事故聯(lián)動或緊急啟動時，由于給水泵啟動指令發(fā)出則復(fù)歸本身備用標(biāo)志。在沒有啟動成功情況下，邏輯判斷給水泵回路故障，便動作聯(lián)跳油泵。而輔助油泵一旦跳閘，要想通過后備手段緊急重合一次，必須重新啟動輔助油泵，這在事故處理上耽誤時間較長。
(2) 給水泵再循環(huán)門也有與輔助油泵相同的問題。解備聯(lián)關(guān)，投備聯(lián)開。因而再循環(huán)門的狀態(tài)作為閉鎖條件也影響到給水泵的緊急啟動。
4.2 改進
鑒于以上原因，經(jīng)綜合考慮各種因素后對輔助油泵控制邏輯進行修改：取消給水泵解備聯(lián)停油泵邏輯、再循環(huán)門解備聯(lián)關(guān)條件；保留投備自動聯(lián)啟油泵，投備聯(lián)開再循環(huán)門設(shè)置，從而達(dá)到了控制方式適應(yīng)事故處理的目的。
5 引風(fēng)機油站的控制問題及改進
5.1 引風(fēng)機油站的控制問題
引風(fēng)機油站的運行極不穩(wěn)定，由于油泵采用交流控制回路，其控制電源取自動力電源A相，這樣就造成許多問題的發(fā)生：
(1) 交流電源本身易因接地等原因造成掉電，作為控制電源安全性不是很高，一般使用機組不停電電源或UPS(不停電電源裝置)電源作為重要設(shè)備控制電源。而油站控制電源使用動力電源A相，就地取材，忽視了現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，漏水、漏油等能引起電源接地，易造成設(shè)備安全事故，給油站穩(wěn)定帶來隱患，進而影響到引風(fēng)機運行。
(2) 380 V動力電源受系統(tǒng)沖擊或廠用電"備自投"切換影響，電源瞬間斷電，造成油泵控制返回，其時間大約2～3 s。這本是極為常見的電氣聯(lián)動切換現(xiàn)象，而對引風(fēng)機油泵控制來說，無疑是災(zāi)難的發(fā)生。因為轉(zhuǎn)機采用交流控制，是以啟動、停止兩接點在DCS驅(qū)動繼電器出口相串聯(lián)來實現(xiàn)的。動力接觸器靠自保持接點維持運行，一旦控制掉電，接觸器返回后將無法使電動機在來電后自啟動。從而引起連鎖反應(yīng)，造成風(fēng)機跳閘等大面積事故發(fā)生。
(3) DCS對油泵的控制反饋信號為單狀態(tài)，即不是運行狀態(tài)，就判斷為停止。這與第2節(jié)問題相似，不同的是狀態(tài)的接觸不可靠，造成DCS判斷為設(shè)備跳閘，頻繁引起油泵誤聯(lián)動。
5.2 改進
(1) 對控制系統(tǒng)進行改造。變交流控制方式為直流控制方式，DCS對油站的控制操作改為兩常開接點控制合閘跳閘繼電器形式。合閘繼電器因具有失電延時返回特性，從而可有效防范交流控制電源瞬間切換消失，引起油泵停運不能自啟動的問題。
(2) 至DCS的油壓信號改為UPS不停電電源進行擴展輸入，并設(shè)計安裝于電子間，改善工作環(huán)境質(zhì)量，使信號可靠性得到加強。
(3) DCS中油泵控制功能塊SIO-12單入雙出型，改選用SIO-22雙入雙出型，I/O模件定義增加一開關(guān)量輸入信號，使油泵控制完善，反饋狀態(tài)更為確切。同時修改跳閘聯(lián)動邏輯，變"運行"的"非"信號啟動聯(lián)動邏輯為：運行狀態(tài)故障"ANS+"報警加"停狀態(tài)"證實判斷為跳閘，再行聯(lián)動備用，從而使由于一次設(shè)備原因引起的油泵誤聯(lián)得以杜絕。
6 結(jié) 論
靖遠(yuǎn)第二發(fā)電公司對DCS系統(tǒng)不斷地進行完善優(yōu)化，并在聯(lián)鎖保護方面，進行了大量的現(xiàn)場適應(yīng)性、可靠性改進，解決了控制存在的事故隱患，穩(wěn)定了設(shè)備運行，終使DCS更加適應(yīng)設(shè)備控制、運行、事故處理需要，從而使分散控制技術(shù)在應(yīng)用上更加成熟。
