机组热控系统改造经验
1改造前热控系统的状况
华能南京电厂两台机组都是从前苏联圈套引进的320MW超临界直流燃煤发电机组,锅炉型号为ⅡⅡ-1000-25-545KT,制粉系统中储式,汽机型号为K-320-23.5-4,配一台负荷汽泵和一台65%负荷汽泵。
机组的热控系统，自动化水平较低，中间环节多，逻辑控制部件不仅种类繁多，而且数量也非常庞大；元器件工作时受黄金温度影响较大，调节品质比较差。控制系统的功能不易升级或扩展；备品备件匮乏，价格昂贵。因此，原控制系统已经严重影响到机组的安全稳定运行状况。经过招标，决定采用北京日立控制系统有限公司提供的HIACS-5000M分散控制系统（DCS），由电厂、东北电力科学研究院、北京日立公司、西安热工研究院共同承担该项改造人物。
2系统改造原则
为减少改造的投资和工作量，在充分消化吸收原系统设计经验的基础上，尽量利用原有长电缆和部分电缆转接的方式，将原部分机柜作为中间端子柜使用。控制策略立足于原设计，同时要求控制逻辑的组态要充分体现出改造后的先进性，提高机组的自动化水平，减轻运行人员的工作强度；并保留出现重大故障时必须的安全操作后备手段。
改造后，要全面实现原控制系统的所有功能。拆除原保护、连锁及调节用的机柜，保留就地变送器及执行机构，采用部分进口变送器和执行机构装置换一些重要的模拟量测点和自动调节机构。原发电机线圈、铁心温度巡测装置改为远程数据采集与DCS通信方式；重新设计并更换集控制室表盘，电气系统的开关、报警、控制方式不变、但部分电气控制纳入新系统中。
3HIACS-5000M系统简介
HIACS-5000M分散控制系统由7台操作员站（POC——processoperationcontrolststion）、1台工程师工作站（EWS——engineerworkingststion）、1台历史数据站（HDS——historicaldatastation）、3台激光打印机（PRS——printerrecordstation）、2台大屏幕显示屏组成。POC，EWS，HDS通过的网络接入设备LanBox连接到高速光纤环网FDDI上，网络的传输速度为100Mbit/s，并通过路由器与电厂管理信息系统（MIS）连接。
整个控制系统按生产工艺流程划分为多个子系统，由16个R600C控制器完成人物。R600C控制器是该系统中的基本控制器，有冗余双CPU与I/O摸板共同构成了高性能控制器。其CPU采用32位RISC高速处理器，主频为100MHz。16个R600C控制器功能划分为：汽机转速控制（OPC），自启动控制（AUT），机组保护（BTS），甲侧风烟系统（FDA），乙侧风烟系统（FDB），下层燃料系统（BMB），协调系统（CCS），上层燃料系统（BMA），制粉系统（MIL），减温水系统（STM），除氧给水系统（FWP）旁路、加热器系统（HBP），油，凝结水、除盐水系统（AUA），闭冷水，真空。法兰，轴加热系统（AUB），2个数据采集站（DAA）。
POC的软件系统分为应用软件和系统软件。POC应用软件又分为离线组态工具和在线运行程序。组态工具包括数据库、系统画面、图素、报表、设备操作端等组态。在线运行软件包括机组状态，设备、参数显示，报警显示，SOE，事故追忆，设备操作和打印等一系列必备功能。
系统组态软件具有以下功能：①监视功能，可对控制逻辑、趋势等进行在线监视，也可对有关控制参数进行在线调整和仿真；②编程功能，提供控制逻辑的编程组态、程序编译、PI／O逻辑，③程序维护，逻辑程序下装、控制器状态显示和变更等；④系统登录，相关于程序的登录、系统构成设定、TASK登录、传送连接表设定等；⑤功能管理，双重化控制器的生成等。
4改造后的系统功能
DCS完成的主要控制功能包括：锅炉炉膛安全监控、顺序控制、协调控制、模拟调节控制、电液调节、数据采集等。
锅炉炉膛安全监控系统包括炉膛吹扫、MFT(mainfueltrip)、降负荷至65％和30％保护、油泄漏试验、燃料允许、安全门控制等内容。对于原控制系统的触发MFT的条件以及控制逻辑保留原设计，并在此基础上增加了锅炉失去所有蝴料保护。汽机保护按功能分为机组保护、停机保护、65％保护、30％保护、停电与汽动给水泵保护、加热0S水位高保护等。结合机组TSI改造增加了机组轴振、瓦振保护。
在顺序控制系统组态设计过程中，除保留原设计的联锁以外，将重点放在主要设备的功能组和成组操作的功能设计上。锅炉部分重要辅机、制粉系统、油枪与给粉机等重要设备启动／停止都设计了功能组；另外一些启动与调节过程，如锅炉上水准备、燃油泄漏试验、甲、乙侧升降负荷自动投／切给粉机等，也设计了功能组。
机组协调控制系统和模拟闭环子控制系统共计91个调节回路，其中包括：单元机组控制、给水控制、燃料控制、送风控制、引风控制、一次风箱压力控制、加热器水位控制等回路。
本次改造中的DEH部分立足于原设计，达到符合规程要求、做好功放接口、提高自动化程度的要求，比原系统增加了切分、反切分、ATC功能。在电调方式下共设计8种工况：转速、阀位、功率、保压1(包含RB)、保压2、切分、反切分、协调，其中的切分、反切分工况是新增加的工况。在功能上，增加了ATC、一次调频、寓线阀门试验等功能，根据机组的运行特点，进一步完善了机组RB、机组防超速、在线阀门活动试验等功能；在DEH的保护功能方面，设计了当发生103％，110％和114％超速或甩负荷时的预譬保护功能。
DAS系统的在线功能包括操作人员所有能够进行的画面调用、操作、报警及打印等功能。其各项功能的划分主要表现在以下方面：画面显示、CRT操作，报警监视，趋势显示，成组显示，一览显示和打印，事故追忆，打印请求、历史趋势、历史数据显示与打印，操作员操作记录，硬拷贝，打印机的任务切换，性能指标计算。
经济技术指标计算是本次DAS功能改造的重点项目，特别是在目前电力工业实行竞价上网的形势下，对降低电力生产成本、提高竞价上网的竞争能力具有十分重要的意义。其计算结果作为我厂经济指标考核的依据。系统配有灵活的计算管理软件，主要有以下功能；①提供性能计算的设计值与实际计算值相比较，得出偏差及其对热耗率、煤耗的影响，运行人员可对显示的结果进行分析，使机组运行于zui佳状态；②由锅炉热效率、汽轮发电机循环综合热效率及厂用电消耗计算得出的机组净热耗率；③用输入—输出方法计算汽轮发电机控个循环性能，所获得的数据与主汽温度、压力及排汽压力等偏差进行校正：④用焙降的方法计算汽轮机效率，同时给出高压缸、中压缸和低压缸的效率，⑤用输入—输出和热量损失的办法计算锅炉效率，并列出可控热量损失量和非可控热量损失量，⑥用端差及逼近法，计算给水加热器效率，⑦用“热交换协会标准(HEIS)”提供的凝汽器清洁系数计算凝汽器效率；⑧用能力平衡原理计算空气预热器效率；⑨用主、再蒸汽温度，主汽进汽压力、凝汽器压力、给水温度、各加热器出口水温、端差、过冷却度、过剩空气等偏差，计算热效率与额定热效率的偏差，并计算偏差所引起的费用。
5系统的运行情况
1号机组DCS改造后，其可控性、可靠性、经济性较改造前有了很大程度的提高。机组的主保护投入率一直维持在100％，自动投入率维持在95％左右。恢复投用了以前一直解除的“降负荷至65％保护”，并已经利用调停的机会进行了试验，动态过程完全无须运行人员干预，能够平稳降负荷：通过测点和执行机构的更换，投用了以前从未投入的送、引风自动功能，目前投运情况良好；CCS与各功能组基本能够保证机组在协调工况时，变化范围为180MW一310MW，机组各参数稳定平滑变化，无须过多的操作与干预。新增的自动增／减给粉机功能组能够保证机组在AGC工况时，变化范围为180MW～310MW，无须运行人员投／切给粉机。
