小机组采用分散型控制系统应注意问题

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摘要：针对江苏省内小机组使用分散型控制系统（DCS）中存在的问题，作者进行了分析并提出建议，以改善这种情形。
2000年以来，随着江苏以及华东电力供求关系的日趋紧张以及集中供热的需求，不少小容量热电机组纷纷兴建，近一段时间，笔者有机会参与一些小机组的启动前质量监督检查，从而了解到一些有关使用分散型控制系统存在的问题，归纳如下：
1、 新建小机组已经普遍采用分散型控制系统（DCS）做为热工控制仪表
由于分散型控制系统（DCS）已经大量应用于火电厂大机组的新建和改造工程，取得了骄人的成果和成熟的经验，使用分散型控制系统不仅可靠，在经济上可以接受，更重要的是大大提高了机组的安全、经济运行的能力和提升了电厂的技术水平。分散型控制系统（DCS）代替常规仪表成为火力发电厂主要的监控手段，已是不争的事实。
在这种背景下，新建的小火电机组采用分散型控制系统（DCS）做为电厂的控制系统，已经为小火电的业主接受。经了解，在建和将建小火电机组除个别外，大多采用分散型控制系统（DCS）。
2、 小电厂采用分散型控制系统（DCS）存在的问题
检查中发现，存在不少问题，主要为：
系统配置简单，个别机组设计使用一个主控制器做为锅炉及其辅机的控制器，实现所有控制功能包括DAS、SCS、MCS甚至FSSS的保护功能。使用一个主控制器做为汽机及其辅机的控制器实现包括DAS、SCS、MCS以及包括汽机紧急跳闸系统ETS的所有功能。尽管单个控制器的功能是强大的，但是这种硬件配置，使得计算机负荷率超标，经测试超过60%甚至70%。而且对主要开关量的控制周期远大于规范的要求。如提高开关量的运算速度将更加重控制器负荷率。
有的机组的分散型控制系统（DCS）没有使用不停电电源（UPS），机组保护电磁阀电源也不是不停电电源。
上述情况带来四个问题：
硬件配置对主要控制器不冗余；
控制器负荷率超标。
重要开关量控制速度达不到要求。
电源不符合要求。
这些都是违反有关分散型控制系统的设计和使用规范的。
3、 问题分析
小火电采用分散型控制系统往往有以下薄弱环节：
由于资金原因压缩了系统配置；
技术力量弱，不掌握分散型控制系统的深入的技术；
不适当地将所有控制、联锁、保护都设计到DCS之中；
未经正式的招投标程序，不能比较供货商的配置。
以上情况，具有一定代表性。尽管如此，业主并不了解情况，也不要求对分散型控制系统进行功能测试。
4、 建议和措施
针对小火电机组使用分散型控制系统（DCS）存在的问题，为防止出现重大的因为分散型控制系统（DCS）造成的事故，已经使用分散型控制系统（DCS）的小火电电车应该进行安全分析和整改。至少要做到以下几点：
分散型控制系统（DCS）的硬件配置、运算速率要要满足规范要求；
分散型控制系统（DCS）的电源要可靠，防止在全厂停电时保护失效的重大隐患；
建议：如果将DEH、ETS等要求快速运算的控制做进分散型控制系统（DCS）中，应充分考虑到它对快速性的要求。
以200MW机组的转子飞升试验数据为例，200MW机组的转子飞升时间为平均6秒，从发电机开关跳闸开始，如没有任何措施，只需要0．6秒就达到3300n/s的危急跳闸值，根据规程200MW机组油开关的动作时间应小于0.6秒，有关文件建议主汽门油动机关闭时间不大于0.4秒。因为从测得各种被检测参数超过跳闸值到主汽门关闭之间有多个延迟环节；至少包括仪表、计算机、继电器、油动机等。而且我们已经看到，主要的延迟环节在油动机，这种情况在仍然用机械调速系统的小机组更是如此，这样留给计算机的分析时间非常少，当初westinghous公司的DEH设计的保护运算周期为50ms，如果我们用分散型控制系统（DCS）做DEH、ETS的功能，就必需满足这个性能要求。
进口和国产分散型控制系统（DCS）用于快速运算的机制，有根据不同任务选择运算周期以及对不同任务赋予不同优先级的方法。针对各有关系统应进行分析，特别是考虑到在事故情况下的负荷率。
鉴于此，在没有把握的情况下，应将重要的联锁保护独立于分散型控制系统（DCS），以求安全可靠。