申请/专利权人：国电龙源电力技术工程有限责任公司

申请日：2018-05-14

公开（公告）日：2020-10-02

公开（公告）号：CN108490906B

主分类号：G05B19/418(20060101)

分类号：G05B19/418(20060101)

优先权：["20170512 CN 2017103340225"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.02#授权;2018.09.28#实质审查的生效;2018.09.04#公开

摘要：本发明提供了一种把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法，其包括检查火力发电厂运行规程是否符合预设火力发电厂运行规程；若是，则按照火力发电厂运行规程在原DCS功能组基础上配置全机组自动启停的功能组软件结构，在功能组软件结构中设备、装置和由设备和装置组成的工艺系统在启停操作中均通过机组功能总组、功能组、功能子组程序和单个设备操作程序控制和监视完成；在DCS二进制顺序逻辑控制基础上，投入模拟量控制装置、监视保护和控制装置与功能组和功能子组组建启停控制驱动程序；在管理功能范围上，由上而下依次为机组功能总组、功能组、功能子组和单个设备或装置。本发明能有效缩短一键启动时间，从目前的两小时缩短到1.5小时。

主权项：1.一种把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，检查火力发电厂运行规程是否符合预设火力发电厂运行规程；S2，若是，则按照所述火力发电厂运行规程在原DCS功能组基础上配置全机组自动启停的功能组软件结构，在所述功能组软件结构中：任何火力发电厂运行所涉及的设备、装置和由所述设备和装置组成的工艺系统在启停操作中均通过机组功能总组、功能组、功能子组程序以及单个设备或装置操作程序控制和监视完成；S3，在DCS二进制顺序逻辑控制基础上，投入模拟量控制装置、监视保护和控制装置与所述功能组或所述功能子组组建启停控制驱动程序；其中，在所述功能组软件结构的管理功能范围上，由上而下依次为机组功能总组、功能组、功能子组以及单个设备或装置；S4，若设备或装置的启停顺序为并列时，则先由用户选择启停对象，然后由自动选择系统完成；其中，所述自动选择系统启动或停止启停所述启停对象的功能子组程序，所述功能子组程序根据工艺要求顺序地启停相应设备；所述全机组自动启停的功能组软件结构通过对原DCS平台提供的组态工具进行组态完成；该功能组软件结构是在原DCS开关量顺序控制系统的局部分散结构基础上发展来的，在软件程序结构级别上仅增加了一级机组功能总组；机组功能总组包含若干个功能组程序的驱动级，若干个功能组程序的驱动级按照单元火电机组工艺系统逐个顺序启停各自功能组，功能组程序负责发电工艺中的一些由多个相同设备组成的工艺子系统；加入的只是接受APS各上层软件结构的开关量指令的驱动程序，由驱动程序再连接受控的模拟量控制、第三方提供监视保护和控制装置。

全文数据：把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法技术领域[0001]本发明涉及火力发电单兀机组的DCSDistributedControlSystem，分散控制系统技术领域，特别涉及一种把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法。背景技术[0002]目前，电网面貌己焕然一新，水电、核电、风电的比例大大提高，火力发电厂机组单机容量和自动化水平大大提高，早已担负起电网调峰的艰巨任务。[0003]机组启停调峰是不可避免的事实，机组自起停控制功能将最大限度的减少操作员的劳动强度，提高启停过程的可靠性，使机组在最优化启动参数下度过最严峻的变工况环境，缩短启动时间，减小设备的寿命损耗，节能减排。建设电网燃煤大机组出色的调峰环境也是建设智能电网的基本要求。[0004]以往，基于以下情况，普遍认为对于在DCS中实现机组自起停功能是困难的：[0005]在设计阶段就要为机组自起停功能考虑全部取消手动操纵截门，实现全部远方自动。在机组的设计阶段，就要求各专业人员参与编制高水平的运行规程，作为热控专业人员设计逻辑软件的依据。自起停要求模拟量调节器随调节设备的投入而早期投入，目前的系统或调节器不能适应。调试工作量大，时间长。机组设计水平不足，对于不经常启停的机组，大量的改造投入经济上可能得不偿失。由于历史和观念等问题，除极个别机组外，绝大多数DCS控制的大型火电机组均未设计机组自起停功能。机组的启停一般设计为由值长协调电气、锅炉、汽机和化学等不同专业操作员，根据运行规程规定逐一手动启动DCS软件技术规范规定的各顺序控制功能子组或单独可远方操作或就地操作的独立某系统设备完成。[0006]对目前机组DCS关量顺序控制的技术状况可以通过后附的DCS技术规范要求了解。[0007]由对DCS顺序控制的技术要求看，对DCS软件都没有要求顺序自动启停的功能，但基础技术要求完整、详细。并且己有大量机组设计、施工、调试和运行的经验。在己有的技术基础上，经过努力是可以规范设计方法实现新建DCS控制机组的机组自起停功能或对在运机组通过技术改造实现机组自起停功能的。[0008]火力发电工艺是一个把燃料中的化学能通过燃烧，加热工质，再使了蓄了热的工质膨胀，产生机械能并带动发电机发电的冗长工艺过程。过程中的可以独立提供某种基础功能的设备、及由其根据需要组成的装置、子系统和系统要通过各自的操作、监视、保护和调节等控制设备和手段把他们逐一地从某种停机状态启动起来，并严格地按给定参数过渡到按调度指令发电状态（目标状态），并长期严格跟随这一指令，调度发出停机指令，并彻底执行。[0009]发电机组的机组自启停控制系统APSAutomaticProcedureSystem是一个在无人干涉的情况下，按全面、严格和复杂的条件把发电工艺系统设备投入运行，使其进入目标状态的机组自动控制系统。它执行中的发电工艺系统状态实际上是一个人为设计的可控的发电工艺系统变工况的过程流。先前完成的状态可称之为上游，接续的状态称之为下游。[0010]任何设备、装置和系统都没有100%的可靠性，工艺系统某部分，控制系统的某部分或某阶段都可能失效，因此，上述工艺过程流不仅可以由APS的自动指令实现，还应能全部通过同时设计的手动操作器逐一地或与局部范围的自动指令交替执行实现。因此要求APS要有能在任何工艺过程流状态下接受保护指令而停止，并过渡到设计指定的上游稳定状态;并发出信号通知操作员处理后等待;还应能相应此后操作员选定的状态点，重新接续启动APS过程。在机组自启动过程中或已达到目标状态的发电运行中，ACS应实时监视工艺状态和自动装置状态，准备执行相应指令。停止状态等待启动指令，启动状态等待停止指令。[0011]由若干分散赋予功能的计算机构成的分散计算机控制系统DCS完成这一过程的软件是需要特殊设计的。这一设计的方法就是本文要说明的设计方法。[0012]它一般包括取得正确、完整的设计输入，对输入的评估。根据输入设计机器将执行的任务，确定各任务之间的逻辑关系，确定启动一个或一组任务时工艺系统整体或局部所应具备的充分和必要状态条件和控制系统的状态条件，统计各过程经历时间，由专用计算机以外第三方监视装置、控制装置、保护装置等投入时机、条件和方法，调节装置的设置及其调节策略设计，工艺系统其停及发电运行时的状态监视设计和过程历史纪录设计等。[0013]—般，工艺系统启停手动和自动）过程中，上游构成过程要达到的目标状态的地实现就是接续下游过程的必须的启动或停止条件，因此，控制装置应严格执行控制顺序和逻辑并最优化的配置典型的基础逻辑模块，以减少工作量并提供多人同时进行详细设计和组态的共同作业标准。这就需要由较高及设计人员提出或综合出一个机组自启停系统控制软件结构图。该图明确给出整个机组自启停过程应适用的已有基本结构指导、设计方法和检验标准的基本逻辑和组织原则，包括:控制软件与受控设备或装置之间的指令驱动逻辑、相同功能和地位的多个设备或装置启停过程先后顺序的自动选择逻辑ACS、完成功能较为独立完善某部分工艺系统顺序启停的一组顺序控制软件的功能组或功能组中较为完整但范围更小的部分顺序控制软件即自功能组控制逻辑、范围涉及锅炉汽轮机或其他较为相对独立范围的机组或电厂记得控制逻辑。往往，上一级的控制逻辑由所有其下级各部分共同组成。[0014]控制软件结构是过程控制设计的核心，它根据DCS的功能和规范和工艺系统设计和控制要求输入中和设计完成。他又是控制系统DCS硬件配置和软件逻辑详细设计和软件组态的依据。它不是设计方法的唯一，也不是设计方法的全部。[0015]近些年，有人提出一些机组自起停的方案和设想，比较典型的是在DCS中设置一个专用的主令控制器，在启动过程中，凌驾于DCS系统中设计的所有系统之上，并把它们变成机组自起停系统的执行部分。但是，由于该系统太过复杂，在过程步序间设置若干“断点”，当程序执行到“断点”的时候，不再自动执行，需要等运行人员确认后，继续进行。图1是公开了的一种600MW机组APS控制系统总体框架结构图，其特点是似乎给出了APS软件、工艺系统和控制系统之间关系的框图，整个APS指令由机组控制机发出，启动功能组控制级，功能组控制及启动功能子组级，子组级启动工艺设备，但其具有缺点和不足，该框架没有规定要给出各级、各个逻辑组织间的逻辑关系，用其原则设计的APS总体结构图不足以作为作为编制和协调各控制逻辑和配置控制系统硬件的依据，没有阐明APS系统在工艺系统启动过程、正常法发电运行和停止过程是的各自状态和功能。图2公开了一种APS控制系统架构，其是以不完善地举出指定的几个工艺系统的例子说明的。虽规定工艺系统顺序控制系统软件的分级分组概念，但对于各级各组的关系系显示轻率，不能作为整体软件设计的原则性指导。同图1一样，也没有阐明APS系统在工艺系统启动过程、正常法发电运行和停止过程是的各自状态和功能。该结构没有通过实际举例抽象出设计原则，给设计者的指导性不足。图3公开了另一种APS控制系统架构，它通过这一DCS各子系统之间的关系图说明了APS在电厂主控的作用、结构和DCS个系统之间的关系，其认为“电厂主控系统从功能上可以分为数据采集系统DAS、模拟量控制系统MCS和开关量控制系统OCS三大部分。而开关量控制系统OCS按照设备又可分为机组自启停系统APS、锅炉炉膛安全监控系统FSSS、汽轮机紧急跳闸系统ETS、辅机顺序控制系统SCS、电气控制系统DEH等子系统。模拟量控制系统MCS按照设备又可分为机炉协调系统CCS、汽轮机数字调节系统DEH、锅炉调节系统BMCS，包括制粉系统MCS、风烟系统MCS、给水MCS、气温MCS等）和辅控单回路调节AMCS等子系统。[0016]APS作为电厂主控的一个子系统，是OCS的一部分，在机组自启停时候，它应该是其他子系统的上位控制，凌驾于其他子系统之上。而其他子系统分别是APS的执行部分。”[0017]该图示结构中APS直接控制对应子系统，这样，整个冗长的过程软件逻辑和其指令全部始于APS，其设计和组态工作量颇大，有时要与运行中的顺控逻辑重复，如正常运行中的两个冗余工艺系统由于某种原因要求切换或启停，机组于电力系统解列仅带厂用电运行后的再并列等，也应自动进行，但它不是发生在机组启停过程中，处理起来就不够方便或不够合理。[0018]过程控制系统是为过程工艺系统最优运行服务的，控制系统设计应以工艺系统事业能够方便、合理、高效、可靠最优利用资源为前提，但该图示出的关系缺乏对APS进入正常发电运行后的适用给出设计原则，犹如奥运场馆及辅助建筑在奥运期间发挥效益是设计的根本目标，但也要兼顾会后利用一样，在进行APS的软件结构设计时应考虑在工艺系统等某些范围和某些状态也可以利用APS的部分软件直接实现该部分或该状态下的自启停，并直接设计好预先先责的范围或状态下的自启停操作环境。[0019]这样，有APS功能的DCS就应完善成如图4所示的软件结构。其详细说明见附图说明[0020]因此，实践中迫切需要一种能够克服上述实现机组自起停的诸多困难，在技术组织采取相应措施的火电机组控制系统设计方法，实现新建或运行机组技术改造中完善机组的自起停功能的方法。发明内容[0021]为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法，其包括以下步骤:S1，检查火力发电厂运行规程是否符合预设火力发电厂运行规程;S2,若是，则按照所述火力发电厂运行规程在原DCS功能组基础上配置全机组自动启停的功能组软件结构，在所述功能组软件结构中：任何火力发电厂运行所涉及的设备、装置和由所述设备和装置组成的工艺系统在启停操作中均通过机组功能总组、功能组、功能子组程序以及单个设备或装置操作程序控制和监视完成;S3,在DCS二进制顺序逻辑控制基础上，投入模拟量控制装置、监视保护和控制装置与所述功能组或所述功能子组组建启停控制驱动程序;其中，在所述功能组软件结构的管理功能范围上，由上而下依次为机组功能总组、功能组、功能子组和单个设备或装置。[0022]在如上所述的设计方法中，优选地，在步骤S3之前，还包括:S4，若设备或装置的启停顺序为并列时，则先由用户选择启停对象，然后由自动选择系统完成;其中，所述自动选择系统启动或停止启停所述启停对象的功能子组程序，所述功能子组程序根据工艺要求顺序地启停相应设备。[0023]在如上所述的设计方法中，优选地，所述全机组自动启停的功能组软件结构通过对原DCS平台提供的组态工具进行组态完成。[0024]在如上所述的设计方法中，优选地，在步骤S2中，所述机组功能总组、功能组、功能子组和单个设备或装置均设有相应的由用户执行的操作器以便于设置自启停的工艺过程范围和过程起终点。[0025]在如上所述的设计方法中，优选地，所述工艺过程范围和过程起终点包括:大小修后的冷态启动;两班制停机调峰和两班制停机调峰后的热态启动;机组事故停机后的热态或极热态启动；电网故障机组与电网解列带厂用电后的重新并网带负荷;有明备用辅机故障后的备用自投;定期切换冗余配置辅机轮换运行;减负荷深度调峰过程及减负荷深度调峰过程后的机组调整启停辅机台数的减加负荷。[0026]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：[0027]缩短了一键启动时间，从目前的两小时缩短到1.5小时。[0028]通过验证火力发电厂运行规程是否符合预设火力发电厂运行规程，不仅满足生产准备要求，还能为DCS自起停功能组态提供详尽和正确的设计逻辑。[0029]通过按照火力发电厂运行规程在原DCS功能组基础上配置全机组自动启停的功能组软件结构，且在功能组软件结构中的管理功能范围采用机组功能总组、功能组、功能子组和单个设备或装置四级，使得结构简单，形式相似，有典型逻辑模板可循，大大地减少了工作量。附图说明[0030]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明采用的控制软件结构的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。[0031]图1为现有的一种600MW机组APS控制系统总体框架结构示意图。[0032]图2为现有的一种APS控制系统架构结构示意图。[0033]图3为现有的另一种DCS各子系统之间的关系示意图。[0034]图4为本发明实施例提供的一种把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法中功能组软件结构示意图。具体实施方式[0035]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。[G036]本发明实施例提供了一种把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法，其包括以下步骤：[0037]S1，检查火力发电厂运行规程是否符合预设火力发电厂运行规程；[0038]S2,若是，则按照火力发电厂运行规程在原DCS功能组基础上配置全机组自动启停的功能组软件结构，在功能组软件结构中：任何火力发电厂运行所涉及的设备、装置和由设备和装置组成的工艺系统在启停操作中均通过机组功能总组、功能组、功能子组程序和单个设备操作程序控制和监视完成；[0039]S3，在DCS二进制顺序逻辑控制基础上，投入模拟量控制装置、监视保护和控制装置与功能组或功能子组组建启停控制驱动程序；[0040]其中，在功能组软件结构的管理功能范围上，由上而下依次为机组功能总组、功能组、功能子组以及单个设备或装置。[0041]优选地，在步骤S3之前，还包括:S4，若设备或装置的启停顺序为并列时，则先由用户选择启停对象，然后由自动选择系统完成;其中，自动选择系统启动或停止启停启停对象的功能子组程序，功能子组程序根据工艺要求顺序地启停相应设备。[0042]优选地，全机组自动启停的功能组软件结构通过对原DCS平台提供的组态工具进行组态完成。[0043]优选地，在步骤S2中，机组功能总组、功能组、功能子组和单个设备或装置均设有相应的由用户执行的操作器以便于设置自启停的工艺过程范围和过程起终点。[0044]优选地，工艺过程范围和过程起终点包括:大小修后的冷态启动;两班制停机调峰和两班制停机调峰后的热态启动;机组事故停机后的热态或极热态启动；电网故障机组与电网解列带厂用电后的重新并网带负荷;有明备用辅机故障后的备用自投;定期切换冗余配置辅机轮换运行;减负荷深度调峰过程及减负荷深度调峰过程后的机组调整启停辅机台数的减加负荷。[0045]通过上述方案，缩短了一键启动时间，从目前的两小时缩短到1•5小时。[0046]在火电机组DCS技术基础上设计机组自起停功能，应该是操作员在单元机组控制室根据机组运行条件确定机组自起停的系统范围和目标，发出指令。DCS根据自起停指令按设计步序执行，电厂操作员通过原有和为自启动添加的资源设计的监控画面，以声光信号监视自动过程，并构造人可以处理自动过程中的设备失效，以保证下一步序正常进行，直至到达目标。[0047]因自动过程无人参与，因此在过程中，除由原二进制顺序控制所执行的过程外，自动装置还必须在适当时机投入启动工艺过程中的模拟量调节设备，如调节阀、风门和挡板、变频器、电液伺服机构所对应的模拟量调节器和工艺设备的保护设备及专用监控设备等，如过程中的锅炉给水、风量、给煤量控制和炉膛安全监控系统等监视装置。这些装置进入以往的二进制顺序控制，已使控制过程变得更为复杂，为区别起见，直接称之为顺序控制。但是，在顺序控制软件结构和分布式计算机硬件资源分配上应尽量保留各范围和各序列二进制顺序控制过程的启动和停止手段，它们的运行状态不变，数据仍按原布置局域网上运行，只是对新加入到具有APS功能顺序控制软件的非二进制软件部分编制相应的设备、装置或专用软件的仍用二进制指令起动或停止的驱动程序而已。[0048]运行规程是书写操作票的依据。发电厂生产现场运行规程是现场生产运行人员操作、监视、检查所管辖设备及系统的行为准则，是关于如何启动、正常运行和停下一个系统、一个机组、一个电厂及如何处理各种异常状态的准则及详细程序。运行规程是安全、经济、正确地启动运行、停止一个设备、一个系统、一台机组和整个发电厂的基本依据。[0049]运行规程是包含了发电厂72个具有各自相应编号系统的生产运行规程，能够保证电厂包括值长在内的每个岗位上运行人员的任何生产行为均有规程可依;并保证发电厂的每一个在生产工艺过程中直接起作用的即参加或将参加生产运行的任何设备、系统、机组和公用构筑物均有相应的控制、监视和异常处理规程。[0050]获取预设火力发电厂运行规程的依据包括：由设计部门提供的系统工艺流程图、过程（或管道）仪表图（ProcessorPipeandInstrumentationDiagrams-PID;由设计部门提供的系统设计说明书；系统接线图及保护整定值;仪表配置图；发电厂设备编号、命名原则和实际设备编号、图纸及清单;根据上述各图纸及由发电厂编制的各运行系统图；设备厂家规程、使用说明书或厂家供用户的使用说明书;操作盘或控制盘的盘面图;计算机分散控制系统的画面;行业技术归口部门颁发典型规程和技术规范;行业技术和安全归口部门颁发反事故措施、技术措施和安全情况通报。预设火力发电厂运行规程包括三个层次:系统运行规程、机组运行规程和发电厂运行规程。其中，系统运行规程是关于如何去启动、正常运行监视、操作、维护和调节和安全停下一个设备或一个系统的操作或监视规则和详细程序，应包括自动方式、远方手动方式和就地手动方式等不同操作方法。机组运行规程是关于如何去启动、正常运行监视、操作、维护和调节和安全停下一个机组包括汽机、发电机、锅炉或由它们构成的单元机组的操作或监视规则和详细程序，其是在系统运行规程已基本完成的情况下，规定如何运行各系统而完成整个机组的运行。其用途只是在该机组范围内为运行人员提供操作各系统的详细程序，包括何时、何地、如何去操作，操作后通过什么了解该操作的结果是否确实发生及不同设备和系统相应的处理原则或方法。该规程应包括自动方式、远方手动方式和就地手动方式等不同操作方法。发电厂运行规程是关于值长如何去指挥启动、正常运行监视、操作、维护和调节和安全停下一个机组包括汽机、发电机、锅炉或由它们构成的单元机组和公用系统的操作或监视规则和详细程序。[0051]每个层次运行规程的内容包括:1DCS设计前应编制的内容，可以包括:关于设备或系统或机组的启停操作；关于设备或系统的允许运行状态;有关正常运行和停运后的运行;有关系统的保护和自动装置联锁自动切除或投入）；关于运行中的报警;关于异常和事故和关于定期试验。2DCS应用软件设计冻结后应编制的内容，可以包括:画面配置、切换、画面结构;监视量的配置、显示方法、刷新与测点故障;报警的设置、级别划分、报警画面、报警屏蔽、且出狱后操作员响应;系统诊断信息、与报警后的处理原则;趋势图编制与打印;值班监视与操作方法；自动装置的配置、状态现实、监视、切除与投入;模拟量工艺参数调节器的设置、监视、切除与投入、定值范围与调整;顺序操作自动装置的设置、监视、投入与切除、操作指导的应用；强电操作盘的使用与操作规程;特殊监视手段的运行规程如:工业电视、DCS大屏幕、打印机、屏幕拷贝机、历史站刻录机与历史资料光盘;控制设备的运行，如对控制设备检查维护及异常报告的。3运行规程的附录，可以包括:设备简况;设备的型号、规格、和正常运行是硬件实际控制的参数及正常值及其允许上下限范围;设备相关的监视、操作人机接口的位置、监视及操作面板、画面图示、布置图等，人机接口可见的非标准汉字与标准汉字的对造表;保护定值一览表;规程中提及的运行系统图。[0052]如图4所示，在原DCS功能组基础上配置全机组自动启停的功能组结构。在图中通过其右方引出的水平线向其右方用方框表示的下一级顺控逻辑传递指令或相关工艺系统的状态指令，以此类推，直至给指定设备的指令完成，返回状态信息位置，正是指令被完成。在表示组总功能组、功能组及其子组的方框右方，均有一个向下的箭头，其表示从它向右自上而下引出水平线后的逻辑软件要按顺序自上而下的执行，设计和组态也应严格遵守这一原则。方框的下方的三个竖排圆黑点表示的是:继其上方相同或相近的逻辑或逻辑组合还有很多，直至对应的工艺过程结束。[0053]所有顺序控制结构如图4所示:任何设备、装置和由他们组成的具有特殊功能的工艺系统在启停操作中均通过机组功能总组、功能组、功能子组程序和单个设备操作程序控制和监视完成。机组功能总组包含若干个功能组程序的驱动级，它们按照单元火电机组工艺系统逐个顺序启停各自功能组。这个功能组程序应该负责发电工艺中的一些由多个相同设备组成的工艺子系统，如给水栗、风机、锅炉磨煤机等。该功能组软件结构是在原DCS开关量顺序控制系统的局部分散结构基础上发展来的，在软件程序结构级别上仅增加了一级“机组功能总组”，其只要管理锅炉、汽轮机、发电机和厂用电等机组各主机及其启动环境的准备功能即可。其的加入无需重新研制或专门引进第三方编成工具即可完成设计和组态。软件分组依其管理功能范围，自上而下分为四级:机组功能总组、功能组、功能子组和单个设备或装置，单个设备或装置在各种功能组中为最下级，前述四级之间有上级控制和协调下级，可按一定逻辑关系根据工艺过程并行或串行或并行顺序执行。在冷态自启动程序中，但除机组功能总组外，没有一个是是独立在外的，都是被控或协调的。由于有些工艺设备可能不便被划入某个组，而是独立在较高一级的组内，因此编入不同组的工艺系统可以是功能组、自功能组、单独设备或单独的功能自动调节器，也可能是冗余工艺设备ACS自动选择系统。[0054]多个相同设备或装置如何启停，谁先谁后，由ACSAutomaticchoosesystem，自动选择系统完成。选定启停对象后，ACS启动或停止启停该设备的功能子组程序，子组程序根据工艺要求顺序地启停相应设备，功能子组程序发启停指令给它们对应的设备或装置的驱动程序，启停对应设备。待该功能组软件执行完毕，工艺系统启动实现了启停目标要求，同时又有相应确认信号返回，如果此时满足了机组功能总组中排在下一个功能组的启停条件，他将接续地启动下一个功能组，执行前述相似的任务直至机组启停到达指定目标，以此类推。[0055]如上程序完全可以使用DCS平台提供的基础组态工具软件通过标准的组态过程完成，只需流程设计，而不需要另外的软件开发工作。[0056]经典的二进制顺序逻辑，没有像调节门、风门和挡板等实现模拟量调节的设备参加，但启停全自动过程中必须自动调节某些量或使之维持在某水平，必须把它们加入到顺序启停的行列中，为此对既有的模拟量调节的软件SAMAScientificApparatusMakersAssociation必须加以修订。首先要使模拟量调节设备驱动逻辑能让对应的（SAMA逻辑接受启动逻辑后自动过渡到无扰投入;其次要让调节器在启动或停止的全程都有确切的调节量给定值。这一给定值一般可通过机组所带负荷的函数给出。对于更为复杂的电液调节门是通过DEHDigitalElectro-Hydrauliccontrol电液调节装置用相似方式接口的。这样就把原只管理开关量控制的开关量顺控系统SCS扩展并完善成为可调度和控制DCS系统内部所有全部装置和设备进入顺序自动启停的顺序控制。但加入的只是接受APS各上层软件结构的开关量指令的驱动程序，由驱动程序再连接受控的模拟量控制、第三方提供监视保护和控制装置，并未使自启停系统脱离开关量指令，而复杂化。是设计大大简化和顺畅。在APS开关量指令和模拟量控制、第三方提供监视保护和控制装置之间使用专用驱动程序，使以往的APS取消“断点”成为可能，形成真正意义上的机组自启停。这些驱动程序可以通过DCS提供的编成组态工具实现。设计人员和DCS维护人员在与模拟量控制设计人员、第三方提供监视保护和控制装置的厂家技术人员协商和较低后，可以掌握要求和标准，并得以实施。[0057]这样的软件逻辑结构中，功能子组中只有它管辖设备的驱动逻辑和各设备的顺序启停和监视逻辑;而功能组和功能总组中只包括他管辖的功能子组启停逻辑和若千单独的一些工艺设备的驱动逻辑，结构简单，形式相似，有典型逻辑模板可循，因此可以大大地减少工作量。[0058]火电机组启动时的状态多种多样，为完全满足经启动范围、目标和机组状态选择和优化而确定的类型，例如：[0059]大小修后的冷态启动;两班制停机调峰和其后的热态启动;机组事故停机后的热态或极热态启动；电网故障机组与电网解列带厂用电后的重新并网带负荷;有明备用辅机故障后的备用自投;和减负荷深度调峰后的带负荷等。[0060]本发明中的功能组软件结构继承由DCS组态软件支持的模块化和函数化，并采用软件按子工艺启停顺序分散模块顺序处理，管理工艺系统范围不同，分散模块大小也不同，有的管理一套辅机系统，有的只管理一个单独设备，分散的工艺子系统的对应模块的启停再集中到上级总体工艺系统对应模块管理。[0061]若想将DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能，必须首先获得充分必要的准确的设计输入。设计输入可以协助用户完善机组启停自动化软件设计需求。而单元机组的操作是有优先级的，再好的自动装置也必须配置可由操作员手动实施的条件，并且让操作员遵守全部规定好的操作规程。操作员操作规程应该是最基本的启停自动化软件设计需求。机组操作规程是与机组设计过程同步进行的，由用户在设备制造厂家和设计院的协助下，参考同类型机组的运行范本在机组投产前完成并发布实施。但各厂版本水平相差较大，尚不能作为自起停应用控制程序的需求。为此需编制预设火力发电厂运行规程。这不仅可提高火电厂运行规程的质量和水平，还使DCS为自起停功能组态有了详尽和正确的软件需求。[0062]下面对改造项目实现上述设计方法的步骤进行说明：[0063]1、检查火力发电厂运行规程是否符合预设火力发电厂运行规程，如尚不符合，组织客户生产准备部门或运行管理部门、工艺设备制造厂家、DCS服务商等相关单位重新进行编制或修订以使其符合预设火力发电厂运行规程。根据以往运行记录调查与核实过程中各步的过程经历时间。[0064]2、在火力发电厂运行规程符合预设火力发电厂运行规程后，按其冷态启动规程以单个设备启动顺序和启动条件设计设备启动过程的顺序方框图（或称功能组软件结构）。需要说明的是:在顺序方框图中，各设备之间的启动顺序应用带箭头的线条连接，顺序串联启动的用一条线连接，表示前一设备启动完成，与箭头连接的设备开始启动，可以并列同时启动的，在前一设备可引出若干条带箭头的线，连接到相应设备，表示与这些线箭头连接的设备可按相同的启动条件同时启动，直至到达启动目标。[0065]3、根据DCS-SCSSequenceControlSystem系统设计说明书和逻辑图，在上述设备启动过程的顺序方框图上标记出已设计的SCS功能组、功能子组和包括在程序序列中的单独设备，注明其名称，并核对运行规程对它们要求的关于工艺的启动条件。将尚未标记SCS的设备按工艺启停步序和相互联系以大型辅机或主要装置或系统为中心划分成若干组并以设备、装置或工艺子系统命名为功能子组。再分析新的功能子组间的启动顺序关系和工艺联系，把其中紧密联系部分分别标记为若干功能组。其余设备或装置将作为单独设备进入结构。[0066]4、统计并开列根据软件需求而必须增加的监视系统设备状态或系统参数的新设传感器种类及规范。[0067]5、按功能组、功能子组和单个设备的层次范围，开列新标记的补充进入自起停程序的设备，内容包括:设备安装地点；目前驱动方式;改造目标的驱动机构属性和为就地手动远方自动切换方式而配备的动力箱接线箱操作箱;驱动动力和控制信号接入走廊路径和长度，统计驱动电缆和控制电缆芯数。[0068]6、根据原SCS功能组及功能子组设计的DPU，确定新增DPU的设计数量。[0069]7、列表统计新增各类IO数量，根据IO按工艺设备相对集中等安全原则分配至DPU，配置新增各种IO模件数量及辅助模件数量。[0070]8、配置新增各种模件所需电源模件和数字通讯网络模件数量。[0071]9、配置新增人机接口，其中应包括二台超高清显示器，以显示复杂工艺系统全图和总体启停逻辑等。[0072]10、设计机柜内部布置，并确定机柜数量。[0073]11、勘察控制室机柜备用间隔，最优化控制室机柜布置方案。[0074]12、完成新增控制系统硬件的初步设计。[0075]I3、根据机组功能总组中功能组、功能子组或单个设备的启停顺序，开列组内下级功能组及其隶属工艺设备和单列设备，以及各自的启动条件，启动后确认达到目标的尽量多的各种形式的返回信号或经逻辑组合后可作为下步序的启动指令的必要条件之一），各单步经历时间和软件组中输入输出信号。[0076]14、把自起停系统顺序逻辑方框图输入到微软工程管理软件MicrosoftProjectProfessional，得到整个启停过程的甘特图，得到整个启动过程的时间进度及相互关系。为了缩短启动时间，减少消耗，有必要建立启停过程时间轴和步序需要等待相应启动或停止条件的运行等待机制，在甘特图上整体移动锅炉或汽机辅机或辅助工艺系统的启动时刻，把从汽机侧启动辅机算起，到从锅炉上水至锅炉主蒸汽经旁路到汽机主汽门前时与汽机己做好冲转前准备刚好恰当衔接，最优化整体启动时间。根据不同工况在甘特图上优化相关功能组启动时刻差值后，由机组功能总组管理作为相关功能组启动条件之一。机组功能总组启动指令按钮发出指令时刻应作为时间轴起点。[0077]设计设备或装置在启停过程中故障自动转手动恢复机制。对于在自启停队列中的设备故障，但又无备用时，程序自动终止并进入等待，操作器转手动，待操作员处理，操作员处理完成后，按最近的上游程序组所属启动操作器上的启动按钮，程序在故障点接续进行。[0078]15、核查DCS-SCS在用各种工艺设备与装置的驱动逻辑对于新增参与顺控设备的充分性。补充启动投入担任模拟量调节功能的设备的启停驱动逻辑。[0079]保证各工艺设备和装置的各类保护装置动作执行是从驱动级最优先级指令处接入的。保护启动时发出相应声光报警。[0080]16、核查全部担任模拟量调节功能的设备调节器控制逻辑，能全程适应按新设计设备驱动逻辑启动后调节过程要求，特别是机组并网前主蒸汽压力和燃料控制。[0081]17、根据已配置的软件结构，从机组功能总组开始，依在软件逻辑方框图中确定的软件执行顺序和相关逻辑要求，对SCS新增部分的逻辑组态，并在相应部位用相关条件接入已有功能组及子组或设备。[0082]18、设计机组功能总组的过程监视画面及其操作器。监视画面上应设计手动任意一个画面调出机制和顺序自动操作画面自跟随机制（即过程执行到那一步，画面上自动的呈现让人能看到被操作设备所处工艺系统中的位置及相关系统状态及介质参数及所及步序逻辑图和本步经历时间过程），二者可任选其一。[0083]手动调出画面至少应包括:能完整反映整机工艺系统活动状态的模拟图、整机启停时间进度和逻辑块进度;能完整反映与各组功能软件（功能组、功能子组相应的工艺系统活动状态的模拟图和相应范围启停时间进度和逻辑块进度;各组功能软件带有个设备启停条件的动态逻辑图；各模拟量调节器的动态SAMA图；机组配置的各种保护装置的配置地点、保护范围、报警和掉闸定制。[0084]I9、组态上款所及动态画面。[0085]对于新建工程可在原没有自起停功能的设计模板上，按本设计方法扩展。

权利要求：1.一种把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，检查火力发电厂运行规程是否符合预设火力发电厂运行规程；S2，若是，则按照所述火力发电厂运行规程在原DCS功能组基础上配置全机组自动启停的功能组软件结构，在所述功能组软件结构中：任何火力发电厂运行所涉及的设备、装置和由所述设备和装置组成的工艺系统在启停操作中均通过机组功能总组、功能组、功能子组程序以及单个设备或装置操作程序控制和监视完成；53,在DCS二进制顺序逻辑控制基础上，投入模拟量控制装置、监视保护和控制装置与所述功能组或所述功能子组组建启停控制驱动程序；其中，在所述功能组软件结构的管理功能范围上，由上而下依次为机组功能总组、功能组、功能子组以及单个设备或装置。2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在步骤S3之前，还包括：54,若设备或装置的启停顺序为并列时，则先由用户选择启停对象，然后由自动选择系统完成；其中，所述自动选择系统启动或停止启停所述启停对象的功能子组程序，所述功能子组程序根据工艺要求顺序地启停相应设备。3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述全机组自动启停的功能组软件结构通过对原DCS平台提供的组态工具进行组态完成。4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在步骤S2中，所述机组功能总组、功能组、功能子组和单个设备或装置均设有相应的由用户执行的操作器以便于设置自启停的工艺过程范围和过程起终点。5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述工艺过程范围和过程起终点包括:大小修后的冷态启动；两班制停机调峰和两班制停机调峰后的热态启动；机组事故停机后的热态或极热态启动；电网故障机组与电网解列带厂用电后的重新并网带负荷；有明备用辅机故障后的备用自投；定期切换冗余配置辅机轮换运行；减负荷深度调峰过程及减负荷深度调峰过程后的机组调整启停辅机台数的减加负荷。

百度查询： 国电龙源电力技术工程有限责任公司 把DCS控制火电机组完善至有完全自起停功能的设计方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD