保护投切设置
技术规范明确要求“保护和闭锁功能应是经常有效的,应设计成无法由控制室人工切除。”机组最初就采用DCS作为热控系统的,基本没有“保护投切设置”。热控系统改造为DCS的机组,“保护投切设置”较为普遍。设置原因有设备问题(检修频繁),也有思想原因。用户为稳妥,往往最终选择维持旧的运行、维护方式与习惯。 “保护投切设置”要严格控制数量,不能以切除保护遮掩(掩盖)设备问题,回避管理问题,更不能因为保护频繁动作而切除保护。有些DCS改造项目设计,以设备故障多,检修频繁为名,不仅对机组主保护、重要辅机保护条件设置“投切”,进而延伸到一些联锁条件也设置“投切”。数量庞大的“保护投切设置”,偏离了最初设计意图,使得“投切”操作频繁,增加了故障因素及管理难度,对切除条件的相关监视也增加了操作员监控强度,难免使一些保护条件形同虚设。 对有限数量的“保护投切设置”,应加强投切操作管理(有以“软工作票”形式设置授权的设计实例),严格按申请、授权、监视、切除、恢复、记录、报告等程序实施操作。切投保护条件,要有相应措施,要注意相关参数、状态的监视,避免机组(设备)失去相应保护。 保护投切设置要由合理、科学的逻辑背景支撑,如切除操作应有确认过程,切除的保护应设置相应警示等。 电源 模件柜(包括处理器柜)供电可靠:一般有专用电源模件(配电柜分散供电),采用双重热备、矩阵、“N+1”等多种方式供电,各机柜也能做到独立供电,可靠性高。 工程师站、操作员站供电是DCS系统供电的薄弱环节:常常1路(220VAC)电源供操作站或2路(220VAC)分别对一半数量操作员站供电,1路(220VAC)供工程师站及其打印机等,对每台站而言实际供电为单路。少数DCS采用交流电源切换装置,可实现双路交流电源冗余切换(切换时间在30ms内),提高了工程师站、操作员站供电可靠性。 系统冗余供电的要求涵盖了工程师、操作员站,对其供电建议选用可靠性高的交流电源切换装置。 独立配置的中间继电器柜典型设计为每面机柜设2只电源模块,通过高选供继电器线圈。有些设计为降低成本,直流电源集中布置,还有单路供电等均应在设计、应用中避免。变送器、电磁阀供电应尽量独立,分散。 DCS电源系统(包括关系密切的外围供电)的监视、报警不容忽视,冗余供电的单路失电即应报警、提示。 接地 不同型式的DCS系统对接地要求不同,但归根结底是满足“一点接地”的要求。整个接地系统最终只有一点接到接地网上,并满足接地电阻的要求。DCS系统的接地要求应该是确定的、完整周全的,不能为迎合用户的不同要求而改变。 电厂环境下,要求DCS有较强的抗干扰能力,用户希望接地方式及接地电阻的要求宽松一些。但只有严格按厂家要求实施系统接地,才可保证系统稳定运行,也方便在某些故障情况下尽早排除不良接地因素。 关于大屏幕 图像拼接系统的出现,丰富了大屏幕显示功能,使大屏幕与DCS通讯简单化,也使其它视频信号方便接入,特别是醒目的显示效果,常使其成为控制室的“亮点”。 大屏幕的使用原本想减少操作站(含显示器)数量,但实际应用中常缘于对大屏幕质量的信任度(同时运行成本高)不够而无法实现,使得大屏幕成为DCS的装饰、点缀。 原本依赖于大屏幕的设计,如老机组改造中运行人员特别看重的火焰监视图像、水位监视图像等采用视频信号直接接入大屏幕而取消工业电视,大屏幕专用画面或报警信息的设计等,因大屏幕无法与普通显示器同样持续运行而陷入尴尬。 大屏幕的设计选用应慎重,应选用可长期连续运行的产品,否则就放弃。 重视运行人员培训,减少误操作 一些案例表明,运行人员对DCS了解不够,或受夸大宣传的影响,高估DCS功能,有甚者将DCS误认为“万能”的“黑匣子”。由此引发一些低级的操作错误,实在应该避免。 DCS应用软件的设计,特别是改造项目,应创造机会让运行人员尽早、积极参与。通过设计中的沟通交流,吸收运行经验、体会,使设计能更显现出针对性、个性化。同时通过设计中的培训,使运行人员深入理解设计背景、设计思想,达到对DCS全面掌握的目的。 对运行人员的培训,还可发挥DCS优势,根据操作记录,运行指标记录,及时分析总结,提高运行水平。具备条件的电厂最好采用仿真系统对运行人员培训、考察。
提高DCS控制水平 重视细调整 近年来投产的大机组,经基建调试,试生产期内的完善化及生产调试,较多机组的自动控制系统能正常投运。而未进行生产调试及早期投产的机组,由于多方面原因,自动控制系统投运效果不理想。 生产调试及控制系统完善化工作重点是充分利用DCS强大功能,进行控制策略的完善及控制系统的精心调试。 细调整的过程常常能发现与自动系统投运相关的其它问题:如设备可控性问题,管理问题等。以细调整为主线,解决相关问题促使自动系统按设计要求长期、稳定投运。 逐步采用先进控制理论与算法、大型优化软件包 传统控制理论、算法运用得当可以取得良好效果,这在国内有相当多的工程实例。 有电厂或设计单位尝试使用了不同类型的先进控制理论或算法、大型优化软件包,取得了一定有效果,但尚未明显表现出独到之处。 目前国内对先进控制理论、算法,特别是针对电站控制的先进算法以及优化软件包的研发相对落后,应加强,并应在实践中不断完善,逐步采用。 DCS改造应提高层次 对老机组控制系统实施DCS改造易陷入仅更换“工具”“界面”的低级水平,有“换汤不换药”的嫌疑。工程设计中过多照顾了电厂检修、运行习惯,未能发挥DCS可实现复杂控制策略的优势,从而无法全面提高控制水平。 对“工程设计”(尤其是改造项目)未给予足够重视。有些改造项目限于工期、人力等因素,由电厂热工人员将原控制策略“翻译”成DCS组态软件即告完成设计,造成DCS改造工程的先天不足。 一次设备改造滞后,制约了DCS功能发挥。在设计先进控制策略时,不得不考虑落后被控设备的特性(过多考虑故障情况),使得控制策略复杂化。一些复杂的顺序控制设计、完善的联锁设计,常因为现场回馈信号及执行机构动作不正常而被取消或“基本不用”。 对改造机组经多年运行,积累了运行经验,掌握了设备特性,这些优势只要体现在DCS设计中,即可在短时间内明显改善控制效果。 加强管理、规范设计、强化考核 招、投标与合同授予 招标过程要把好配置关口。招标文件常常只能对控制系统的性能(包括余量等技术指标)做一般要求,有效投标方尽量压缩配置以获取价格竞争力。一些用户片面认为“现在DCS技术很成熟了,都能用”,未对其性能、目标配置进行深入研究,最终易留下“配置不足”的系统硬伤。 合同授予应平等:同样因市场竞争激烈,当前的DCS技术条款,商务合同,从招标文件开始到合同签订,不同程度有对卖方过于苛刻要求甚至不平等条款存在,如:付款方式、考核条件、违约(罚款)条款等。过于苛刻甚至不平等条款,往往难以落实,影响合同的严肃性,也使得其它合同条款的正常执行受到干扰。 合同执行应严格:特别合同中技术文件,签订要慎重,执行须严格,否则可能影响DCS使用效果,最终使用户利益受损。 规范设计 当前DCS技术的成熟使用被夸大化,DCS应用人为简单化。表现为设计随意性大,设计费用也随之降低,DCS设计工作人力投入减少,直接影响设计质量。常规DCS项目不被重视,在设计、现场投运等环节照搬套用,也是影响DCS应用效果的重要原因。特别是目前电力市场扩展较快,工期较紧,更需严格规范作为控制核心的DCS设计工作。 《火力发电厂分散控制系统技术规范书》等文件对DCS招标及设计工作意义重大,但作为指导性文件,一些技术条款、指标贯彻落实情况不甚理想。 DCS应用软件设计工作应逐步走向标准化。一些实力雄厚的科研院所、工程单位或供货商按ISO90012000版要求建立了完整的质量标准体系,包括DCS应用软件设计在内均有“作业指导书”“检验标准”等体系文件。按标准程序完成设计工作,可保证设计质量。 加强培训,提高运行、维护水平是提高DCS应用水平的有效途径 对用户的培训,确保其对DCS的正确维护使用,是提高运行水平使机组安全、可靠、高效运行的重要保证。 作为DCS长期直接使用者,运行、维护人员深入了解DCS(性能、功能),不仅有助于正确、准确、迅速完成运行操作,还可能结合运行实践,提出有益于DCS修改、完善的合理化建议。 电站仿真技术近年来发展较快,基于物理机理的全范围、全过程仿真系统已被运行人员认可。运行人员可在相同(相当)的人机界面得到训练、实践,同时该类仿真系统的分析功能还可为DCS控制策略的制定提供参考、帮助。仿真系统未来将在运行人员培训,提高DCS应用水平方面发挥作用。 强化考核 考核是管理的重要环节,要提高DCS在国内电站应用水平,强化考核无疑是有效促进手段之一。当前,国内无论是新建项目还是改造工程,DCS在投运后,进行规范的考核测试的案例数量少,比例低。一些用户在招标及合同阶段的“高标准、严要求”最终因未进行权威、公正的考核、测试而落空。考核缺位形成了DCS项目的开放式管理,难以保证应用效果。 现行各项考核标准所规定的各项指标,只能算平均先进水平,但要全面满足标准要求也有一定难度。必须通过规范设计、深入反复调整试验,使得控制系统达到一定水平才可能通过测试、考核。 若能将考核工作制度化、规范化,必将从政策上促进DCS应用水平的提高。 结束语 DCS在我国火电厂的普遍应用使机组的自动化水平明显提高,但DCS技术的成熟应用以及DCS强大功能不应被夸大。新的电力形势要求我们从管理、设计、考核、培训等多方面着手,进一步提高DCS的安全可靠性,改善DCS自动控制效果,使DCS在火电厂的应用达到新的境界。
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