智能差压变送器的一般应用

智能差压变送器的一般应用

前 言 智能变送器采用了当今不少高新技术．如传感技术，微电子数字处理技术等，与常现变送器相比，具有精度高、稳定性好、可靠性高、测量范围宽、量程比大等特定。更具优势的是它实现了数字通讯功能。通过通讯协议可对智能变送器的各种参数进行变更、设定，实现远程调试、人机对话．在线监测各种数据。和所有智能仪表一样，智能变送器也拥有完善的自诊断功能。

2 智能差压变送器的应用以下关于智能变送器的实际应用例子、发挥其各种特点，解决过程控制测量中出现的各种问题：需要指出的是，市场上存在着各种类型的智能变送器．内在功能将特性不尽相同，故文中所举的个别例子不一定具有普通性． 2.1 实际验证原始设计差压我厂铜碱洗工段再生岗位．有一差压式流量计用于空气流量的测量。空气用于废铜液再生后铜比的调节。这套流量计的设计差压值为10KPa．但一直无法正常运行。现场操作人员只能凭借经验来判断、控制空气流量，给工艺操作伴来随意性、盲目性；门时．过多的空气量会使系统中的氧含量升高而威胁系统安全。考虑到该空气流量小，工艺管道小，及原始设计中相应的艺参数存在偏差、从而使得理论验证原设计差压值变得意义不大。在应用智能差压变送器后．利用智能差压变送器具有显示输入差压值的功能。单位可以从规定的系列中选取，实际验证设计差压值变得非常方便，在岗位人员的配合下，实际测量了该流量计的工作差压值与最大差压值。出乎意料的是，最大差压值竟达100KPa．是原设计值的10倍，无怪乎原差压式流量计不能正常运行。按此差压值，用智能终端修改变送器的测量上限值、实现了空气流量的自动测量．解决了历史上未能解决、困扰已久的难题。在差压式流量计应用中．尤其在小流量、小管道的测量中，可能存在工[艺参数个详或与实际情况存在严重偏差等系列问题．引起原始设汁差压值的严重误差，导致整套流量计异常。此时，引用智能差压变送器可以起到化繁为简的作用，用它直接实际测量节流件前后的压差，据此修正原始设计值，使疑难问题迎刃而解。

2.2 简化系统组成环节智能差压变送器只须通过简单的设定而获得与输入差压信号平方根关系的输出信号，因而可免于使用差压式流量计的开方环节．简化了测量、控制系统的构成。好处是不言而喻的。同时．开方后小信号切除又具有独到之处。有两种小信号切除方式．其一 与普通开方器-样，在输出信号小于切除点时进行完全切除．如图l所示。称之为\零切除方式\：其二是在输出信号小于切除点时．输出信号与输入差压信号成线性关系．如图2所示，称之为\线性切除方式\。两种切除方式的切除点在0%-20%之间连续可调。比较图1和图2可知．线性切除方式在测量下限流量时，有益于现场的操作。2.3减少仪表备品数量中氮企业，氨合成塔主线进口氢、氟混合气流量的测量有大流量测量和小流量测量之说。大流量用于合成塔正常生产时．小流量用于合成塔触媒更新后升温还原阶段。用常规 差压变送器来实现时。在升温还原阶段，需装上小量程差压变送器(本厂实际差压值为16KPa，进行电炉升温时安全气量(即小流量)的测量控制；在升温还原阶段结束后，合成塔投入正常生产时．又需重新换装成大量程差压变送器(实际差压值为254KPa)。通常常规差压变送器．不具备如此大的量程比。为满生产需要，该流量的测量实际上配备了两台差压变送器。利用智能差压变送器量程比大。且有自设定、自校验能力．用其进行主线流量测量．仅需通过智能终端在控制室内进行小量程差压值和大量程差压值的修改、完成同样的目的。避免了常规差压变送器的拆装校验．降低仪表工维护量，减少备品表数量。 常规差压变送器的量程比郁不大．像熟悉的1151差压变送器。量程比为6：1，而智能变送器的量程比至少可以达到30；1。一般可达50：1。显而易见．如果用智能变送器作为常规4-20mA输出变送器的备品，可大大减少备品仪表的规格和数量。2.4 便于各种参数的现场显示仪表进行简单的设定，就可以使智能变送器内藏LCD模块显示各种不同的数据。如压力受送器．可使LCD直接显示输入压力及相应单位，差压受送器，可使LCD指示单位自定的流量工程值等。在某些场合可以省略现场一次指示仪表，如压力表、转子流量计等 而不影响现场的监视与操作。LCD显示模块具有强制自诊断显示功能，一旦被测参数超出量程或变送器本身故障，LCD将显示出错代码来替代原设定参数的显示，利于及时排除故障。如果通过智能终端，可以从变送器中读出更多的过程信息。

3 技术上有待改进的问题在使用中也发现．智能变送器还存在尚需提高的技术问题。(1)如何实现对变送器的加密，保证各种设定数据的权威性。(2)如何降低变送器在进行通讯时对供电电源的要求。方便现场调试、维护。(3)如何将变送器测出的其它信息，如环境温度、过程介质静压、差压值等可以在智能终端上显示的内容分离出来．以达一表多用。 (4)如何突破通讯协议上各自为政的局面，实现通讯的标准化、开放化。4 结束语虽然智能变送器的价格略高于常规模拟变送器，但其性能价格比却非常规仪表所能及。上述几例仅归纳了智能变送器的几个特点，尚有其它优点限于篇幅不能一一列举。

总之，即使没有相应的DCS系统与之配套，合理选择智能变送器不存在大材小用问题，它能帮助自控人员提高生产效率，降低仪表工作量，减仪表备品备件，拓宽工作思路、提供解决问题新方法、新思路，最终提高生产过程的自动化水平。之所以称之为\智能差压变送器的初级应用\．主要原因是未将智能变送器真正意义上的数字通讯功能与DCS系统结合起来，充分体现其综合优势。仅用作常规变送器的替代，运用其某些特性来解决实际工作中的问题姑且作为现场智能仪表应用的初级经验奉献于同行。

差压式流量计的静压误差及其校正

作者： 发布日期：2007-12-18 23:50:14 (阅122次)

关键词: 流量计 流量 差压式流量计

差压变送器的差压刻度通常是在负压室通大气的条件下校验的，安装到现场通入实际使用静压校零时，往往发现零位输出与负压室通大气校验时的零位输出不一致。这种正负压室通入相同静压得到的零位输出评理通入大气校验时的零位称为静压误差。

差压变送器的静压误差是由其正负压室膜盒有效面积不相等引起的。在DDZ－Ⅲ型差压变送器中，静压误差可高达±0.5％FS。在智能型差压变送器中，由于装有静压传感器，并且通过实验的方法测出静压在规定的范围内变化时，零位输出的偏离值，然后在表内的单片机中将静压误差予以校正。经过静压误差在线校正的差压变送器，残存的静压误差一般可降低到±0.1％以下，从而使其性能得到显著改善。

差压变送器的静压误差假如不作校正，将会给流量测量带来误差，有其是在相对流量较小时，影响更可观。例如有一台DDZ－Ⅲ型差压变送器同节流装置一起组成差压式流量计'>流量计，在常用压力条件下其静压误差为0.5％FS，因未对此静压误差作调整就投入运行，则实际流量为零时，仪表的流量示值就可能达到7.1％FS，虽然小信号切除功能就将这一矛盾掩盖掉，但是其影响客观上是存在的，而且在全量程范围内±0.5％FS的差压偏离总是在起作用。

差压变送器在制造厂出厂前零作为一个重要指标检验过，但是残存的静压误差在仪表投运时还必须在使用现场通入实际静压的静压误差再一次检查校核。其方法是向正负压室通入相同的静压，在本书第3章图3.14所示的系统图中，将三阀组的高低压阀中一个打开，另一个关闭，将平衡阀打开，假如怀疑正负压室内尚未布满被测介质，则可通过正负压室上的排气（或排液）阀排净积气（或积液），然后检查变送器的输出。

有的差压变送器带有开平方功能和小信号切除功能，在检查静压误差时应将小信号切除功能暂时解除，以观察真正的零位。

差压变送器的输出也可在流量显示仪表或DCS中读出，为了读出真正的零位输出，也需将小信号切除功能暂时解除。

将差压变送器与流量显示仪表配合起来检查零位输出，假如零位存在偏差，则可能的原因如下。

①差压变送器静压误差。

②差压变送器安装位置偏离正确位置引起零点偏移。

③流量显示仪表零点偏差。

这种偏差的代数和不会很大，最终是通过差压变送器的零点校准予以消除。因此仪表投运前这一检查校准环节是开表投运操作中的重要一环。

差压式流量计'>流量计经过上述的静压误差及零点检查校准后，就可关闭平衡阀，开足高低压阀，投入运行。

来源：中国发电网

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流量仪表的发展趋势及热点

来源： 作者： 发布日期：2008-1-21 18:29:20 (阅158次)

关键词: 仪表 发展 流量

流量仪表的发展趋势及热点

近来，我国政府提出了以科学发展观建设“资源节约型、环境友好型”社会的国民经济指导方针后，由于流量测量涉及物流的计量，在生产中它是重要的信息源头；在管理上它是效益考核、节能、环保科学评价的依据。无可置疑，在以上方面它都起着举足轻重的地位，倍受关注。

流量是一个推导量，影响它的因素较多，如：流体的物性、流体流动的特性、现场环境、工艺的要求、安装、维护、经济性……等。企图用一种仪表满足上述一切要求是不可能的。所以相应的仪表原理达十多种，类型近200多，每一种仪表都有其优缺点，只可能在某个特定领域中发挥作用，仪表各尽所能，用户各取所需，尚没有一种仪表可以独占鳌头，取代其他一切仪表。

本人就流量仪表的发展趋势、热点发表一些看法。浮光掠影，供大家参考。

一发展趋势

据专业网评估报告显示，流量仪表的销售额从2002年的31亿美元增长到2007年的35亿美元，年增长率仍达2.6。其中传统仪表(节流、容积、涡轮、转子等)为负增长-2.2，2002年16.43亿，占总流量仪表的53；2007年15.05亿，占43，而新型仪表(电磁、超声、科氏等)年增长率约6.2，2002年14.57亿，占47；2007年增为20.19亿，占57。其中：

上述评估认为传统仪表总的发展呈下降趋势，但也并非“一声令下，烟消云散”。以孔板为例，它具有可干标及承受恶劣工况等优势，数十年来其他仪表无法取代，已装机容量十分庞大。也有专业人士认为，市场趋势虽向新型流量计转变，但传统仪表的安装基数很大，取代将是一个很长的过程。

据某市场评估集团调查显示，流量仪表2003年世界市场排序为：电磁、质量、节流、涡轮、孔板、科氏、容积、涡街、超声、均速管、皮托管、文丘利、喷嘴、热式、环孔、堰、弯管、激光等，但这个分类不合理，许多仪表（划下横线）均应算为节流，这样来看，节流从数量上应占市场第一位。由于节流装置一般较为笨重，技术含量不高，国外厂商基本未涉足中国市场，我国工程中所用节流装置仍主要选用国内产品，据中国仪器仪表协会估计，传统节流装置年销售量为20万台以上，约6亿元人民币。

涡轮流量计在国外多用于测气体及粘度较小的液体，评估显示，从2002~2007年CAGR为-3.2，由2002年

销售额的4.1亿美元降至2007年的3.48亿，专家认为：超声的增长势头虽然咄咄逼人，而涡轮也较准确，与超声相比，价格便宜得多，而量程比为10:1，大于差压式3倍多，在商业计量、贸易结算上仍有独特优势。我国年销售量估计约2万台。容积式流量计非速度型仪表，无直管段要求是其特点，准确度可达 /-0.5以上，但较笨重，口径一般在200毫米以下，近五年CAGR为-2.7，由2002年销售量的5.2亿美元降至2007年的4.52亿美元。我国油品计量多采用这种仪表，如各加油站用的加油机，国内年销售量估计为5万台。 二热点

1.电磁流量计

根据法拉弟电磁感应定律，即当导体在磁场中切割磁力线时，将在两端产生感应电动势，其大小与流速成正比，据此可测流量值。电磁流量计最大的优点是管道中无任何阻力件，可测液固两相流、纸浆、矿浆、煤浆等，几乎没有压损，对直管段要求较小(上10D，下3D)，精确度可达 /-0.5。测量范围可达50:1，口径可大至3米。市场销售 台数虽未必超过差压式，但其销售额居流量仪表市场魁首已是公认的事实。 世界各国著名自动化仪表公司，如ABB、西门子、Krohne、横河等，我国的几家大仪表厂，如开封、威尔泰、光华、川仪都将它做为主导产品，可惜均引进国外ABB技术，基本上没有自己创新的品牌。电磁流量计虽有许多优点，但在国外市场已近饱和，CAGR已低至1.92。而据ARC公司评估，由于中国近年来加大在水处理、矿业、造纸、制药等行业的投资力度，电磁流量计国内的CAGR将达到10.7，预计2008年为0.77亿美元。 2.超声流量计

根据超声波在管道中传播时，顺流向声波速度增大、逆向减小原理，测得时差大小即可知流体流速推算流量。由于气体的声阻大于液体，气体超声波流量计难度大于液体，据美国GE公司介绍接受反射回来的信息能量仅为发射的万分之一，而时差仅10-9~10-12s。近年来由于在能源结构中，天然气的比重日益加大、超声气体流量计准确度可达 /-0.5以上，量程比为几十比一，口径可大至2m以上，是天然气商务计量、贸易结算很理想的流量计，我国西气东输工程较重要的贸易结算采用了几十台。

目前国外公司Instromet(荷)、GE、Emerson、Controlotron(美)、Krohne(德)、昌民(韩)均有产品；我国在1985年即开始研制曾有样机进行了试验，目前上海宝音、维思、唐山美伦、天津亿环、北京昌民(合资)，均称已有产品，但据了解在现场应用中仍有不足之处，有待改进。

外夹式流量计因便于装卸、维护，颇受用户青睐，GE资深流量专家表示，过去因超声波穿过管壁能量损失及折射角等问题，使其难以问世，现美国Controlotron采用了宽束技术(WideBeamTM)，使难题得以解决并已可提供1010GC、1010GCS系列外夹式产品，但管道内气体压力不得小于60Psig(约4.22kg/cm2)。而GE公司采用了关联标记法(CorrelationMethod)突破了这一限制推出的CTF878外夹式气体超声波流量计（图1），可以测大气、压缩气体等。它可无需在管道开孔就可应用于有腐蚀性、有毒、高纯、无菌等气体的流量测量。 3.科氏流量计

原理是当质量m以速度v在一个旋转体系中运动时，在质量m上将作用有向心力及切向的哥氏力，其大小取决质量m及流速v，如测得科氏力即可知质量流量。为测科氏力，需激励管道产生振动，体积十分庞大。口径仅0.2米，高度即达2米，因而口径难以超过0.25米，而精确度可高达 /-0.5以上，且可以直接测量质量流量及密度，使用户不仅可获知流体的容积而且可了解其组成，特别适用于化学流程工业。其次，维护成本极低，使用多年可无需重新校验，无直管段长度要求。这些优点令其成为颇具发展潜力的流量仪表。国外厂家有美国的MicroMotion(Emerson)、德国Krohne，我国有山西太行、浙江乐清-----等（图2）。 由于技术的发展，科氏流量计的应用领域已从测油品、液体矿浆扩展到气体。美国燃气协会(AGA)认为科氏很适合测天然气，特别是压缩天然气加气站的商务计量，由于天然气在能源中的比重加大，为科氏在发展提供了很大的发展空间。据ARC公司评估，近几年国际市场科氏会大幅增长，2007年销售额将达6.27亿美元，CAGR达7.6，仅次于超声。

在计量上，科氏与超声在口径上有较大的互补性，科氏常用口径为2寸左右，占90，通常最大口径到6寸(150mm)；而超声不适用于较小的管径。由于科氏价格较贵(在相同口径下为电磁的10倍)。我国多用容积式或涡轮代替，但维修、定期校验量较大，只要价格适当，在我国的市场潜力还是较大的。 4.两相流量计

为提高效率，降低成本，采取管道输送口在现代工业运输中得到广泛应用，两相流的流量测量日益迫切有待解决。 （1）液固两相

电磁流量计已成功解决含有纤维、固体的液体流量，如矿浆、煤浆、货浆、泥浆、污水等等，无须絮述。 （2）气固两相

由于气流中固体的冲刷、磨削，只能采取非接触式，我国兰州同位素研究所曾用同位素解决这一课题，但涉及环保等问题已很少采用。目前德国SWR公司推出了一系列微波气固两相流量计，较成功用于各种现场，可惜价格较贵。

其原理(图3)当安装在管道上的传感器发射的微波束，穿过管道中的气固两相流，固体物流将吸收部分微波能量，通过测反射回来所削弱的微波能量可知固体流量。据SWR公司称可测固体颗粒自1ns至1cm，流量可大至每小时数百吨，精确度 /-2~5，安装简便，仅在管道上钻约20mm圆孔，焊上接头即可。 （3）气液两相

我国早于20多年前已从事此课题研究，天大、浙大、西安交大均有试验室研制，但至今仍未有产品推向市场，由于天然气开采特别是海上平台，难以采用笨重、庞大的分离器，迫切期待提供气液两相流量计，目前普遍采用的是用2台不同型号的差压流量计，串联测量，从2个读数来解流体中气液的容积比。我国克拉气田购买了一台14\英国Solartron公司提供的MK1型湿气两相流量计，报价14.4万英磅，约230万元人民币，国内厂商估计生产成本不过数万元。 5.热式流量计

基于传热正比于流速的原理，通过测热源温度变化测量流量的仪表主要有2种型式：(1)热分布式，热源处于管道外壁，管径较小，外径4~25毫米，最小流量可测0.3升/小时、多用于测微小流量；(2)浸入式(插入式)。热源处于管道内，与流体直接接触，多用大管道气体流量测量，近几年倍受关注。从多国仪器仪表展览会参展来看，2001年仅3家，2005年已达19家。这种仪表的优点是直接可测质量流量，灵敏度高，测气体流速可低至1m/s，弥补了差压式无法测低速的不足，且不易堵塞。它的应用领域广阔，如取暖、环保、流程工业中低速、常温气体流量测量。不足是准确度受流体组分影响，流体温度不宜超过200℃；热源会影响周围温度场，响应速度达1s，不适用于工控系统。而最近了解到美国矽翔科技公司(Siago.Ltd)推出的一种以MEMS芯片做热敏元件的插入式热式流量计，改善了它的性能，这种MEMS芯片仅4×2mm，上刻有微热源、上下游温度检测件。通过测气体流过芯片的温度场变化来了解流速大小以推算流量，由于热源极小不致影响管道中的温度场，也将响应时间提高到了0.1s，改善了调节品质也可用于工控系统。 6.新型节流装置

经典节流装置工作可靠，可承受恶劣的工况，孔板可干标等优点，长期以来取得用户的信任、占流量仪表市场份额60~70。但不适用于两相流，而且要求直管段过长，现场难以保证，出现了一系列环形通道节流装置（详见本刊2006年一期）。

(1)环形孔板美国上世纪60年代推出，它不仅适用于两相流，而且对直管段长度要求较短，但压损较大。 (2)内锥式流量计(V-cone)美国上世纪八十年代中期推出（图4） ，可以解决上述2个问题，但内锥并非完美无缺，仍存在以下问题： (a)力学结构为悬臂，易产生振动。

(b)取压点不合理，P1未必可反映整个截面的压力，P2处于锥体后漩涡区，压力有波动，且传压管易堵塞。 (c)直管段要求0~3D未必可行，7~10D较合理。

(d)尾锥后为漩涡，能量转换是不可逆的，动能不可能无损恢复为位能，不是节能仪表。 (3)梭式针对以上问题改进的专利产品

(a)采用三支杆固定流件——梭体。

(b)充分考虑直管段不足时流速分布不均匀性，在环形通道中，采取测多点(9~12)总压。 (c)尾锥不会产生漩涡，动能可平稳转换为位能，压损小，可节能。 7.二次表智能化

(1)影响流量测量的因素很多，计算繁琐，由于微电子、计算机技术的飞速发展，这一切就变得简单，可适应用户的各种要求。

例如，占流量仪表一半市场以上的差压式流量计量程比只能为3：1，采用智能式差压变送器后，就可将量程比扩大到几十比1。

(2)根据用户的要求，二次表可通过智能化具有许多功能，如同时显示瞬时、累计流量；快速进行运算；工况实时补偿；系数实时修正；下限计费功能；分时计费；停电记录；定时抄表；自诊断；模拟数字兼容通信。

(3)近期德国Krohne公司推出的Optiflux电磁流量计，就具有十多种自诊断智能功能，使其工作更为可靠，性能提高，据称精确度可达 /-0.2。

可以预计，二次表的智能化、多功能化是流量仪表研发中一个具有很大发展潜力的课题！ 8.大管道气体流量的检测与校验 （笔者将另撰文详细说明。） 三建议

1.发展趋势

(1)结构日趋简洁，从当前发展最快的3种流量仪表(电磁、超声、科氏)来看，机械结构都十分简洁，管道内既无转动件，又无节流件。

(2)功能力求完善，随着微电子、计算机、通信技术的飞速发展，流量仪表的功能日益完善、多样，不少机械部分难以解决的问题，依靠电子软件则迎刃而解，如Krohne的智能电磁流量计，不少超声流量计不仅可测流量，还可测流体密度、组分、热能等等。

(3)安装日益简便，工业自动化程度越高，用户越欢迎采用安装维护简便的产品，这也是插入式，外夹式仪表日益畅销的原因。 2.国产化刻不容缓

据了解，我国近年来进口仪器仪表约130亿美元，出口约30亿美元(多为低附加值的电工仪表、家用水表、气表)，国内大型工程选用国外仪表占2/3，而其价格为国产5~10倍，我国大型流量仪表企业主要依靠国外技术，缺乏拥有自主知识产权意识，创新乏力；自动化仪表国产化刻不容缓！ 3.品种多，选用要实事求是

流量仪表品种、类型较多，正确选用并非易事，建议：

(1)不要轻信厂商宣传，厂商为利所图，往往对仪表的技术指标夸大其词，选用时要理性分析这些参数的依据，有无检验证明。

(2)按需选取，勿追求高指标，如不是用于商务计量，贸易核算，准确度要求可以降低，如工控系统的某些场合，检测、监控仪表的重复性、可靠性好就可以了。

(3)全面考虑经济指标，仪表的经济性并非限于一次购买费用，还要考虑安装维修(停产损失)，是否节能(长期运行费)等因素。 作者：来源：

现场仪表系统常见故障的分析步骤

来源：中国热工仪表网 作者：佚名 发布日期：2008-5-7 18:05:13 (阅661次)

关键词:

现场仪表系统常见故障的分析步骤

个人基本信息

姓 名： 刘先生

出生日期： 1968-06-30 ( 37 )岁 户 籍： 中国 湖南 婚姻状况： 已婚

毕业院校： 西安电力学校 政治面貌： 党员

身份证： 650104680630*** 毕业时间： 2003-07-01

性 别： 男 民 族： 汉 身 高： 168 学 历： 本科

热工类::热工测量及

专 业：

自动化

第二专业： 计算机类::计算机科学与技术 现有职称： 中级 现所地点： 新疆

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求职意向

求职类型： 全职

应聘职能类型一： 电厂运行/检修类 应聘职能类型三： 应聘职能类型五：

希望工作地区： 福建,厦门 可到职日期： 两个星期

月薪要求： 月薪[5000]RMB

应聘职能类型二： 电力自动化类 应聘职能类型四： 应聘职能类型六：

其他地区： 不限

相关工作经历及特长

人才类型： 普通求职 外语语种： 英语 其它外语语种： 无 普通话程度： 标准

相关工作经验： 17 年

外语水平： 一般 其它外语水平： 无 计算机能力： 精通

高级人才描述

刘先生 西安电力学校热工类::热工测量及自动化专业 本科 17年相关工作经验 熟悉电力生产的相关知识,熟悉电力生产相关的安全知识,具有丰富的热控设备检修、安装、维护经验和检修技能,具备解决现场热控设备疑难杂症的能力,具有热控仪表检修技师职称.能够根据工作要求编制热控设备的检修计划、施工工艺、质量标准等,能够按标准格式要求编写各种可行性研究报告、技改项目报告以及完成各种技术专题总结和工作总结. 应聘成信集团生产技术部控仪专工岗位

教育/培训经历

1986年9月至1988年7月西安电力学校热工自动化专业 毕业证

1993年9月至1996年7月自治区电大热工测量及自动化专业获大专毕业证书 2001年9月至2003年7月中央电大本科计算机科学与技术专业获本科毕业证书

工作经验

1988年毕业于西安电力学校热工自动化专业，88年11月分配在***发电厂热工分场从事热工自动设备检修工作，1989年4月厂内调动至化学分场从事化学仪表检修工作，担任班长。1999年11月企业内部改制在***电力股份有限公司***发电分公司检修公司热工专业从事仪表检修工作，担任温度班班长至今。期间于1993年9月至1996年7月在自治区电大热工测量及自动化专业修完三年制专科教学计划规定的全部课程。2001年9月至2003年7月修完中央电大本科计算机科学与技术专业计划规定的全部课程，2004年获工程师职称，2005年获仪表检修技师职称。

在工作期间由于成绩突出，90年获部级双文明先进个人，91年被评为厂级优秀团员，92年被评为优秀团干部，95年度被评为厂级双文明先进个人，96年被评为新长征突击手，2004年被评为局级先进个人、厂级劳动模范。工作期间有《工业酸度计的选型》、《热工测量系统中抗干扰技术的应用研究》、《MB内窥式火焰监视系统的改造》、《提高水中溶解氧合格率的技术措施》《汽轮机上下缸及内外壁温差大的原因分析》等多篇论文获得发表和奖励。

工作技能

熟悉电力生产的相关知识,熟悉电力生产相关的安全知识,具有丰富的热控设备检修、安装、维护经验和检修技能,具备解决现场热控设备疑难杂症的能力,具有热控仪表检修技师职称.能够根据工作要求编制热控设备的检修计划、施工工艺、质量标准等,能够按标准格式要求编写各种可行性研究报告、技改项目报告以及完成各种技术专题总结和工作总结.

职业目标

成信集团生产技术部控仪专工

个人评价

个性温和,善于学习,业务能力突出,为人正直.工作勤奋、刻苦,有较强的团队精神和时间、纪律观念.未来期望自己能成为独当一面的热控方面的检修专家.

仿真技术在中国电力工业中的发展及应用

摘 要：对现代化大型火电机组仿真系统的硬件组成和软件结构作了简要介绍，着重介绍了我国火电机组仿真技术从科研起步到火电仿真机数量上跃居世界第一位和质量达到世界先进水平的进展过程，给出了我国电力仿真机在国内外的分布情况。 关键词：电站；系统仿真；电力工业

1 现代化大型火电机组仿真系统的硬件组成和软件结构 1.1 仿真系统的硬件组成

中国新建的大型火电机组的控制室有三种方式：a.以常规型的控制盘、操作台为主要控制和操作手段，以屏幕显示操作为辅；b.以屏幕操作和显示的操作员站（OIS）为主，备有小规模的控制盘，装有一定量的模拟操作器和逻辑操作器作为备用操作设备；c.单纯采用计算机屏幕操作和显示，没有仪表盘和操作台。那么相应的仿真系统同样具有三种硬件组成。本文提供的硬件组成是以b方式为主，如图1所示，它代表了国内先进的全范围、高精度仿真机的通用结构形式。

操作员站（OIS）采用了五台同一规格的PC机，分别具有同一规格的专用键盘和20寸显示屏幕。电液调节系统DEH采用一台专用PC机及20寸显示屏幕。指导教师工作站是一台HP-715小型工作站。两台就地操作站采用X-终端。对监视锅炉燃烧火焰、烟囱排烟、锅炉水位等的仿真，则采用了多媒体技术，使用三台PC机。上述所有PC机和X-终端都作为下位机，通过开放式以太网和作为主机的HP-9000/800-K100服务器进行数据交换，其通信速率为10MB/s。该仿真机对

辅助操作盘也进行了1∶1的仿真。应该说明的是，硬件系统中的各种计算机型号没有严格的规定，一般是随着计算机的发展，选用国际市场上最新型号和性能价格比比较高的原装机。 1.2 计算机仿真系统的软件结构

一般是以多用户、多任务操作系统为基础，如UNIX、VMS等。以数据库管理、进程通讯、内存共享和实时任务调度为手段，建立仿真支持环境。并在它的支持下实现多层次的建模工具，包括源代码管理、工程管理、自动建模工具以及仿真培训所必须的辅助软件，如指导教师站软件、就地操作站软件等。其软件结构和数据流程如图2所示。

仿真环境软件是现代化仿真机开发和运行维护必不可少的大型软件。从某种意义上说是仿真机的操作系统。世界上各大仿真公司都有各自的支持环境软件，如从事电站仿真开发的美国S3T公司的S3、ABB公司的CETRAN，加拿大CAE公司的ROSE等。这些软件按当时或现在计算机软件开发水平，对仿真机的开发全过程起到重要的支持作用。

从我国电站仿真机生产的几大厂家来看，主要是以借用、租用或修改外国仿真公司80年代的同类仿真软件为主。唯有清华大学独立开发了具有自主版权的支持软件“一体化仿真支持环境”，简称ISSE。

ISSE具有完整的支持环境功能，基于B-TREE算法（平衡树算法）的数据库管理内核，提供了从变量、源代码、工况文件、I/O接口等各种仿真机要素的管理。以对仿真机开发的各个阶段，包括图形化建模的支持。基于共享内存、信号灯和实时内核的技术，ISSE提供了可靠而准确的任务调度功能以及各种在线调试功能。由于采用了面向大型的程序设计和数据驱动的思想，ISSE对项目子组形式的开发提供了各种手段，并可实现一机多模的功能。ISSE全部采用C写成，并形成了ISSE开发类库。该系统已在HP-UX、DECOpenVMS、SGIIRIX等操作系统上完整实现，体现了支持环境作为仿真操作系统的思想。除此之外，ISSE提供了一个基于网络通讯的开发接口，以便于第三方软件和ISSE的通讯。

ISSE软件结构有三个层面，分别为类库、工具软件和应用软件。 1.3 对象模型

电厂机组的各种不同热力系统都是由一些热力设备，如换热器、风机、水泵、阀门、容器等经过管道连接而成，形成一个个流体网络。热力系统的动态过程不仅取决于各热力设备本身的特性，即设备模块；还取决于这些设备的连接方式，即拓扑结构。因此流体网络建模技术成为电厂仿真中的一项重要技术。清华大学开发的流体网络计算软件FLOWNET，可建立单相不可压缩、单相可压缩流体网络模型，采用半隐式欧拉积分算法和大型稀疏矩阵技术求解，很好的解决了网络计算中的稳定性和实时性等问题。

为了更快速和直观地进行建模，在ISSE支持下，增加了图形编辑器GNET，发展成为图形化、模块化的建模软件，形成了一种新的流体网络自动建模工具。

当确定了热力系统拓扑结构之后，根据GNET的图形编辑器功能，调用各种不同设备所对应的图标，再根据模块入/出口进行连接，组成被仿真的热力系统。同时相应的FORTRAN源程序随之生成。经过实例化，即输入被仿真设备和系统的参数和数据，该仿真系统即可进行调试。 2 中国火电厂仿真系统的发展历程及现状 2.1 中国电力工业发展特点

从80年代初开始，我国电力工业以先行工业的地位得到迅速的发展，到1996年拥有发电设备容量约为20亿兆瓦。其中火电装机容量约占75％，水电约占24％，核电不到1％。火电年发电量占全国总发电量的近80％。

80年代我国电力工业安装了一批200MW的大型火电机组，到1990年已经有142台在运行中。随着电网容量的增大，到90年代我国大型火电厂安装的主力机组单机容量则以300MW－600MW大型机组为主，甚至800MW也已经开始安装。第八个五年计划里发电机组的年装机容量为1800

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万千瓦，到1996年，300MW－600MW的机组已达90台，而且大部分是引进的外国先进设备。它们的自动控制系统也都是采用计算机分散控制系统（DCS），运行人员要掌握这些机组的运行技术是具有较高难度的。

由于我国一次能源的蕴藏量以煤最为丰富，每年大约有12亿吨原煤的产量。其中约5亿吨用于发电，只有少量火电厂采用石油或天然气作燃料。因此，我国火电厂的结构是以燃煤机组为主。燃煤电厂的煤粉制备、烟气除尘、除硫和燃煤过程减少氮的氧化物生成等都给发电设备的结构和热力系统带来了复杂性、技术困难和高投资。 2.2 电厂仿真培训的必要性

早在70年代中期，我国电力工业第一次较大规模从西方发达国家引进4个大型火电厂，它们分别是元宝山电厂法国300MW燃煤机组、大港电厂意大利350MW燃油机组、陡河电厂引进日本200MW燃煤机组、清河电厂为苏联200MW燃煤机组。它们都是超高压（蒸汽压力为13MPa）或亚临界（蒸汽参数17MPa）机组，具有蒸汽再过热系统。它们的自动控制系统主要采用了机、炉协调控制和计算机监控。这些特点反映了当时的世界火电机组的先进水平。在建厂过程中，就已经掌握这些新型机组运行技术问题摆在了电力部门领导面前。在国内进行理论培训和派人到国外去进行培训的同时，也在考虑如何发展中国自己的发电厂仿真培训技术。

1975年美国联邦能源部提出的安全性专题报告中就已经指出：“电厂的可靠性可以由改进设计和加强维护来改善，但是它只占可靠性的20－30%。另外70－80%依靠于运行人员。” 1988年清华大学曾对国内电厂运行人员进行过调查，结果是：某电厂未经过仿真培训的一组运行人员在200MW机组上连续18个月内出现过七次事故，其中六次未能正确操作处理而被迫停机，有一次事故中造成人员受伤，另一次事故中造成停机长达15天之久。另一个电厂在10个月内发生过四次甩负荷事故，但它是由参加过仿真培训的运行人员操作的。他们的炉、机、电运行人员互相配合，均能正确地处理事故。还有一个电厂在11个月内发生五次事故，包括保护动作、甩负荷、锅炉灭火等，也是由经过仿真培训的人员操作的，结果是有四次能够很快消除事故，十分钟内恢复正常生产。这些资料说明仿真培训对电力生产的安全性起着至关重要的作用。 2.3 中国火电厂培训仿真机从科研到产品的发展过程

2.3.1 从科研开始独立发展中国的电厂系统仿真技术及培训用仿真机

随着数字式计算机的发展，世界上工业发达的国家，经过一个10多年的研究过程，于1971年几乎同时在英国、美国、日本出现了实用性的火电仿真培训系统。如1971年美国加利福尼亚州匹兹堡火电厂安装了一台750MW全机组仿真机，采用了数字式计算机；同年日本仙台火电厂安装了一台350MW机组的培训仿真机，也是采用了全数字计算机；也是同一年英国中央发电局在利兹市白宫路培训站建成了一台660MW全范围仿真机，采用的是模拟－数字混合式计算机。 就在70年代中期中国引进国外四台大容量、高参数、先进的发电机组的同时，北京清华大学于1975年向中国水利电力工业部建议研制中国的火电机组仿真系统，并得到水利电力工业部的批准和资金支持，开始了中国第一台“大型火电机组模拟系统”的研制。仿真对象确定为正在辽宁省朝阳发电厂运行的哈尔滨三大动力厂生产的国产第一台200MW燃煤发电机组。

当时我国还处于不开放年代，和国外没有深入的技术交流，只能依靠中国自己的技术力量作为一个科研项目去进行。克服了没有先进的计算机设备和软件的困难，在一台国产DJS－130型的小型计算机上，于1982年完成了中国第一台大型火电仿真系统，开始了中国自己有能力开发电厂仿真机的历史，使中国成为世界上少有的几个有能力开发此类仿真机的国家之一。因此获得电力工业部优秀科技成果一等奖和国家科学技术进步一等奖被电力部门称为中国电力培训的里程碑。利用这一台仿真机在清华大学建成了中国第一个火电运行仿真培训中心，在5年时间里为电力工业培训了约2000名运行技术人员。1984年清华大学又开始研制中国第一台完全复制哈尔滨第三发电厂200MW机组控制室的全范围高精度仿真机，于1988年完成，安装在东北电管局沈阳电力专科学校。这是中国自己成功研制和开发最早的两台适用性的火电仿真机。

2.3.2 产品推广的条件成熟

中国能源部于1988年在第一台完全复制控制室的全范围仿真机的安装现场召开了各省市电力局领导参加的电厂仿真机技术交流会，提出了中国有能力开发自己的电厂全范围、高精度的仿真机，决定在电力系统推广、发展和应用仿真技术。1988年10月能源部向各省市电力局及大型发电厂发出了“关于发展火电机组模拟培训装置的通知”。文件规定把仿真机列为电力工业的重要技术进步项目，抓紧规划和定点，建立200MW以上各种容量机组的仿真机，运行人员上岗前必须在仿真机进行为期不少于一个月的仿真培训，并逐步作到人员定期轮训。

在这个阶段我国引进了几台国外开发的电厂仿真机。如1986年国家核安全局从美国引进了一台900MW压水堆核电仿真机，安装在清华大学；一台550MW原理型火电仿真机安装在华北电力学院；1987年随华能大连电厂主设备从日本带进一台350MW火电仿真机，安装在大连电力技校；1988年从美国引进一台300MW火电全范围仿真机，安装在北京电力学校，但是这台仿真机价格十分昂贵，高达670万美元，这是中国国力难以承受的。 2.3.3 中国发展火电仿真机的高峰

进入九十年代，西方发达国家能源发展几乎处于停滞状态，新电厂建设减少，因此它们的电厂仿真机工业相应地也没有足够的市场而纷纷关闭。

这个阶段电厂仿真机发展的突出特点是在中国：1988年中国国家能源部发出“关于发展火电机组模拟培训装置的通知”之后，国内电厂仿真机开发公司的盲目发展也是在历史上世界各国所未有过的，到1993年底竞然有20多家电厂仿真机开发公司或中心出现。但是该时期运行的国产仿真机数目只有15台，其中清华大学生产8台；华北电力学院3台；亚洲仿真公司2台；东南大学1台；西安热工研究所1台。清华大学和华北电力学院联合被国家科委等单位评为1992年全国十大科技成就。

与此同时，电网调度仿真机、水电仿真机、变电站仿真机也在开发，但数量较少。1992年清华大学完成的中国第一套电力系统调度仿真系统安装在东北电管局调度中心，获电力部科技进步一等奖和国家科技进步二等奖；1993年完成的中国第一台水电仿真机，仿真对象为吉林省的丰满水电站。

到1997年，中国电力部门的火电机组培训仿真机已经达到68台，除广西、海南和西藏外，各省市均建立了火电仿真培训中心。一部分新建大型火电厂也拥有自己的培训仿真机。 3 我国投入使用和正在建造的火电仿真机的分布情况

据不完全统计，仅仅十年之内，到1997年中国已经投入运行和签定合同的火电厂仿真机数量已迅速达到68台；核电仿真机3台；水电厂仿真机2台；电网调度仿真机5台，这些属于电力工业的培训仿真机共计达到78台，成为世界上仅次于美国的第二个电力工业仿真机拥有大国。其中单就火电仿真机而言，其数量已占世界第一位，而且近90％是由国内自己研制和开发的，充分显示了中国具有强大的仿真技术和仿真机开发实力。各省市的培训中心已经拥有或规划建成200MW－600MW各种规格型号的火电培训仿真机；还有不少发电厂如华能福州电厂、华北盘山电厂等单独拥有自己使用的仿真机。

这些仿真机的分布是：东北电网占有10台火电仿真机，一台电网仿真机，一台水电仿真机；华北电网占有16台火电仿真机，一台核电仿真机，一台电网仿真机；华东电网有18台火电仿真机，一台核电仿真机。华中电网有12台火电仿真机，一台核电仿真机，二台电网仿真机；西南电网有7台火电仿真机。西北电网5台火电仿真机，一台水电仿真机，一台电网仿真机。 从开发单位来看，清华大学开发的有23台，其中包括19台火电、两台水电、两台电网仿真机；华北电力学院开发18台火电仿真机；亚洲仿真公司开发15台，其中14台火电，一台核电仿真机。上述三个单位开发的仿真机数量共为56台，占中国电力工业仿真机总量的72％。从美、日、法等国家进口了9台。其余13台为国内其它8家仿真开发单位所完成。

不仅如此，中国已有能力出口电厂仿真机，1995年8月清华大学完成了向巴基斯坦出口中国第一台仿真机的任务，仿真对象为木扎法戈电厂210MW燃油机组。同时由于独立发展火电仿真系统和技术，开发成功面向对象、面向工程的模块化、图形化、高精度的建模方法；有着独立研制成功的为支持仿真机的开发、调试、运行管理等仿真支持环境软件。这些建模和支持软件工具于1996年出口韩国，成为世界上有能力出口电力仿真技术的先进国家。

建模与仿真技术广泛地应用于各个领域的规划制订、方案论证、设计分析、运行维护、训练及管理等各个阶段。通过建模与仿真技术，可以有效地减少系统的研制费用、缩短研制周期，从而节省人、财和物力资源，取得了明显的经济效益和社会效益。与此同时，随着建模与仿真（Modeling and Simulation，简称M&S）复杂程度的不断增加，M&S的正确性和置信度问题也越来越重要。即仿真系统的最终结果对于预期工程应用来说是否具有可用性，将直接影响到基于仿真结果所进行的以后一系列应用决策过程。一个不正确的仿真结果可能导致重大的决策失误。从某种意义上来说，只有保证了M&S的正确性和置信度，最终得到的仿真结果才有实际应用的价值和意义，仿真系统才真正具有生命力。因此，对如何保证M&S的正确性和置信度的研究，引起了国内外仿真界的足够重视。在这种背景下，便导致了校核、验证与确认（Verification, Validation and Accreditation，简称VV&A）技术的产生、发展和应用。VV&A技术能够提高和保证M&S的置信度，降低由于仿真系统在实际应用中的仿真结果不准确而引起的风险。在VV&A过程中，同时进行测试与评估（Test and Evaluation，简称T&E），可为VV&A提供很好的确认基准。下面探讨M&S、VV&A、T&E三者的关系，以便成功地应用这些技术，确保仿真系统的置信度。

随着工业自动化程度的日益提高，可编程控制器(PLC)的使用越来越普及。PLC以其高可靠性、易操作性、灵活性、对现场环境要求不高而倍受青睐。但是，PLC作为单独的监控系统有其局限性，主要表现为，无法大量存储数据、无法显示各种实时曲线和历史曲线、无法显示汉字和打印汉字报表，没有良好的用户界面。随着计算机技术的飞速发展，工控组态软件的出现，弥补了PLC控制系统的不足

。在工业现场大量使用的以工控组态软件为开发平台的计算机监控系统，其结构主要表现在，计算机作为监控系统中的上位机，而下位机常常选用PLC作为现场级的控制设备，用于数据采集和控制。上位机则利用工控组态软件来完成采集信号的存储、处理、分析，利用屏幕画面，对整个系统的所有设备进行实时监视，画面中的各类参数具有实时性，还可对运行过程进行干预控制等。

昆仑通态计算机研究所开发的MCGS工控组态软件，充分考虑了国内工控领域的具体情况，吸收了国外同类产品的优点，通用性强，品质高，价位低，是国产优秀的工控组态软件之一。现将其应用于流化焚烧炉的自动控制系统中。

2、MCGS的主要功能及特性

MCGS是一套基于Window95／98／2000／Me／NT操作系统的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。它为用户提供了从设备驱动、数据采集到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和操作工具。MCGS组态软件具有多任务、多线程功能，其系统框架采用VC++语言编程，通过OLE技术向用户提供VB编程接口，提供丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件，用户可随时方便地扩充系统的功能。

MCGS的主要特性如下：

(1) 功能全面、应用灵活、具有开放性结构。用户可以挂接自己的应用程序模块，具有良好的通用性和可维护性。

(2) 实时性强，良好的并行处理性能。MCGS是真正的32位系统，充分利用了32位Windows操作平台的多任务技术，按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。

(3) 提供丰富的设备驱动程序，通过ActiveDLL把设备驱动挂接在系统中，能够快速地开发出集图像、声音、动画于一体的漂亮、生动的工程画面。

(4) MCGS强大的网络功能可把TCPIP网、485422423网、Modem网结合在一起，构成大型的监控系统和管理系统。

(5) MCGS以OLE自动化技术为基础的开放式扩充接口，允许用户使用VB来快速编制各种设备驱动构件、动画构件和各种策略构件，通过OLE接口，用户可以方便地定制自己特定的系统。

(6) MCGS组态软件充分利用数据库技术来保存数据、处理数据，提高了系统的可靠性和运行效率，同时也使其他应用软件系统能直接处理数据中的存盘数据。

(7) MCGS提供了完善的安全机制，具有4级安全保密机制。为多个不同级别用户设定不同的操作权限，还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，以保护组态开发者的成果。

3、流化焚烧炉主要监控参数

本系统流化焚烧炉主要监控参数有：水泵流量、污水量、热风温度、填料塔进口温度、填料塔出水温度、主燃烧室出口温度、回料温度、对流管束中部温度、炉膛出口温度、省煤气进口温度、省煤气出口温度、空预器出口温度、一次风风压、二次风风压、炉膛负压、空预器入口风压、引风机前负压、填料塔入口压力、料塔第一料层压力、料塔第二料层压力、汽包水位、炉膛火焰、引风机转速、鼓风机电机电流、引风机电机电流、水泵电机电流、燃烧器电机电流、排渣电机电流、送料电机电流、鼓风机电机功率、引风机电机功率、水泵电机功率、燃烧器电机功率、排渣电机功率、送料电机功率、鼓风机耗电量、引风机耗电量、水泵电机耗电量、燃烧器电机耗电量、排渣机耗电量、送料机耗电量等。

系统中有6台变频器分别用于控制鼓风机、引风机、水泵电机、燃烧器电机、排渣电机及送料电机。变频器同PLC之间采用PROFIBUS总线协议方式通讯。CPU315-DP获取引风机电机耗电量的程序为

汽轮机数字电液控制系统是汽轮发电机组中重要的一个功能，汽轮机组采用纯电调和高压抗燃油或低压透平油液压伺服系统组成的数字式电液控制系统,本控制系统具有很高的可靠性、易操作、易维修，灵活性强，具备自诊断功能，关键部件冗余设计，降低危险。

DEH系统的基本自动控制功能是汽轮机的转速控制和负荷控制功能。还包括其它一些参数的控制。除了转速控制、负荷控制，DEH系统还具有：超速保护、热应力计算、汽机发电机参数监视、以及起停顺序控制等功能。此外，DEH系统还充分适应其它的包括机组事故工况（如RB）和工艺系统要求的各种方式在内的起停运行要求。

DEH系统能保证汽轮机采用与其热状态，进汽条件和允许的汽机寿命消耗相适应的最大升速率，自动地实现将汽机从盘车转速逐渐提升到额定转速的控制。

* 转速调节范围50～3600 rpm

* 转速控制回路的控制精度±1rpm额定转速

* 最大升速率下的超调量不大于0.15%额定转速

自动升速系统的设计应与汽轮机及其旁路系统的设计相配合，可适应汽轮机带旁路和不带旁路，可应用于高中压缸联合起动或中压缸起动方式，可应用于调节阀冲转或主汽门冲转方式

DEH系统能在汽轮发电机并入电网后实现汽轮发电机从带初始负荷到带满负荷的自动控制,具有一次调频功能，并根据电网要求，参与二次调频或负荷调度任务。

系统具备控制阀门开度和控制实发功率的两种控制方式去改变汽轮发电机的负荷。

* 功率控制精度不劣于±0.5%（在蒸汽参数稳定的条件下）； * 静态特性转速不等率可调，其整定范围不小于3%～6%；

* 在指定功率附近（功率变化在额定功率的±1.5%～±12%范围内），频率变化在± 0.025 Hz～±0.25 Hz 的区域内的局部不等率整定范围达到3%～8%。

为改善电力系统故障时的动态稳定性能或抑制汽轮发电机组超速，汽轮机的DEH系统设置下列甩负荷控制功能：

瞬时快关，持续快关(该项控制须考虑汽机本体的适应能力)

超速限制（OPC）

当汽轮机转速达到额定转速的110%时，系统能够发出跳闸指令至ETS装置，关闭主汽门、高压和中压调节门、联关各抽汽逆出门。

汽轮机的超速跳闸保护功能必须由单独的紧急跳闸系统（Emergency Trip System，简称ETS）完成。

DEH系统提供在正常运行情况下操作人员进行103%超速试验和110%超速试验的手段，以判断超速控制和跳闸系统功能是否正常。

汽轮机自启动及负荷自动控制（ATC）功能是指具有以最少的人工干预，实现在最大升速率下，将汽轮机从盘车转速带到同步转速并网，直至带满负荷的能力。ATC系统能够与下列控制系统协调工作，提供必要的接口和指令，实现汽轮机组从盘车状态直至带满负荷的全部自动操作。

* 汽轮机盘车控制系统; * 疏水控制系统; * 汽机旁路控制系统; * 发电机励磁控制系统; * 发电机自动同期系统。

ATC系统具备下列功能

* 启动前所有必要的预先检验，确保具备自启动初始基本条件; * 用于控制升速速率的计算和监控程序; * 机组的自动同步; * 汽机负荷限制;

* 高中压缸应力控制及寿命耗损存储器; * 超速保护控制;

* 启动压力控制; * 自动升压升负荷。

运行方式

系统接受单元机组CCS要求的指令和信号，保证汽轮发电机组在DEH系统的控制下，安全、经济地以下列一种方式运行：

* 机炉协调方式 * 锅炉跟随 * 汽机跟随 * 定压运行 * 滑压运行 * 手动方式

DEH控制系统按分级分层控制的原则设计，高一级控制系统故障退出时可降至较低一级继续维持安全运行。操作人员选择其中一种运行方式，即操作员自动(OA)运行方式和汽机自动控制（ATC）运行方式。

可靠性设计

* 采用适当的冗余技术和可诊断到模件级的自诊断技术来保证DEH系统的高可靠性；

* 所有进入控制系统的重要模拟量（转速、功率、压力等）三重冗余，重要开关量三重 冗余或双重冗余； * 控制和保护控制器所用的重要模拟量和开关量均分别设置I/O通道及发送器等； * 对操作员输入命令应有适当的规则进行检查； * 采用硬接线方式接收TSI及汽机本体温度测点信号； * 任何个别元件故障不会影响整个系统的工作；

* 当供电电源中断或传感器、驱动装置出现故障时，系统得到保护； * 控制系统按照“失效保护”和“安全自锁”的原则进行设计；

* 采用对象模型仿真器与DEH控制器构成闭环系统，进行静态和动态的试验 超速跳闸保护（Over Speed Protection Trip，简称OPT）

·汽轮机转速达到额定转速的110%时，DEH系统发出保护跳闸指令，送至紧急跳闸系统ETS（Emergency Trip System）装置，产生一系列的保护动作。

·汽轮机的保护动作，由ETS系统完成。如：关闭主汽门；关闭高压和中压调节门?。

·机组正常运行工况下，本DEH系统提供了103%、110%超速试验手段。可以检验超速、跳闸系统的功能是否正常。

热应力计算（Thermal Stress Calculation）功能

汽轮机自启停及负荷自动控制（Automation Turbine Control简称ATC）功能 本ATC系统能够与下列控制系统协调工作，实现汽轮机组自启动过程的全自动控制。 ·汽轮机盘车控制系统； ＊ 疏水控制系统； ·汽机旁路控制系统； ＊ 发电机励磁控制系统；

·发电机自动同期系统。

汽轮机ATC系统的控制功能：

·在最少的人工干预下，以可能的最大升速率，从盘车转速、逐步提升到同步转速，实现并网； ·从带初负荷、直至正常负荷的全程控制。

具体功能如下：

·启动前必要的检验，确保自动启动的工作条件； ·升速率的计算和监控功能； ·转速及升速率控制功能； ·应力计算及监视功能； ·机组的并网控制；

·汽机的负荷率及负荷控制； ·超速保护控制。

机组运行方式

DEH系统接受机组协调控制系统（CCS）的指令和信号，安全、经济地实现下述一种方式运行： ·机炉协调方式 ·锅炉跟随 ·汽机跟随 ·定压运行 ·滑压运行 ·手动方式

DCS控制系统依照递阶、分层控制的原则设计。上一级控制系统故障时，可转移至低一级控制系统运行。操作人员也可以选择其中一种运行方式。 如：操作员自动（OA）运行方式； 汽机自动控制（ATC）运行方式。

机组协调控制系统由机组负荷指令、锅炉主控制器、汽机主控制器三大部分组成。协调控制锅炉及其辅机与汽机的运行，以快速、准确、稳定地响应自动调度系统或电厂运行人员的负荷指令，进行有效的生产。同时，系统还具备诸如辅机故障或设备异常等运行限制条件，以高度适应的方式，使负荷性能达到最佳状态，满足连续、稳定、安全的要求。

控制系统采用直接能量平衡法，能够使汽机侧的能量需求与锅炉侧的能量供给达到平衡，以快速响应机组负荷指令的变化。CCS负荷管理中心对设定负荷指令进行限速、限幅、闭锁增减等处理后得出实际负荷指

令，同时也可实现RB、一次调频、风煤交叉等功能。自动发电控制（AGC）以机炉协调控制方式为基础，可接受电网发来的负荷指令，快速响应电网负荷的需要。

、DCS在火电厂应用现状

自上世纪90年代至今，DCS在我国火电厂已普遍使用，DCS基本控制范围能覆盖主要的自动控制系统：DAS、MCS、SCS、FSSS等，部分DCS控制范围包括了DEH/MEH、ECS、ETS等。DCS应用技术也已成熟，采用DCS实施的热控系统功能也能基本满足机组主辅设备控制要求。但DCS总体应用水平还不够高，未充分发挥DCS应有的作用。

在工程应用中，DCS的安全性、可靠性值尚待提高。有调研表明DCS

含DEH）系统自身故障造成机组跳机的占误动跳机次数近一半,而且DCS故障多呈现“软故障”的特点，较难确切分析查找原因，并易造成反复跳机的隐患；如何规范设计，挖掘其资源，科学、合理、有效使用之，提高其利用率，也是当前DCS应用的重要任务；针对电站控制的功能（如先进控制算法、大型先进优化软件包）尚需研发、拓展。

同时，当前对DCS系统（性能、功能）测试、考核不够，未能客观掌握、公正评价DCS应用效果，这不利于DCS应用技术的提高、发展。

新的电力形势对机组，特别是对机组热工自动化系统的安全、可靠性要求更为严格，对自动控制水平也有更高要求，本文笔者结合近年来DCS工程实践检验，就DCS应用中一些“老话题”“老问题”进行分析、探讨，愿对提高DCS应用水平有促进作用。

2、提高DCS火电厂应用的安全可靠性

2.1 关于处理器

国内使用的一些DCS在处理器方面仍有如下表现：冗余处理器的主备切换不正常；处理器的初始化易引发意外；处理器配置不够，负载较重，风险集中等。

应采取有效措施，避免冗余处理器切换故障发生。近几年，国内有多个冗余处理器对未能正常切换而发生故障的案例，有些甚至引起机组跳闸。究其原因，可能是处理器对抗干扰能力差，或系统安装、连接不合格，或其它原因。检修、维护中应特别注意在机组停运时对有“前科”的处理器对的测试、观察、状态跟踪。在接地系统、电源配置、网络连接中排除可能产生的干扰因素，控制系统区域应具备防止干扰措施，如I/O通道的隔离、良好的电缆屏蔽和合理的电缆走向、“关闭手机”的警示等。

处理器的配置应满足分散度要求、负荷率要求，并能兼顾系统相对独立完整的要求（笔者在《试论DCS控制器配置之安全准则》一文中有更多阐述）。在激烈的市场竞争中，处理器的数量常常因商务原因而配置偏紧，导致分散度不够或负载较重。有些DCS因处理器负载重最终不得不以降低处理速度作为代价。一些DCS在投运后出现画面刷新慢，通讯速度慢，甚至处理速度不一致而导致错误逻辑关系等常常是处理器负载过重引起。有些DCS为降低处理器负载，均衡处理任务而放弃工艺、功能划分原则。总而言之，充裕的处理器余量是必要的，不能因节省经费或市场竞争而影响系统性能。

在一些DCS中，（I/O）子模件智能化程度较高，具有逻辑处理功能，实际应用中这种子模件常常与主（大）处理器一起分担控制处理任务。由于子模件一般不做（也不易实现）双重冗余配置，对子模件控制任务的分配应特别慎重，重要的控制任务最好由主处理器完成。由子模件完成重要控制任务（有时考虑到速度因素）时，可考虑采用双重或三重冗余（三取二方式），在模件输入输出端做处理。

重视机组运行中的处理器初始化：注意系统维护，尽可能避免机组运行中出现处理器初始化（可能因在线组态下装造成；可能因处理器不正常主备切换导致重启造成；也可能由干扰或其它不明原因引起）。设计中应重视初始化参数的选择（工程应用中常被 “默认”而过，缺乏仔细研究），一般选择维持原状态，特别注意尽量避免触发除报警外的 “动作” ，如果触发动作应确保在任何状态是朝向安全的。

2.2 通讯接口

随着计算机网络与通讯技术的发展，DCS与其它系统的通讯也越来越容易，但近年来国内还是有因通讯问题导致或诱发机组跳闸甚至扩大至设备损坏的案例（不再详述）。笔者建议：同一厂内不同（机组或种类）DCS（包括共用系统、辅控系统）在建立 “点信息记录”、 “标签名称”等方面应重视总体规划，规范设计，避免接口通讯中错误的刷新、覆盖；同时应尽量避免机组运行中的通讯程序修改维护、通讯代码传递。

2.3 报警系统

报警系统是人机界面的重要组成部分，同时报警系统涉及的数据信息量多面广，常常是导致DCS通讯故障甚至处理器、操作站“死机”的祸根。报警系统的设计是目前DCS应用（特别是老机组DCS改造项目）的薄弱环节。

“报警信息多”是很多机组DCS的通病（也是 “老病” ）。除设备原因外，不合理的报警内容使得报警系统异常繁琐。由于“报警信息多”,DCS最基本的 “列表报警”功能也因“不实用”而被冷落。在“光字牌”取消后，一些DCS设计了形式类似的报警画面——“软光字牌”，形式比较贴近运行人员，对运行操作有一定帮助。但“软光字牌”设置较多（据了解有个别300MW机组软光字设置数量达600－700点）时，运行人员过分倚重，“列表报警”中的其它信息（如时间、报警回归等）易遭忽略。

对于老机组的报警内容应从工艺角度认真筛选、审查，从控制系统角度部分报警内容也需优化调整。

智能化、动态的报警系统很早被提出而一直未落实、实践。如：同时出现相关报警，只显示真正原因（其它可查找），而不列出全部报警条目，实现报警智能化；报警状态、参数的设置与设备（机组）运行状态密切关联，实现动态化报警。真正使报警系统有效发挥作用，是目前DCS设计应用需不断研究、探讨的课题。

2.4 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。

2.5 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（220V AC）电源供操作站或2路（220V AC）分别对一半数量操作员站供电，1路（220V AC）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。

2.6 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。

2.7 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。

2.8 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。

3、提高DCS控制水平

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

4、加强管理、规范设计、强化考核

4.1 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。

4.2 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ISO 9001 2000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。

4.3 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。

4.3 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。

5、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。

中小型DCS在电厂中的应用

2000-12-21

分布式控制系统又称集散控制系统（Total distributed control systems，简称DCS或TDCS），它是基于计算机技术，控制技术，通讯技术，图形显示技术，通过某种通讯网络将分布在工业现场附近的现场控制站、检测站、操作管理站、控制管理站及工程师站连接起来完成分散控制集中操作管理的综合控制系统。DCS利用了局域网络技术将计算机处理功能分散到多个计算机上，扩展了其功能，而且较好的解决了冗余备份技术，并且信号线可以较分散地安装在不同的I/O控制站上。DCS的突出优点包括：高度的可靠性、强大且易扩充的功能；漂亮的图形界面、良好的人机界面；维修、维护方便；诱人的性能价格比、方便的组态软件。使得每个应用系统不用再编程，丰富的控制算法几乎可以使用户方便地实现任何复杂的控制应用，开放的连网能力，可以方便地与各层管理网络有机地连在一起，形成一个综合的管理控制一体化网络系统。DCS由于其显著的优点，经过二十多年的发展和完善，经久不衰，并随着其软、硬件价格的下降逐渐向中小型控制系统发展。本文以四平热电有限公司利用一台HS2000系统的机组为例，简述DCS系统在中小机组中实现热工自动控制的应用。

一、概述

四平热电公司二号炉是武汉锅炉厂生产的410吨炉，三号机是哈尔滨汽轮机厂生产的100MW机组，锅炉部分采用直吹式风扇磨制粉燃烧系统的燃煤炉，机组是中间抽汽供热的热电机组。其热工自动控制系统是采用北京和利时自动化工程公司的HS2000系统，该系统分为数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）三个部分，以保证机组在正常运行和启、停等各种工况下能够安全、经济、稳定地运行。

二、系统结构

HS2000系统硬件及网络结构如图所示。它包括一台工程师站（1#）、四台操作员站（2#、3#、4#、5#）和五台现场控制站（10#、11#、12#、13#、14#）组成，各个站点由高速系统网络SNET连为一体。为提高系统的可靠性，系统网络采用冗余令牌总线双网结构。同时系统I/O站内部采用CAN（Control Area Network）作为通信网络，非常适合于工业现场的数据传输。

工程师站为一台80586微机，配有HS2000离线组态软件和HS2000在线运行软件以及一些实用的工具软件。通过工程师站的组态平台，可生成现场监测、实时控制和系统管理所需要的数据、图形报表，通过系统网络把数据下装到操作员站和现场控制站，它同时具有操作员站的全部功能。

操作员站是系统应用的人机界面，它提供一个操作平台供运行操作人员对应用系统进行使用操作，让系统充分发挥和完成各既定的功能。系统的四个操作员站中2#、3#站为锅炉操作员站，4#、5#站为汽机操作员站，各站配置都一样，均为80586微机，主频为200M，内存为16M，硬盘为3.1G，并配有一个标准键盘和一个专用操作键盘、一个轨迹球、一台20\菲利普显示器、一台EPSON LQ--1600K打印机以及鼠标、电子盘、网卡等。内装中文Windows3.2、DOS6.22操作系统，并内置HS2000系统专用实时控制软件。操作员站完成数据库管理与通讯；系统运行状态显示；各种工况图和实时参数的显示与会话；报警显示与确认；控制系统参数设定和整定及控制系统状态图切换和操作；报表、报警、事故顺序和事故追忆打印；屏幕图形拷贝；参数在线修改和下装；系统时钟校对和校正；历史趋势显示和历史数据查询以及报警列表与回顾等功能。

图 HS2000系统配置方框图

现场控制站是以组件插件箱、总线底板为固定结构，在底板上插入电源模板、CPU主控制器模板和各种I/O功能板组成。CPU模板集成了半导体卡和一个双冗余SNET系统网络控制器模板：各I/O模板上配有相应的信号调整模板，以系统内部连线接到机柜背面端子板，现场总线CAN把有关模板连于一体，构成一个完整的系统。现场控制站采用双冗余现场电源、双冗余电源系统和双冗余网络结构，从而提高了系统的可靠性。HS2000专用实时控制软件固化在CPU内，现场控制站根据工程师站下装的数据和控制算法自动完成信号的采集和转换，功能块、梯形图和计算公式的运算，以及控制输出等功能。

三、系统主要功能

系统主要功能分三个部分：

1．DAS部分的功能

DAS将整个机组各种实时模拟量参数（包括压力、温度、流量、液位、电气量），开关量（包括开关、阀门位置），以及设备运行方式（启、停、联锁等）进行周期性扫描或中断请求采集。过程变量可以是采样输入的一次参数、二次参数或派生参数以及设备运行状态。过程变量的处理包括对模拟量的数字滤波、

正确性判断、非线性校正、工程量转换等，以及对开关量的状态、运作确认、运作时间记录和相应变态处理。DAS部分连接了447个模拟量输入、144个开关量输入、30个中断型开关量（SOE）输入，其信号的采集、转换和处理分配在10#站--14#站之间，DAS部分的功能除现场实时信号的采集、转换和处理外，还具有参数越限和事件报警及打印、报表打印、事故顺序记录和事故追忆打印、人工数据录入、二次参数计算、历史数据保存和查询以及丰富多样的显示画面供监视。此外，DAS还具有操作指导，报警分析和故障定位以及异机通讯等功能。

2．模拟量控制部分的功能

模拟量控制部分的功能分配在10#、11#、12#站，其中10#站设有锅炉给水、主汽压力、送风、引风4套控制系统，11#站设有过热器温度、再热器温度4套控制系统，12#站设有高压加热器液位、低压加热器液位、轴封压力7套控制系统。

下面以给水（汽泡水位）控制系统为例来简述一下HS2000系统的控制功能。 该系统的主要控制测点有： 汽包水位（左、右）AI：

该信号为汽包平衡管水位和汽包压力一起构成汽包水位的计算值。 汽包压力AI：

用于计算机汽包水位实际值。

汽包水位设定值OP：在自动调节时作为汽包水位的目标控制指令。 给水流量AI：

给水流量直接反馈信号。 给水温度AI：

用以对给水流量反馈信号的校正。 主汽流量（左、右）AI：

该信号为主汽管到实际测量的实际值，与主汽压力、主汽温度一起构成主汽流量的计算值。 主汽温度AI：

用于计算主汽流量的实际值。 主汽压力AI：

用于计算主汽流量的实际值。 低负荷给水调节阀控制指令AO：

对低负荷给水调节阀的控制驱动指令。

给水泵勺管控制指令AO：对给水泵勺管的控制驱动指令。 给水泵状态监视DI：

对给水泵跳闸与否的监视信号，形成系统保护逻辑和运行状态的改变。 硬手操状态指令DI：

对外回路硬手操是否投入自动的监视信号，使控制回路和硬手操协调工作。

首先，根据经验公式：利用HS2000系统中的计算公式模块进行主汽流量、给水流量、汽包水位的补偿计算，用来消除现场环境、测量方法和测量工具带来的误差。

其次，按照给水控制方框图，利用HS2000系统提供的组态语言--功能块图进行编辑和编译。先把计算公式计算出的汽泡水位信号引入主PID，然后，该信号与给定值（主PID内给定）做一个偏差报警处理（是算法块PID的一个属性），报警信号送给一个中间量点；再把主汽流量信号作为前馈，把给水流量信号作为反馈加入副调节器，把主调节器的输出作为副调节器的串级输入；最后，把副调节器的输出送给软手操器，软手操器输出（经过函数变化）作为DCS的输出与外回路的硬手操器相联系。软手操器的输出与阀位做一个偏差报警送与一个中间量点，作为给水自动逻辑控制的一部分。使当前状态为手动状态，需要跟踪时，副调节器和软手操器跟踪阀位反馈，主调节器跟踪主汽流量与给水流量的加权减法。

第三，根据实际的逻辑关系，利用HS2000系统的梯形图语言编辑各个逻辑量点间的逻辑关系，把结果赋给有关的开关，完成对整个控制过程的监视、操作和控制。负荷大于30%且硬手操未手动时三冲量投入；硬手操手动、软手操手动或负荷小于30%，三冲量PID跟踪；硬手操手动软手操切手动；汽包水位信号品质坏，汽包压力信号品质坏，水位设定值偏大，阀位反馈值偏大，给水流量信号品质坏，给水温度信号品质坏，满足其中任何一个条件，软手操切手动，硬手操切手动。

第四，把上述过程中用到的中间数值量点和逻辑量点在本站的数据库中进行编辑。

最后分别进行编译，编译成功后，利用HS2000系统的系统管理进行数据的下装工作。这样就完成了锅炉给水控制的离线组态工作。

HS2000系统的在线调节功能可以通过在流程图中开辟调节仪表画面来实现。操作员只需在流程图中预先设置的热点上点一下，系统会自动弹出相应的调节仪表画面。给水控制要用到的画面有PID调节器、软手操器。

3．电动门控制功能

HS2000系统可以方便的进行电动门的操作。HS2000系统提供的梯形图语言可以方便的实现电动门的

控制逻辑关系，并可方便的在软件上实现电动门的超时保护，开关的互锁以及电动门的各种报警状态。电动门的在线操作画面非常清楚，开关状态明了，操作起来非常方便。

HS2000系统的电动门控制逻辑简单，梯形图实现起来方便，这里就不详细述说了。

四、结束语

利用HS2000系统生成的中小型DCS系统人机界面友好，功能灵活，操作简单，测量数据准确，安装方便。能实时检测各运行参数，使操作人员直观、方便地掌握本体设备的运行状态，指导运行人员合理操作、管理和调度机组设备，既可发挥人的主观能动性，又能对现有工况进行客观具体的分析和研究；系统可以在线组态并进行下装，现场控制站的I/O插件可以带电拔插，有冗余的插件还能够自动进行无扰切换，这为检修和维护带来了极大的方便；采用的冗余总线双网结构及串型的现场CAN总线结构又大大地提高了系统的安全性和可靠性，这也便于系统的开放和扩展。系统的性能价格比高，便于扩充，便于改造，对于我国的中小型电厂的自动化建设具有一定的推广价值。

产品配置:

分布式控制系统DCS

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