一、消化、創(chuàng)新、推進(jìn)三步走戰(zhàn)略

國電智深公司在實(shí)現(xiàn)1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)國產(chǎn)化這一重大目標(biāo)上采取了三步走戰(zhàn)略，即泰州北侖工程服務(wù)、龍山莊河奠定基礎(chǔ)、諫壁項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。具體地說，通過承擔(dān)泰州和北侖電廠1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)工程技術(shù)服務(wù)，深入研究超超臨界機(jī)組的控制對象特性和控制技術(shù)，了解掌握超超臨界機(jī)組對DCS系統(tǒng)性能指標(biāo)、功能和規(guī)模上的要求;與此同時(shí)，采用自主化DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)龍山600MW亞臨界直接空冷機(jī)組和莊河600MW超臨界機(jī)組的控制，從而在系統(tǒng)平臺(tái)上為超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)的國產(chǎn)化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);最終在諫壁1000MW超超臨界機(jī)組上，實(shí)現(xiàn)超超臨界火電機(jī)組DCS系統(tǒng)的國產(chǎn)化。

目前泰州電廠1號(hào)機(jī)組已投運(yùn)商業(yè)運(yùn)行，2號(hào)機(jī)組即將完成168小時(shí)試運(yùn)，北侖項(xiàng)目已開始現(xiàn)場調(diào)試;采用國電智深自主化DCS系統(tǒng)的龍山600MW直接空冷亞臨界機(jī)組已于2007年1月投運(yùn)，成為首批成功在600MW機(jī)組上使用的國產(chǎn)DCS系統(tǒng);采用國電智深自主化DCS系統(tǒng)的國家發(fā)改委“十一五”國家技術(shù)進(jìn)步示范工程——莊河600MW超臨界機(jī)組已于2007年8月成功投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)DCS在600MW超臨界機(jī)組上的歷史性突破;諫壁1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)項(xiàng)目合作協(xié)議已簽訂，并列為國家863項(xiàng)目《火電行業(yè)重大工程自動(dòng)化成套控制系統(tǒng)》的示范工程。可以說，國電智深在實(shí)現(xiàn)1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)國產(chǎn)化戰(zhàn)略目標(biāo)的征程上已成功跨越前兩步，正開始邁入最關(guān)鍵的第三步。

(一)百萬超超臨界機(jī)組工程服務(wù)

1、泰州1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)工程服務(wù)

國電泰州電廠2×1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)日本三菱公司技術(shù)的變壓運(yùn)行、帶中間混合集箱垂直管圈水冷壁直流爐，八角雙火焰切圓燃燒方式，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)由哈爾濱汽輪機(jī)廠和發(fā)電機(jī)廠與日本東芝公司聯(lián)合設(shè)計(jì)制造。DCS系統(tǒng)采用美國愛默生公司OVATION系統(tǒng)，DEH系統(tǒng)采用東芝公司的TOSMAP-DS/W500系統(tǒng)，由國電智深公司負(fù)責(zé)DCS系統(tǒng)的工程技術(shù)服務(wù)工作。

·該項(xiàng)目單元機(jī)組和公用系統(tǒng)配置了34對控制器，功能包括DAS、FSSS、SCS、MCS、ECS、MEH、METS、BPS，單元機(jī)組和公用系統(tǒng)I/O測點(diǎn)數(shù)量達(dá)12452點(diǎn)，控制設(shè)備1105個(gè)(馬達(dá)229臺(tái)、電動(dòng)門/電磁閥771臺(tái)、電氣開關(guān)105個(gè))，控制回路127套。控制器功能分配采用工藝結(jié)合功能的原則。

該項(xiàng)目于2006年啟動(dòng)，1號(hào)機(jī)組于2007年12月4日順利通過168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到較高水平。

2、北侖1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)工程服務(wù)

浙江北侖電廠1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐采用東方鍋爐廠引進(jìn)日本日立公司技術(shù)的變壓運(yùn)行、螺旋管圈水冷壁直流爐，采用前后墻對沖燃燒方式，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)均為上海汽輪機(jī)廠和發(fā)電機(jī)廠引進(jìn)西門子技術(shù)制造，主廠房和輔助車間DCS系統(tǒng)均采用美國愛默生公司OVATION系統(tǒng)，涵蓋機(jī)側(cè)SCS功能的擴(kuò)大范圍DEH系統(tǒng)采用西門子公司的T3000硬件，國電智深公司負(fù)責(zé)整個(gè)主、輔DCS系統(tǒng)的工程技術(shù)服務(wù)工作。

該項(xiàng)目單元機(jī)組配置了28對控制器，功能包括DAS、FSSS、SCS、MCS、ECS、MEH、METS、BPS，單元機(jī)組和公用系統(tǒng)I/O測點(diǎn)數(shù)量達(dá)12464點(diǎn)，控制設(shè)備1411個(gè)(馬達(dá)198個(gè)、電動(dòng)門/電磁閥1117個(gè)、電氣開關(guān)96個(gè))，控制回路147套?？刂破鞴δ芊峙洳捎霉に嚱Y(jié)合功能的原則。

該項(xiàng)目于2007年啟動(dòng)，2007年12月進(jìn)行了出廠測試和驗(yàn)收，現(xiàn)在已開始現(xiàn)場調(diào)試。

3、泰州北侖工程服務(wù)總結(jié)

1、對1000MW超超臨界機(jī)組的工藝流程、運(yùn)行方式進(jìn)行了分析和研究。

2、通過資料消化吸收、工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場調(diào)試，對1000MW超超臨界機(jī)組的對象靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性有了較深入的了解，對控制策略優(yōu)化進(jìn)行了一定的實(shí)踐。

3、對1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)控制器功能分配原則進(jìn)行了研究和實(shí)踐。

4、在認(rèn)真消化吸收國內(nèi)外設(shè)備廠家和設(shè)計(jì)院的技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合電廠生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)際需要，和設(shè)計(jì)單位、設(shè)備廠商、調(diào)試單位和電廠進(jìn)行充分的研討，對1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)應(yīng)用軟件功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和實(shí)踐，并在現(xiàn)場調(diào)試投運(yùn)過程中不斷完善和優(yōu)化。

5、在1000MW超超臨界機(jī)組對DCS系統(tǒng)的要求方面有了更深入的認(rèn)識(shí)。

①系統(tǒng)規(guī)模更大

1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)單元機(jī)組和公用系統(tǒng)I/O測點(diǎn)數(shù)量達(dá)到12000點(diǎn)左右，而一般600MW機(jī)組DCS系統(tǒng)單元機(jī)組和公用系統(tǒng)I/O測點(diǎn)數(shù)量一般在8000~9000點(diǎn)左右;控制設(shè)備數(shù)量1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)達(dá)到1100~1400個(gè)，而600MW機(jī)組DCS系統(tǒng)為750~900個(gè);模擬量控制回路數(shù)量和600MW機(jī)組無明顯差別。

②快速控制、快速保護(hù)

1000MW超超臨界機(jī)組只能采用直流鍋爐，在直流鍋爐中循環(huán)工質(zhì)總質(zhì)量下降，循環(huán)速度上升，工藝特性加快。又因機(jī)組采用超臨界參數(shù)，波動(dòng)范圍要求更嚴(yán)，進(jìn)一步強(qiáng)化了對快速控制的要求。

為滿足機(jī)組快速控制和快速保護(hù)的要求，需全面提高控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性性能，包括快速可靠的網(wǎng)絡(luò)通訊、快速穩(wěn)定的控制器周期、快速的I/O處理和高精度SOE，這些一直是DCS改進(jìn)和完善的難點(diǎn)。

③可靠性要求更高

超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)置了更多的熱工保護(hù)項(xiàng)目，以避免因操作失誤而造成重大設(shè)備損壞。同時(shí)，由于超臨界機(jī)組容量大，機(jī)組安全運(yùn)行對整個(gè)電網(wǎng)的安全也至關(guān)重要。這就要求整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)具備更高的安全和可靠性。

④智能化要求更高

1000MW超超臨界機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對電網(wǎng)的穩(wěn)定是很重要的，相對于600MW和300MW機(jī)組，1000MW超超臨界機(jī)組必須更加依賴自動(dòng)化系統(tǒng)，而靠手動(dòng)操作運(yùn)行是不可想象的。控制方式、事故報(bào)警、操作指導(dǎo)等方面智能化程度的提高，能更好地提高1000MW超超臨界機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

(二)龍山莊河600MW機(jī)組自主化奠定基礎(chǔ)

1、龍山600MW亞臨界直接空冷機(jī)組國產(chǎn)DCS系統(tǒng)

2005年，國電智深公司承接了河北龍山2×600MW亞臨界直接空冷機(jī)組DCS系統(tǒng)項(xiàng)目，采用自主化國產(chǎn)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了600MW機(jī)組機(jī)、爐、電的一體化控制，功能包括DAS、FSSS、MCS、SCS、ECS、ACC和BPS。系統(tǒng)分為#1、#2和公用系統(tǒng)3個(gè)域，單元機(jī)組采用26對控制器，I/O測點(diǎn)數(shù)量達(dá)8320點(diǎn)，公用系統(tǒng)采用4對控制器，I/O測點(diǎn)數(shù)量1276點(diǎn)，單元和公用總測點(diǎn)數(shù)量達(dá)9596點(diǎn)，已接近1000MW機(jī)組控制系統(tǒng)規(guī)模。控制設(shè)備1097個(gè)(其中馬達(dá)248個(gè)(含空冷風(fēng)機(jī)56臺(tái))，電動(dòng)門/電磁閥647個(gè)，電氣開關(guān)202個(gè))，控制回路147套。

經(jīng)過充分的系統(tǒng)研發(fā)和工程準(zhǔn)備，該項(xiàng)目于2005年12月正式啟動(dòng)，2006年6月中國國電集團(tuán)工程部組織國內(nèi)知名專家進(jìn)行了出廠驗(yàn)收評審會(huì)，與會(huì)專家一致認(rèn)為，北京國電智深控制技術(shù)有限公司EDPF-NT系統(tǒng)的性能、功能和質(zhì)量符合龍山電廠600MW機(jī)組應(yīng)用要求，可以應(yīng)用于龍山電廠600MW機(jī)組上。#1機(jī)組于2007年1月16日正式投運(yùn)，#2機(jī)組也于2007年7月24日投產(chǎn)。2007年6月通過了由中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織的技術(shù)鑒定，得到了國內(nèi)知名專家們的高度評價(jià)，評審意見認(rèn)為“項(xiàng)目總體技術(shù)處于國際先進(jìn)水平，對我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)DCS在大型發(fā)電機(jī)組上的廣泛應(yīng)用，具有重要的示范意義和推動(dòng)作用”。

龍山電廠600MW機(jī)組投運(yùn)以來，DCS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，機(jī)組保護(hù)投入率100%，保護(hù)動(dòng)作正確率100%，MCS控制回路投入率100%，168期間機(jī)組協(xié)調(diào)控制一直投入并成功實(shí)現(xiàn)AGC控制，負(fù)荷及主汽壓等主要參數(shù)的控制精度均達(dá)到較高水平，從未發(fā)生過因?yàn)镋DPF-NT系統(tǒng)影響機(jī)組安全運(yùn)行的情況，得到電廠的高度評價(jià)。

2、莊河2×600MW超臨界機(jī)組國產(chǎn)DCS系統(tǒng)

2006年，大連莊河電廠一期工程2×600MW國產(chǎn)超臨界機(jī)組決定采用國電智深自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的EDPF-NT分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主輔控系統(tǒng)的控制，這是國內(nèi)第一個(gè)采用國產(chǎn)自主化DCS系統(tǒng)的600MW超臨界機(jī)組項(xiàng)目，也是國內(nèi)第一個(gè)采用一體化系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)600MW超臨界機(jī)組主控和輔助車間控制的項(xiàng)目。作為首臺(tái)套應(yīng)用于600MW超臨界機(jī)組的自主化控制系統(tǒng)項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2006年4月被國家發(fā)改委確定為落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》的第一個(gè)技術(shù)進(jìn)步示范工程。

莊河電廠主控EDPF-NT系統(tǒng)功能包括DAS、FSSS、SCS、ECS、MCS、DEH、ETS、MEH、METS和BPS等，鍋爐吹灰由PLC實(shí)現(xiàn)，通過通訊方式在DCS系統(tǒng)中進(jìn)行操作。該套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鍋爐、汽機(jī)、給水泵汽機(jī)、汽機(jī)旁路的控制和保護(hù)及電氣開關(guān)的控制，可說是目前火電廠主控系統(tǒng)采用單套DCS實(shí)現(xiàn)功能最齊全的系統(tǒng)之一，在已投運(yùn)的國產(chǎn)DCS系統(tǒng)中是功能最多的，真正實(shí)現(xiàn)了主機(jī)的一體化控制。單元機(jī)組和公用系統(tǒng)I/O測點(diǎn)數(shù)量達(dá)到8200點(diǎn)?？刂圃O(shè)備776個(gè)(其中馬達(dá)160個(gè)、電動(dòng)門/電磁閥495個(gè)、電氣開關(guān)121個(gè))，模擬量控制回路137套。單元機(jī)組共配置控制器29對(含DEH控制器2對、MEH控制器2對)，公用系統(tǒng)配置控制器2對。

莊河電廠輔助車間控制系統(tǒng)(輔控系統(tǒng))也采用EDPF-NT分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中煙氣脫硫控制DCS系統(tǒng)采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，輔控系統(tǒng)其余部分采用一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一體化輔控系統(tǒng)控制范圍覆蓋水、煤、灰、燃油、暖通、空壓機(jī)等系統(tǒng)，其中輸煤程控、電除塵、啟動(dòng)鍋爐、制氫、制氯采用PLC控制，通過通訊方式接入輔控DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在集控室對全廠輔助車間進(jìn)行集中監(jiān)視和操作的功能。

該項(xiàng)目于2006年2月26日正式啟動(dòng)，2006年11月29日中國國電集團(tuán)工程部組織了國內(nèi)知名專家參加的出廠驗(yàn)收評審會(huì)，與會(huì)專家一致認(rèn)為“系統(tǒng)配置合理、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、質(zhì)量可靠，符合技術(shù)規(guī)范要求，同意通過出廠驗(yàn)收，可以在600MW級(jí)超臨界機(jī)組上應(yīng)用”。經(jīng)過緊張的現(xiàn)場調(diào)試工作，2007年8月6日莊河電廠#1機(jī)組順利通過168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行，#2機(jī)組于11月5日通過168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行，配套輔控系統(tǒng)也同時(shí)投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了在集控室對主輔控系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。在168小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行期間，自動(dòng)投入率95%，

保護(hù)投入率100%，保護(hù)動(dòng)作正確率100%，機(jī)組協(xié)調(diào)控制一直投入并成功實(shí)現(xiàn)AGC控制，負(fù)荷、主汽壓和主汽溫等主要參數(shù)的控制精度均達(dá)到或超過電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3、龍山莊河國產(chǎn)DCS總結(jié)

1、必須堅(jiān)持自主研發(fā)并完全掌握核心技術(shù)的技術(shù)路線在龍山和莊河EDPF-NT系統(tǒng)的研發(fā)中，我們堅(jiān)持自主研發(fā)并完全掌握核心技術(shù)的技術(shù)路線，自主開發(fā)核心軟硬件，實(shí)現(xiàn)了最大程度的自主化并取得了成功。

2、采用國產(chǎn)DCS系統(tǒng)對超臨界機(jī)組控制進(jìn)行了完整的實(shí)踐莊河項(xiàng)目主廠房和輔助車間控制全部采用國電智深的國產(chǎn)DCS系統(tǒng)，也是國產(chǎn)DCS系統(tǒng)首次應(yīng)用于600MW超臨界機(jī)組上，實(shí)現(xiàn)了600MW超臨界機(jī)組主機(jī)的一體化控制和輔助車間的一體化控制。

3、采用國產(chǎn)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超臨界機(jī)組控制策略，對超臨界機(jī)組的對象特性、控制優(yōu)化有了新的認(rèn)識(shí)和提高。

4、國產(chǎn)DCS系統(tǒng)各方面性能得到了進(jìn)一步的提升

①系統(tǒng)規(guī)模向前邁進(jìn)了一大步

相對300MW機(jī)組單元和公用系統(tǒng)一般I/O測點(diǎn)數(shù)量6000多點(diǎn)的規(guī)模，龍山項(xiàng)目I/O測點(diǎn)數(shù)量達(dá)到9596點(diǎn)，可以說向1000MW超超臨界機(jī)組12000I/O點(diǎn)的規(guī)模邁進(jìn)了一大步。

②系統(tǒng)可靠性得到了提升和考驗(yàn)

通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟硬件性能的提升，以及工程設(shè)計(jì)可靠性的保證，整套系統(tǒng)的可靠性得到了較大提高。龍山、莊河項(xiàng)目調(diào)試期間和正式投運(yùn)以來，系統(tǒng)一直運(yùn)行穩(wěn)定，保護(hù)動(dòng)作正確率100%，從未發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況。

③系統(tǒng)快速性得到了檢驗(yàn)

通過保證控制器負(fù)荷率在正常范圍前提下加快控制處理周期、采用算法內(nèi)嵌的約束條件下快速返回技術(shù)、優(yōu)化人機(jī)接口程序、實(shí)現(xiàn)高精度SOE等技術(shù)措施，系統(tǒng)快速性得到了較大提高，在莊河超臨界機(jī)組上得到了充分的檢驗(yàn)(莊河項(xiàng)目DEH系統(tǒng)、ETS系統(tǒng)全部采用國電智深自主研發(fā)的國產(chǎn)DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn))。

④豐富了適用于超臨界直流爐的控制算法

根據(jù)超臨界直流爐控制的需要，增加了焓值等新的控制算法。

(三)諫壁百萬超超臨界項(xiàng)目積極推進(jìn)國產(chǎn)化

國電智深在總結(jié)了泰州工程設(shè)計(jì)和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)、北侖工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在莊河600MW超臨界機(jī)組自主化DCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，著手研制1000MW超超臨界機(jī)組自主化DCS系統(tǒng)，并成功申報(bào)了國家863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“火電行業(yè)重大工程自動(dòng)化成套控制系統(tǒng)”，以國電諫壁電廠1000MW超超臨界機(jī)組DCS系統(tǒng)作為示范工程。該項(xiàng)目目前已啟動(dòng)，計(jì)劃于2010年正式投運(yùn)，將采用國電智深的自主化國產(chǎn)DCS對1000MW超超臨界機(jī)組進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)1000MW超超臨界機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)國產(chǎn)化的目標(biāo)。

為了確保諫壁1000MW超超臨界機(jī)組國產(chǎn)DCS項(xiàng)目的成功，我們制定了如下技術(shù)路線措施：

1、對1000MW超超臨界機(jī)組DCS的需求進(jìn)行深入

分析和研究，研發(fā)出適用于1000MW超超臨界機(jī)組控制的DCS系統(tǒng)平臺(tái)。

2、在國內(nèi)外調(diào)研、資料消化吸收的基礎(chǔ)上，進(jìn)行

諫壁1000MW超超臨界機(jī)組控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)工作。

3、在各個(gè)階段把用仿真機(jī)模擬作為重要的研究手段，提高研究效果，盡早發(fā)現(xiàn)問題。

4、在諫壁1000MW超超臨界機(jī)組DCS工程上，更加深入的掌握超超臨界機(jī)組運(yùn)行特性，使項(xiàng)目研發(fā)的超超臨界機(jī)組自主化DCS系統(tǒng)盡快實(shí)用化、工程化。

5、實(shí)施嚴(yán)格高效的項(xiàng)目管理。從組織機(jī)構(gòu)、項(xiàng)目管理、產(chǎn)品制造和系統(tǒng)集成、工程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)組態(tài)和工廠測試、出廠檢驗(yàn)、現(xiàn)場服務(wù)、研發(fā)支撐、人員培訓(xùn)等方面制定了周密的切實(shí)可行的實(shí)施方案和有效的質(zhì)量管理措施，在工程實(shí)施過程中嚴(yán)格貫徹執(zhí)行，確保諫壁項(xiàng)目成為優(yōu)質(zhì)工程。

二、(1)1000MW超超臨界機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

人們對超(超)臨界機(jī)組的普遍認(rèn)識(shí)是機(jī)組蓄熱能力小、參數(shù)間相互影響嚴(yán)重，因此機(jī)組在運(yùn)行工況變化時(shí)，主要參數(shù)穩(wěn)定性差，難于控制。但是另一方面，機(jī)組蓄熱能力小，將使鍋爐燃燒率變化時(shí)主汽壓或機(jī)組功率的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的慣性大大減小，只要控制系統(tǒng)的控制策略設(shè)計(jì)得當(dāng)、機(jī)組主要控制量間靜態(tài)匹配和動(dòng)態(tài)匹配恰當(dāng)，在快速的燃燒率控制作用下，主汽壓和機(jī)組功率動(dòng)態(tài)響應(yīng)性會(huì)更好，主要參數(shù)的動(dòng)、靜態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)會(huì)明顯改善，能滿足連續(xù)滑壓運(yùn)行的要求。

超(超)臨界機(jī)組直流爐由于沒有汽包的工質(zhì)緩沖和蓄熱緩沖，燃燒率與給水量間的平衡實(shí)際上直接代表了鍋爐吸熱量與汽機(jī)耗汽量之間的熱量平衡。在變負(fù)荷過程中，只要通過給水量和燃燒率的靜態(tài)匹配和動(dòng)態(tài)匹配保證好這一熱量平衡關(guān)系，中間點(diǎn)的過熱度或比焓將始終保持平穩(wěn)，機(jī)爐將會(huì)處于協(xié)調(diào)平穩(wěn)的受控狀態(tài)。

基于以上分析，為改善控制量間耦合的影響、適應(yīng)機(jī)組連續(xù)變壓運(yùn)行要求，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路是：

保持動(dòng)靜態(tài)過程中各控制量間的基本匹配和平衡，加快變負(fù)荷過程中相應(yīng)回路的響應(yīng)，采用變增益和非線性環(huán)節(jié)改善控制特性。這一設(shè)計(jì)思想的本質(zhì)是透徹分析機(jī)組和設(shè)備運(yùn)行機(jī)理、充分利用機(jī)組和設(shè)備的特性參數(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對于超(超)臨界機(jī)組這樣復(fù)雜的對象尤其重要。

(2)1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐主保護(hù)設(shè)計(jì)

超超臨界機(jī)組均采用高參數(shù)、大容量的直流爐，其安全性至關(guān)重要，鍋爐的主保護(hù)也就成了安全生產(chǎn)的

重中之重。這里總結(jié)了國電泰州和國電北侖電廠兩個(gè)1000MW超超臨界項(xiàng)目對鍋爐主保護(hù)的要求及其特點(diǎn)。主燃料跳閘是FSSS最重要的部分。當(dāng)鍋爐發(fā)生某些危險(xiǎn)情況時(shí)，將從軟硬兩個(gè)方面將進(jìn)入爐膛的燃料全部切斷。“軟”的方面指通過邏輯使相關(guān)燃料設(shè)備停運(yùn)。“硬”的方面指用MFT跳閘繼電器的觸點(diǎn)，并或串在設(shè)備驅(qū)動(dòng)回路中，停止這些設(shè)備。

三、國電智深EDPF-NT系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展

EDPF-NT分散控制系統(tǒng)是北京國電智深控制技術(shù)有限公司專門針對600MW及以上大型發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用需求開發(fā)的新一代控制系統(tǒng)。

(一)、EDPF-NT主要有以下特點(diǎn)：

1、圖形化的工程管理器和控制組態(tài)工具

工程管理與圖形組態(tài)工具融合，形成簡單易用的工作環(huán)境，極大地方便了系統(tǒng)級(jí)的組態(tài)與管理。集成工程管理環(huán)境將控制系統(tǒng)工程的核心工作集成在一個(gè)應(yīng)用平臺(tái)下展開：創(chuàng)建工程，建立域，創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)庫、邏輯圖、過程畫面等。

集成工程管理環(huán)境類似于軟件開發(fā)的IDE(集成開發(fā)環(huán)境)，將核心工作集成在統(tǒng)一界面下。在這里，可以完成系統(tǒng)的整體規(guī)劃、DPU卡件分配、IO點(diǎn)的分配和建立、批量導(dǎo)入導(dǎo)出、圖形組態(tài)、編譯下載。仿真調(diào)試。

全自由格式的、SAMA風(fēng)格的、圖形化的控制組態(tài)軟件。達(dá)到了國際上各主流DCS的同等水平。

2、支持多域的網(wǎng)絡(luò)通訊環(huán)境

基于TCP/IP協(xié)議的DCS通訊系統(tǒng)，稱之為“分布式計(jì)算環(huán)境”。采用全面向?qū)ο蟮姆椒ㄔO(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。不僅在Windows平臺(tái)和Linux平臺(tái)間100%可移植，將來還可以平滑地過渡到IPv6。采用多域的通訊管理方式，可以工作于任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之上，能夠滿足當(dāng)前以及未來各類工程應(yīng)用的要求。

1)域之間三種隔離方式

a、使用三層交換機(jī)

b、使用ACL

c、使用專門的安全隔離裝置

2)雙網(wǎng)的多種工作方式

a、A、B網(wǎng)完全隔離

b、A、B網(wǎng)單點(diǎn)相連

c、A、B網(wǎng)多點(diǎn)相連

d、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以采用環(huán)網(wǎng)或普通樹形

3、高效可靠的控制器軟件

DPU采用實(shí)時(shí)Linux內(nèi)核。DPU軟件全部采用C/C編程，在Windows平臺(tái)和Linux平臺(tái)間100%可移植。在新的架構(gòu)下，DPU系統(tǒng)軟件和算法模塊是分離的，可以各自獨(dú)立升級(jí)，可以在線添加新算法。簡化了系統(tǒng)升級(jí)手續(xù)，增加了DCS系統(tǒng)配置的靈活性，也為進(jìn)一步開發(fā)專用控制裝置奠定了基礎(chǔ)。

4、高效歷史和報(bào)表程序

歷史站采用二進(jìn)制壓縮和例外報(bào)告存儲(chǔ)方式，性能優(yōu)越、工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)檢索速度快。通過“卷”管理功能，借助外部存儲(chǔ)介質(zhì)，可以長期保存歷史數(shù)據(jù)并提供快速查詢。

報(bào)表站可生成定期、單次和條件觸發(fā)的報(bào)表，采用Excel制作報(bào)表模板，易學(xué)易用。報(bào)表程序從歷史站請求數(shù)據(jù)，得到瞬時(shí)值或平均值、最大值、最小值等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。使用報(bào)表管理器管理報(bào)表，后臺(tái)程序自動(dòng)生成和打印報(bào)表。

5、人機(jī)界面軟件中包含一系列新功能

更加穩(wěn)定可靠的過程畫面顯示。

畫面增加閃爍功能。

全新的光字牌程序。

(二)結(jié)合科技部863重點(diǎn)項(xiàng)目，國電智深公司正在對NT進(jìn)行進(jìn)一步的提高和完善。主要包括：

1、一體化平臺(tái)

一體化平臺(tái)是指實(shí)現(xiàn)控制、仿真、運(yùn)行優(yōu)化等功能的統(tǒng)一的軟硬件運(yùn)行環(huán)境。

目前國內(nèi)火力發(fā)電廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用的體系結(jié)構(gòu)都是不同廠家的系統(tǒng)通過通訊接口連為一個(gè)整體，由于各功能系統(tǒng)軟硬件環(huán)境差異大，數(shù)據(jù)庫生成、畫面組態(tài)等工作需要重復(fù)進(jìn)行，工作量較大。

在一體化平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)中引入域的概念，構(gòu)成按功能既分工又協(xié)作的系統(tǒng)。DCS、SIS和SIM各功能系統(tǒng)采用統(tǒng)一的軟硬件運(yùn)行環(huán)境，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，安全可靠性提高。采用統(tǒng)一的通訊協(xié)議避免了通訊接口問題;采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息描述方法保證了數(shù)據(jù)信息流的一致;采用統(tǒng)一的核心工程師組態(tài)軟件和工程管理工具，數(shù)據(jù)庫和畫面只需生成一次，顯示畫面完全一致，大大降低工程實(shí)施和系統(tǒng)維護(hù)的工作量。

2、一體化平臺(tái)的技術(shù)基礎(chǔ)(DCE、drop、APP三層結(jié)構(gòu))

1)分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，共分為三層，分別為現(xiàn)場I/O層、EIO層、管控網(wǎng)MCN層。MCN層邏輯上劃分為多個(gè)“域”。域之間可以通過全雙工交換機(jī)直接互聯(lián)，也可利用VLAN技術(shù)或自主研發(fā)的專用的安全隔離裝置進(jìn)行安全隔離。

2)統(tǒng)一的設(shè)備描述信息

使用統(tǒng)一的方法描述DCS、SIS、SIM三個(gè)系統(tǒng)所需信息，公用信息只需描述一次。同一設(shè)備的信息在各系統(tǒng)都能夠使用。

3)一致的軟件核心

軟件的核心是drop模塊。drop是抽象的概念，代表一個(gè)MCN節(jié)點(diǎn)的核心功能，它負(fù)責(zé)維護(hù)來自本節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程的各種數(shù)據(jù)。

4)一致的軟件平臺(tái)

基于TCP/IP協(xié)議的DCE采用全面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，考慮通訊系統(tǒng)的可移植性，滿足當(dāng)前以及未來各類工程應(yīng)用的要求。各系統(tǒng)軟件平臺(tái)通訊核心都基于這個(gè)模塊。

3、管控網(wǎng)MCN

該網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)用多域技術(shù)進(jìn)行管理的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。DPU、操作員站、歷史站、工程師站等接入MCN構(gòu)成控制域，SIS和SIM等增值網(wǎng)也是MCN的域，通過可選的安全隔離裝置進(jìn)行安全隔離，DCS和SIS、SIM之間通過MCN進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)信息交換，不存在系統(tǒng)間通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換問題。

4、底層控制網(wǎng)EIO

EIO是國電智深開發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，該協(xié)議兼容HSE、EPA等工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。純數(shù)字的現(xiàn)場總線信息和傳統(tǒng)I/O信號(hào)通過各自的協(xié)議轉(zhuǎn)換模件轉(zhuǎn)換為EIO信息。EIO網(wǎng)絡(luò)上可以接入一個(gè)或多個(gè)控制器，組成一個(gè)分布式控制單元(DPU)。當(dāng)接入遠(yuǎn)程I/O時(shí)，協(xié)議轉(zhuǎn)換模件可放到就地I/O柜中。

5、控制組態(tài)和人機(jī)界面同時(shí)支持WINDOWS和LINUX平臺(tái)。

既可以選擇方便熟悉的windows環(huán)境，也可以選擇安全高效的linux環(huán)境。

6、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

DPU操作系統(tǒng)采用改進(jìn)的實(shí)時(shí)Linux，為了更好地滿足百萬千瓦超超臨界機(jī)組對控制器容量和性能的進(jìn)一步要求，將在以下幾個(gè)方面做進(jìn)一步的研究和改進(jìn)：

(1)時(shí)鐘粒度進(jìn)一步細(xì)化

(2)調(diào)度策略進(jìn)一步優(yōu)化

(3)研究強(qiáng)制二元信號(hào)量的互斥鎖機(jī)制、中斷處理線程化、可搶占內(nèi)核等其他技術(shù)，提高任務(wù)執(zhí)行效率。

高度強(qiáng)調(diào)控制器軟件的可移植性，在自主研究實(shí)時(shí)Linux系統(tǒng)的同時(shí)，兼容成熟的國內(nèi)外實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

7、現(xiàn)場總線接口

(1)DCS和現(xiàn)場總線的無縫集成技術(shù)研究

(2)多種現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換模件研發(fā)

(3)基于現(xiàn)場總線智能和非智能設(shè)備綜合管理軟件的研究

8、控制組態(tài)通過基于XML的標(biāo)準(zhǔn)控制語言，實(shí)現(xiàn)組態(tài)、編譯過程的分離

通過組態(tài)與編譯功能的分離，控制組態(tài)既可以在集成組態(tài)環(huán)境中人機(jī)交互式地進(jìn)行，也可以按照腳本，自動(dòng)在后臺(tái)批量自動(dòng)完成。方便地實(shí)現(xiàn)工程間以及工程內(nèi)的批量拷貝與修改。

9、兼容國際標(biāo)準(zhǔn)

通過基于XML的標(biāo)準(zhǔn)控制語言和專門定制的編譯器，可以方便地兼容IEC1131的五種組態(tài)方式。

10、開發(fā)容錯(cuò)控制技術(shù)

通過系統(tǒng)檢測和故障診斷等措施，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，采取系統(tǒng)冗余和容錯(cuò)控制技術(shù)等主動(dòng)性保護(hù)措施，自動(dòng)限制故障范圍、改變控制策略與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)仍能繼續(xù)工作，為提高大型火電機(jī)組的控制和保護(hù)水平提供有力的技術(shù)支持。

四、結(jié)語

近年來，北京國電智深控制技術(shù)有限公司圍繞超(超)臨界機(jī)組的控制、保護(hù)策略和超大型分散控制系統(tǒng)的自主化研發(fā)開展了比較全面而深入的研究，取得了一系列的成果。同時(shí)，我們也清醒地看到，在這一領(lǐng)域還存在著不少值得我們進(jìn)一步研究和探索的問題。

1、對超(超)臨界機(jī)組的熱力學(xué)特性、運(yùn)行方式的深入研究：

由于超(超)臨界機(jī)組采用的直流鍋爐工質(zhì)在汽水流程上一次性通過的特性，被控對象的各變量間耦合關(guān)系復(fù)雜，構(gòu)成三輸入三輸出系統(tǒng)。由于蓄熱量顯著減小，蓄熱能力僅為汽包爐的1/4-1/3，且機(jī)組蓄熱能力與汽壓呈反比關(guān)系，即汽壓越高、蓄熱能力越小，控制策略應(yīng)克服蓄熱能力小帶來的不利影響而發(fā)揮其有利因素。同時(shí)，由于機(jī)組主要采用滑壓運(yùn)行方式，控制策略應(yīng)如何適應(yīng)大范圍滑壓運(yùn)行的要求，什么樣的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方式(爐跟機(jī)協(xié)調(diào)還是機(jī)跟爐協(xié)調(diào))更適合。

在實(shí)際運(yùn)行中，往往還存在燃用煤種變化、大負(fù)荷變化過程中的磨煤機(jī)啟停、磨煤機(jī)檢修備用帶來的倒磨等問題?？刂葡到y(tǒng)如何進(jìn)行補(bǔ)償和修正。

2、加強(qiáng)超(超)臨界機(jī)組控制特性的試驗(yàn)研究

由于國內(nèi)超(超)臨界機(jī)組機(jī)組投運(yùn)的時(shí)間均較短，對機(jī)組的控制特性還缺乏更多的實(shí)際運(yùn)行和動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)，這已經(jīng)成為制約控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的一個(gè)重要因素。有必要盡快針對典型超(超)臨界機(jī)組開展這方面的試驗(yàn)和分析研究。

3、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)超(超)臨界機(jī)組控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

隨著第一批超(超)機(jī)組的投運(yùn)，國電智深公司已經(jīng)熟悉和掌握了國內(nèi)引進(jìn)的不同類型超(超)臨界機(jī)組和不同機(jī)爐匹配下的控制系統(tǒng)的基本控制策略，我們也看到，很多國外主機(jī)制造廠商提供的控制策略也各有其特點(diǎn)，但大部分都不是采用DCS實(shí)現(xiàn)的方案。如何針對國內(nèi)實(shí)際情況和目前DCS的技術(shù)水平，有針對性開展標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以更好地滿足電廠運(yùn)行監(jiān)控的需要，保障在機(jī)組基建調(diào)試工期較為緊張的情況下控制策略設(shè)計(jì)的完整性，更好地實(shí)現(xiàn)包括APS、FCB在內(nèi)的更高一級(jí)的自動(dòng)和保護(hù)功能。