火电厂热工自动化系统试验

第一章火电厂热工控制系统调试基本要求第一节火电厂热工控制系统调试依据及标准现代单元制机组热工控制系统主要由DCS控制系统实现，通常按功能划分为几大系统：数据采集系统（DAS）、开关量控制系统（OCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、模拟量控制系统(MCS)、汽机数字电液控制系统（DEH）、旁路控制系统（BPS）等。电力行业标准对火力发电厂热工控制系统的设计、调试和质量验收都提出了具体的要求。《火力发电厂设计技术规程》DL5000对火力发电厂热工控制系统提出了总体性的设计要求，《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》DL/T5175则给出了具体的设计原则和设计方法。《DCS技术规范书》是根据各工程的特点由买卖双方签定的技术合同文件，对火力发电厂热工控制系统提出了更为具体的基本要求。新建机组热控系统的调试主要包括以下阶段：调试前的准备、控制系统受电前检查和受电后的测试、组态软件检查和功能测试、外部系统的联调、模拟量控制系统的投入和调试、协调控制系统的投入及负荷变动试验、RB试验、文档验收等。一、热控系统调试采用的电力行业标准1.与调试有关的设计标准DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》；DL/T5175-2003《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》；1.施工安装、调试及验收标准DL/T5190.5-2004《电力建设施工验收技术规范第5部分：热工自动化》；DL/T655-2006《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统验收测试规程》DL/T656-2006《火力发电厂汽轮机控制系统验收测试规程》DL/T657-2006《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》DL/T658-2006《火力发电厂开关量控制系统验收测试规程》DL/T659-2006《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》DL/T1012-2006《火力发电厂汽轮机监视和保护系统验收测试规程》DL/T824-2002《汽轮机电液调节系统性能验收导则》电建[1996]第159号《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》2.运行和检修维护标准DL/T774-2004《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》二、有关技术资料和文件主要是指设计院和设备制造厂提供的控制系统设计技术文件和设备说明资料，如控制逻辑图（digitallogicdiagram）是开关量控制系统和炉膛安全监控系统的主要调试依据；SAMA图（analogfunctionaldiagram）是模拟量控制系统的主要调试依据；DCS系统手册是DCS系统的主要调试依据。三、常用标准介绍DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》为条文强制性行业标准，2001年1月实施后代替DL5000-1994。《火力发电厂设计技术规程》是电力行业最基本的火力发电厂设计技术标准，又称为“大火规”。其中，第12章“热工自动化”对火电厂热工控制系统的设计提出了最基本的要求，主要内容有：一般规定、热工自动化水平、控制方式及控制室、热工检测、热工报警、热工保护、热工开关量控制和联锁、热工模拟量控制、机组分散控制系统、厂级监控和管理信息系统、热工电源、热工用电缆、管路和就地设备布置等。《火力发电厂设计技术规程》对机组主要热工自动化系统推荐采用分散控制系统，并包括以下功能：数据采集系统（DAS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、模拟量控制系统(MCS)、开关量控制系统（OCS）。本书附录A选编了DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》的部分内容。DL/T5175-2003《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》是《火力发电厂设计技术规程》热工自动化部分的补充和具体化，它给出了火力发电厂热工控制系统在模拟量控制、开关量控制及设备选择等方面应遵循的设计方法和设计原则，2003年6月实施后代替NDGJ16-1989《火力发电厂热工自动化设计技术规定》。主要内容有：一般规定、模拟量控制、开关量控制、设备选择等。本书附录B选编了DL/T5175-2003《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》的部分内容。DL/T5190.5-2004《电力建设施工验收技术规范第5部分：热工自动化》（或《电力建设施工验收技术规范（热工自动化篇）》），给出了火力发电厂热工自动化专业电力建设施工及验收的具体技术要求，2004年6月实施后代替SDJ279-1990《电力建设施工及验收技术规范（热工仪表及控制装置》。主要内容有：取源部件及敏感元件的安装、就地检测和控制仪表的安装、控制盘（台、箱、柜）的安装、电线和电缆的敷设及接线、管路的敷设和连接、防护与接地、热工测量仪表和控制设备的调试和验收等。本书附录C选编了DL/T5190.5-2004《电力建设施工验收技术规范第5部分：热工自动化》的部分内容。DL/T655-2006《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统验收测试规程》是对DL／T655-199《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统在线验收测试规程》8的修编，DL/T656-2006《火力发电厂汽轮机控制系统验收测试规程》是对DL/T656-1998《火力发电厂汽轮机控制系统在线验收测试规程》的修编，DL/T657-2006《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》是对DL／T657-1998《火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程》的修编，DL/T658-2006《火力发电厂开关量控制系统验收测试规程》是对DL／T658-1998《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程》的修编，DL/T659-2006《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》是对DL／T659-1998《火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程》的修编，DL/T670-2006《火力发电厂汽轮机监视和保护系统验收测试规程》是新编验收测试规程。修编后的《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》适用范围扩大到装设单机容量125MW～600MW等级机组的火电厂新建和技术改造工程的分散控制系统，以及由可编程控制器和用于汽轮机控制系统的以微处理机为基础的其它控制系统。不仅适用于最终验收测试，也适用于168h（72h）验收测试。功能测试中增加了与厂级监控信息系统接口和卫星定位系统相关功能要求；输入/输出通道检查数量由选取30～50个，修改为系统总量的1～5%。系统综合考核除采用可用率外，增加了可靠性评估，并对考核方法进行了修改。本书附录D选编了DL/T659-2006《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》的部分内容。修编后的《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》扩大了适用范围，机组容量扩大到125MW～600MW等级机组，以满足大量300MW等级以下火电机组DCS自动化改造对协调控制和参与电网AGC调节验收测试的需要。随着协调控制技术的发展，新建火电机组模拟量控制系统的应用水平有了很大的提高，在调试质量控制上已打破了基建与试生产的界线，《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》建立了基建验收和最终验收的统一测试标准，并涵盖了新建或技术改造工程验收测试的各个阶段。《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》在测试项目和质量指标上涵盖整个模拟量控制系统，给出了较为完整的模拟量控制系统性能测试指标。本书附录E选编了DL/T657-2006《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》的部分内容。DL/T774-2004《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》以采用分散控制系统的机组为主，包括了火电厂分散控制系统的硬件、软件、单体测量仪表、过程控制仪表，数据采集处理系统、模拟控制系统、顺序控制系统、锅炉安全监控系统、机组热工保护系统、数字电液调节系统等所涉及到的现有热工自动化设备的检修、试验、运行维护的内容、方法、应达到的技术标准。并兼顾采用常规控制设备机组的检修运行维护，纳入了化学分析仪表、电气厂用电和发电机变压器的检修运行及热工技术管理工作内容，是机组热工自动化设备检修运行维护的基本依据。主要内容有：计算机控制系统、检测仪表及装置、过程控制仪表及设备、共用系统、电气线路与测量管路、数据采集系统、模拟量自动控制系统、炉膛安全监控系统、热工信号与热工保护系统、顺序控制系统、汽机数字电液控制系统、给水泵汽机控制系统、高低压旁路控制系统、热工技术管理等。《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程》2005年4月实施后，代替DL/T774-2001《火力发电厂分散控制系统运行检修导则》和原水利电力部86年版《热工仪表及控制装置检修运行规程》。《DCS技术规范书》是由买卖双方签定的技术合同文件，它根据上述行业标准，针对火力发电厂新建或改造机组热工控制工程的特点，提出了更为具体的技术要求。《DCS技术规范书》一般有以下主要内容：卖方的供货范围及买卖双方的工作范围、采用的技术规范和技术标准、硬件要求、软件要求、人机接口、数据通讯系统、数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统(MCS)、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、锅炉和汽机顺序控制系统〔SCS（B/T）〕、旁路控制系统（BPC）、给水泵汽轮机控制系统（MEH）、发电机—变压器组和厂用电源系统顺序控制、DCS公用网络、工程服务、试验、验收和演示等。《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996年版）》（简称《启规》）是原电力工业部1996年3月颁布的（电建1996第159号）新建机组建设标准，是对《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1993年版）》的修订。《启规》将机组启动试运分为“分步试运、整套启动试运、试生产”三个阶段，其中整套启动试运又分为“空负荷试运、带负荷试运和满负荷试运”三个阶段进行。根据《启规》，1996年原电力部还颁发了《火电工程启动调试工作规定》、《火电工程调整试运质量检验及评定标准》、等文件，各区域电网还相应制订了与《启规》配套的实施办法，如华东电网制订了《华东电网火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程实施办法》、《华东电网火电工程分步试运管理实施细则》、《华东电网火电工程整套启动试运管理实施细则》、《华东电网火电工程试生产管理实施细则》、《华东电网火电工程代保管实施细则》。这些文件从技术管理的角度出发，为规范新建机组试运各阶段、各单位的工作程序，至今仍作为企业内部的指导性标准被各发电企业所采用，为新建机组的建设发挥着作用。第二节火电厂热控系统的基本设计要求一、热工控制系统可靠性设计的五大原则火电厂热工控制系统在控制回路设计时，应满足安全可靠、运行操作灵活和便于维护的要求，安全可靠是第一要求。热工控制系统可靠性设计应遵循五大原则：“优先级”原则、“分层分散”原则、“故障影响最小”原则、模件“冗余”原则和热工保护系统“独立性”原则。（一）“优先级”设计原则控制回路应按照保护、联锁控制优先的原则设计，以保证机组设备和人身的安全。具体有以下三点内容：1)模拟量控制、顺序控制、保护联锁控制及单独操作在共同作用于同一个对象时，控制指令优先级应为保护联锁控制最高、单独操作次之、模拟量控制和顺序控制最低的顺序。2)模拟量控制、顺序控制、保护联锁控制操作在共用同一个开关量信号时，开关量信号首先送入优先级最高的保护回路，即几个回路共用的开关量信号接入具体回路的优先级或分配次序，也应是保护联锁控制最高、模拟量控制和顺序控制最低。3)控制回路在共用同一个模拟量信号时，模拟量信号应首先送入模拟量控制回路。（二）“分层分散”设计原则1)模拟量控制按协调控制级、子回路控制级、执行级三级结构设计；2)开关量控制按功能组级、子功能组级、驱动级三级结构设计。（三）“故障影响最小”设计原则分配控制任务应以一个部件（控制器、输入/输出模件）故障时对系统功能影响最小为原则。1)按工艺系统功能区配置控制器时，局部工艺系统控制项目的全部控制任务宜集中在同一个控制器内完成。2)按功能配置控制站时，如一个模拟量控制回路的前馈信息来自另一个控制器时，不应在系统传输过程中造成迟延。（四）模件“冗余”原则应根据不同分散控制系统的结构特点和被控对象的重要性来确定控制器模件和输入/输出模件(I/O模件)的冗余。1)对于控制器模件通过内部总线带多个I/O模件的情况，完成数据采集、模拟量控制、开关量控制和锅