摘要：本文對(duì)國(guó)內(nèi)已引進(jìn)ge、西門子、三菱公司f級(jí)燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、配置和系統(tǒng)功能作了闡述，并對(duì)改進(jìn)設(shè)計(jì)提出了建議。
本文針對(duì)的主要機(jī)型是國(guó)內(nèi)已引進(jìn)技術(shù)的ge、西門子、三菱公司的廠級(jí)燃機(jī)及由此燃機(jī)所組成的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，其典型項(xiàng)目分別為望亭電廠、深圳東部電廠和鄭州燃機(jī)電站。
一、望亭電廠
每套機(jī)組分別為一拖一單軸f級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)、三壓再熱無補(bǔ)燃余熱鍋爐和凝汽式汽輪機(jī)。其中，燃?xì)廨啓C(jī)和凝汽式汽輪機(jī)由哈爾濱動(dòng)力設(shè)備股份有限公司與ge公司合作生產(chǎn)，余熱鍋爐由杭州鍋爐廠生產(chǎn)。
1.1控制系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)
控制系統(tǒng)主要包括分散控制系統(tǒng)（dcs），隨機(jī)島主設(shè)備成套提供的控制系統(tǒng)mark-vi以及熱力系統(tǒng)輔機(jī)控制設(shè)備。dcs采用美國(guó)emerson公司生產(chǎn)的ovation系統(tǒng)，機(jī)島控制系統(tǒng)mark-vl由美國(guó)ge公司提供。
1.1.ldcs
電廠的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組及其輔助系統(tǒng)均為單元制，每套機(jī)組配用1套dcs。主要用于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的余熱鍋爐和熱力循環(huán)系統(tǒng)、電氣部分發(fā)變組與廠用電系統(tǒng)、高壓?jiǎn)?dòng)/備用變壓器側(cè)斷路器及6kv側(cè)開關(guān)等監(jiān)視和控制，并實(shí)現(xiàn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、報(bào)警、制表記錄和性能計(jì)算，完成燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組所有運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，滿足機(jī)組在各種負(fù)荷變化條件下的安全可靠運(yùn)行。不設(shè)dcs公用網(wǎng)絡(luò)段及公用dcs，兩臺(tái)機(jī)組公用系統(tǒng)的設(shè)備分別接入#1、#2機(jī)組dcs。
余熱鍋爐壁溫、煙氣溫度的檢測(cè)采用emerson的848t溫度變送器和3420現(xiàn)場(chǎng)接口模件組成dcs遠(yuǎn)程i/0控制站，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過通信電纜與燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組dcs連接，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和管理。
聯(lián)合循環(huán)機(jī)組dcs與燃機(jī)-汽機(jī)控制系統(tǒng)之間通過雙冗余的交換器使用帶tcp/ip的以太網(wǎng)通訊接口進(jìn)行連接，實(shí)施雙向通信。重要的連鎖保護(hù)信號(hào)采用硬接線連接。
1.1.2燃機(jī)控制系統(tǒng)
燃機(jī)控制采用speedtronlcmark-vl三冗余微處理器的控制系統(tǒng)。3個(gè)獨(dú)立且相同的控制器
、和從單傳感器、兩重冗余和三重冗余傳感器獲得數(shù)據(jù)，每個(gè)控制器含有自己的電源、處理器、通信以及燃?xì)廨啓C(jī)所有的控制、保護(hù)和順控的i/0。模塊含有、和3個(gè)冗余模件，用于燃?xì)廨啓C(jī)的保護(hù);所有用于控制回路和跳閘保護(hù)的重要傳感器都為三重冗余。
控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)ionet是基于以太網(wǎng)的用于3個(gè)控制模塊、保護(hù)模塊的3個(gè)部分和任何擴(kuò)展模塊之間通信的網(wǎng)絡(luò)。機(jī)組級(jí)數(shù)據(jù)高速公路（udh）基于以太網(wǎng)絡(luò)，提供蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)控制之間的對(duì)等通信。在網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)能被單播、多播或廣播傳輸?shù)狡降瓤刂葡到y(tǒng)。廠級(jí)數(shù)據(jù)高速公路（pdh）用于和電廠dcs或其它第三方平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信。
電子設(shè)備均模塊化?？刂?、保護(hù)和任何擴(kuò)展模塊與操作員接口之間的通信通過以太網(wǎng)，提供1個(gè)帶浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、多任務(wù)操作系統(tǒng)。
系統(tǒng)具有容錯(cuò)控制結(jié)構(gòu)，在沒有任何單點(diǎn)故障時(shí)，能對(duì)輸入和輸出進(jìn)行可靠表決。每1干接點(diǎn)輸入的表決值和每1模擬量輸入的中間值均在1個(gè)控制模塊內(nèi)計(jì)算，而啟用作應(yīng)用軟件合成的控制參數(shù)。如果發(fā)現(xiàn)3個(gè)輸入值有不一致，診斷算法則監(jiān)視這些輸入并啟動(dòng)診斷報(bào)警。每1干接點(diǎn)輸入被分配1個(gè)毫秒的時(shí)間標(biāo)簽，用以提供口個(gè)內(nèi)置的事件順序（soe）監(jiān)視。
操作員接口由gefanucclmplictyr圖形顯示系統(tǒng)和微軟windowsnt操作系統(tǒng)的pc機(jī)組成。
輸入/輸出（i/0）直接連接到透平和發(fā)電機(jī)上設(shè)備的接口，如直接連接至振動(dòng)傳感器、火焰檢測(cè)器、lvdts、磁轉(zhuǎn)速探頭、熱電偶、熱電阻，確保spedtronlcmarkvl診斷功能直接監(jiān)視機(jī)械設(shè)備上探頭的正常狀況。
1.1.3汽輪機(jī)控制系統(tǒng)
汽輪機(jī)控制采用speedtronlcmarkvl三重冗余（tmr）微處理器的透平控制系統(tǒng)。3個(gè)獨(dú)立且相同的處理器、和，用于監(jiān)視冗余傳感器和在所有重要控制功能中表決。保護(hù)模塊另含、和表決處理器，具有獨(dú)立的電源和處理器，用于監(jiān)視重要傳感器和提供冗余報(bào)警和跳閘保護(hù)。
操作員接口由gefanucclmpllcltyr圖形顯示系統(tǒng)和微軟windowsnt操作系統(tǒng)的pc機(jī)組成。
speedtronlcmarkvl和其它ge的控制設(shè)備通過udh在對(duì)等層上通訊。其它ge的控制設(shè)備包括發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，燃?xì)廨啓C(jī)靜態(tài)啟動(dòng)器。udh是口個(gè)雙冗余的網(wǎng)絡(luò)。hml操作員接口隔離udh和pdh。
mark一vi與dcs使用帶tcp/ip的1個(gè)以太網(wǎng)通訊接口，并且通過gsm用于廠級(jí)報(bào)警和事件的帶當(dāng)?shù)貢r(shí)間標(biāo)簽數(shù)據(jù)的傳送。
1.1.4后備硬接線操作
集控室主控臺(tái)上設(shè)有少量用于機(jī)組緊急停機(jī)和設(shè)備保護(hù)的后備操作按鈕，包括:調(diào)壓站入口總閥關(guān)、調(diào)壓站出口至叫燃機(jī)關(guān)斷閥關(guān)、停汽機(jī)（雙按鈕）、真空破壞閥開、柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。
1.2控制系統(tǒng)功能
聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的程序控制層次分為功能組級(jí)和子組級(jí)，功能組和子組級(jí)中所有設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)順序起、?？刂??？刂葡到y(tǒng)設(shè)有自動(dòng)發(fā)電控制（ago）接口，但目前只能手動(dòng)控制。
1.2.ldcs功能
dcs的主要功能有:數(shù)據(jù)采集（das）、模擬量控制（mcs）、順序控制（scs）、汽機(jī)旁路控制（bpc）、機(jī)組的保護(hù)與聯(lián)鎖，dcs協(xié)調(diào)燃機(jī)、余熱鍋爐、旁路系統(tǒng)、汽機(jī)和它們輔機(jī)的運(yùn)行，快速、準(zhǔn)確和穩(wěn)定地響應(yīng)負(fù)荷指令，進(jìn)行有效的生產(chǎn)。
1.2.2mark-vl控制系統(tǒng)功能
隨機(jī)島整體配套的mark-vl控制系統(tǒng)為燃機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)組提供完整的監(jiān)視、控制和保護(hù)，其功能為：控制、順控和保護(hù)。
（1）燃?xì)廨啓C(jī)mark-vi控制功能
燃機(jī)的主要控制有:速度和負(fù)荷控制;溫度控制;進(jìn)口導(dǎo)葉控制，燃料沖程控制。
燃機(jī)的主要順控有:啟動(dòng)裝置通電;點(diǎn)火;啟動(dòng)裝置脫離和斷電;加速到同期轉(zhuǎn)速;調(diào)整轉(zhuǎn)速進(jìn)行同期;自動(dòng)和人工同期;升負(fù)荷;卸負(fù)荷;停機(jī);減速/自動(dòng)盤車;吹掃。
燃?xì)廨啓C(jī)的主要保護(hù)有:超速;超溫;振動(dòng);火焰檢測(cè);緊急停機(jī)和潤(rùn)滑油。
（2）汽輪機(jī)mark-vl控制功能
汽機(jī)的主要控制有:蒸汽流量控制和排汽溫度控制。
汽機(jī)的主要順控有:啟動(dòng)、運(yùn)行和停機(jī)；盤車;同期。
汽機(jī)的主要保護(hù)有:超速;凝汽器真空低;振動(dòng)大;推力軸承磨損大;潤(rùn)滑油壓低。
1.2.3控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
控制系統(tǒng)的控制處理器、通信總線、電源均采用冗余配置，系統(tǒng)內(nèi)單一組件故障，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)的失效，也不會(huì)影響機(jī)組的正常運(yùn)行和保護(hù)功能。
硬接線的后備操作設(shè)備獨(dú)立于控制系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生全局生或重大故障時(shí)（如通信故障、電源消失、操作員站全部故障等），確保整個(gè)機(jī)組能緊急安全停機(jī)。
1.2.4控制設(shè)備的配置與組態(tài)
望亭燃?xì)怆姀S聯(lián)合循環(huán)機(jī)組控制系統(tǒng)組態(tài)圖，見圖1。
二、深圳東部電廠
總體規(guī)劃建設(shè)9臺(tái)燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，現(xiàn)已建成的一期工程3×350mw級(jí)機(jī)組。每套機(jī)組的配置分別為一拖一單軸f級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，三壓、再熱、無補(bǔ)燃、臥式自然循環(huán)余熱鍋爐和凝汽式汽輪機(jī)。其中，燃?xì)廨啓C(jī)和凝汽式汽輪機(jī)由東方電氣集團(tuán)與三菱公司合作生產(chǎn)，余熱鍋爐由杭州鍋爐廠生產(chǎn)。
2.1控制系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)
電廠控制系統(tǒng)主要有dcs，隨機(jī)島主設(shè)備成套提供的控制系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)輔機(jī)控制設(shè)備。dcs采用美國(guó)emerson公司的ovation系統(tǒng)的產(chǎn)品。機(jī)島的控制系統(tǒng)采用日本三菱公司的diasys產(chǎn)品。
2.1.1dcs
聯(lián)合循環(huán)機(jī)組及其輔助系統(tǒng)均為單元制，每套機(jī)組采用1套dcs，主要用于實(shí)現(xiàn)余熱鍋爐及其輔助系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、廠用電源的監(jiān)視和控制，并與燃機(jī)-汽機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行雙向冗余通訊，運(yùn)行人員在集中控制室通過dcs的人機(jī)接口可實(shí)現(xiàn)對(duì)整套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的集中監(jiān)視控制。
dcs的基本設(shè)置為:單元機(jī)組dcs+公用dcs網(wǎng)絡(luò)，公用系統(tǒng)的監(jiān)控可在單元機(jī)組操作員站完成，3臺(tái)單元機(jī)組操作員站對(duì)公用系統(tǒng)的操作設(shè)置安全閉鎖，3臺(tái)單元機(jī)組操作員站均能顯示公用網(wǎng)絡(luò)的所有畫面，但在同一時(shí)刻只能由1臺(tái)單元機(jī)組操作員站對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行控制操作。
dcs的通訊網(wǎng)絡(luò)分為兩層:機(jī)組過程監(jiān)控級(jí)和i/0級(jí)。機(jī)組過程控制級(jí)為快速以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)，通訊速率為1oomb/s。此網(wǎng)絡(luò)主要用于dcs各控制站、操作員站、打印機(jī)等設(shè)備之問的通訊，并與全廠sis網(wǎng)連接。i/0級(jí)網(wǎng)絡(luò)為pci總線，分布在各個(gè)過程控制站內(nèi)，通訊速率為lomb/s。此級(jí)網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)同一站內(nèi)所有i/0模件。
2.1.2燃機(jī)-汽機(jī)控制系統(tǒng)
燃機(jī)-汽機(jī)控制采用的是日本三菱公司的dlasys（tcs+pcs+tps）系統(tǒng)。tcs機(jī)島控制系統(tǒng)（turbinecontrolsystem）主要完成對(duì)燃機(jī)-汽機(jī)-發(fā)電機(jī)本體的監(jiān)視和控制;pcs過程控制系統(tǒng)（processcontrolsystem）主要完成對(duì)汽機(jī)旁路系統(tǒng)、汽機(jī)軸封系統(tǒng)、凝汽器真空系統(tǒng)的監(jiān)視和控制;tps機(jī)島保護(hù)系統(tǒng)（turbineprotectionsystem）主要完成對(duì)燃機(jī)-汽機(jī)-發(fā)電機(jī)的保護(hù)。
2.1.3后備硬接線操作
dcs操作臺(tái)配置的后備硬接線操作有:機(jī)組跳閘、發(fā)電機(jī)停、發(fā)變電組停、交流油泵啟動(dòng)、直流油泵啟動(dòng)、開真空破壞門、開高、中、低壓