北京和利时系统工程有限公司

    浙江省宁波经济技术开发区热电有限责任公司现有两台无锡锅炉厂的UG-75/3.82-M38型75t/h循环流化床锅炉，采用母管制运行方式。配套的汽轮机为青岛捷能汽轮机厂的B6-3.43/0、981型6MW背压机一台。第一台循环流化床锅炉于2002年7月投产运行，第二台于2002年9月投产运行。锅炉正常运行负荷可以达到80t/h以上，最高负荷可以达到90t/h。目前运行状况良好，系统稳定。

    该厂选用的DCS系统为北京和利时系统工程有限公司的最新一代采用现场总线结构的MACS系统。系统规模为1800点I/O，配置控制机柜7个，操作员站7个（2台锅炉共4个、汽机共2个、化学水处理1个），值长站1个，工程师站1个，多功能站1个。

1   MACS系统的特点和应用

        MACS系统是北京和利时公司在90年代末期开发的新一代DCS系统。其特点是采用了Profibus-DP现场总线结构，因此可以采用远程I/O模块，从而节省了大量电缆，并且缩短了施工工期。特别是在化学水处理车间和电气主控制室，采用了现场总线技术，效果十分理想。

1.1   在化学水处理车间的应用

        该厂化学水处理车间和主厂房相距300多米远，由远程I/O模块来实现信号的采集和传递，并且接受主控单元来的顺控指令实现顺序控制功能。远程I/O模块和机炉集控室之间采用光缆连接。

        由于有了现场总线和远程I/O模块，在300多米远的机炉集控室内的CRT上和值长站的CRT上都可以随时一目了然地掌握和监视化水车间的运行情况。

        与此同时，还在化学水处理车间设置了一台就地的CRT操作员站，负责监视和控制化学水处理车间和附近的循环水泵房、生活水泵房和燃油泵房的运行状况，从而大大减少了在化水车间的运行人员。

1.2   在远程加药站的应用

        该厂加药站距离DCS控制室150米左右，距离化水车间500米左右，也采用了Profibus-DP现场总线结构，并且配置了远程I/O模块进行数据采集和控制。由于加药站本身采用了单片机方式的分离仪表，仪表具有信号输出端口，现场的数据只要采用简单的AI和AO远程模块，就可以实现DCS系统的控制。目前，该厂规定是由化水车间内的CRT操作员站进行操作，实际上，通过授权，有关的操作人员申报密码后，在全厂任何一台CRT操作员站上都可以实现监视和控制。因此，加药站全面实现了无人值班，体现了较高的自动化水平。

1.3  在电气主控制室的应用

        该厂电气主控制室和机炉集控室相距50多米，在电气主控制室也采用了现场总线结构。重要的电气参数（如发电机的电压、电流、有功功率、无功功率、电度量等）和断路器、空气开关等状态信号都可以方便地采集到MACS系统中来。在MACS系统的任何一个操作员站的CRT上，有关运行人员通过授权并申报口令后，都能监视和了解电气部分的运行状况。

        与此同时，在电气主控制室内设置了一个值长站。在这个值长站的CRT上，不仅能够监视和掌握全厂电气设备的运行状况，同时也能全面看到机炉运行情况。

        综上所述，由于该厂采用了先进的、具有Profibus-DP现场总线结构的DCS系统，因此可以方便地把距离机炉集控室50米远的电气控制室和距离300米远的化水车间纳入DCS的控制范畴。实现了化学水处理控制系统、电气监控系统和全厂DCS系统的“无缝连接”，满足了“全厂一体化”的要求。

2   MACS系统实现的功能

        该厂目前的MACS系统实现的功能为：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、炉膛安全监视系统（FSSS）、汽机跳闸保护（ETS）及化学水处理车间的远程监控和重要电气设备的远程监控。

(1)  全厂的数据采集系统（DAS）

        DAS可以满足操作员站在正常或异常情况下对全线设备进行全面的监控，可以显示各种流程图画面，如燃烧系统图、汽水系统图、烟气系统图、点火系统图、FSSS系统图、汽轮机总貌图和除氧给水系统图等。全面显示过程信息，可对任意控制回路进行操作。还可以实现控制分组画面的显示。按类似常规调节表和指示表的形式显示回路和测量指示点的信息，如变量值、设定值、输出值、控制方式（MAN/AUTO/CASC）和高低报警（无报警时不出现）等。从分组画面可以直接对模拟回路和数字回路进行操作。还有各种趋势曲线画面显示，报警汇总画面和报警功能显示，报表功能和历史数据记录和再现功能等。此外，MACS系统还可以实现SOE功能，分辨率高达1毫秒。

(2)  75t/h循环流化床锅炉的模拟量控制系统（MCS）

        该厂75t/h循环流化床锅炉的模拟量控制系统（MCS）设有下列自动调节系统：母管压力调节系统、主蒸汽压力调节系统、一次风量调节系统、二次风量调节系统、炉膛压力调节系统、床压调节系统、给水调节系统、主蒸汽温度调节系统等。

        特别指出，由于无锡锅炉厂的返料方式为高温返料，因此锅炉床温控制主要是通过一、二次风配比调节和给煤量的小范围调节来实现，因此没有单独的床温调节系统，而是在构造一次风量调节系统和给煤量调节系统时，加上了床温修正回路。如果床温偏高，增加一次风量；如果床温偏低，则减小一次风量。必要时，进一步修正给煤量，从而来实现床温的调节控制。

(3)  顺序控制系统（SCS）

        循环流化床机组配有大量辅机及设备，如引风机、一次风机、二次风机、给煤机、石灰石给料机、排渣机、给水泵、疏水泵、烟气再循环风机及吹灰器等。辅机及设备的程序启停和机组的联锁保护由顺序控制系统（SCS）来实现。

        该厂的SCS系统设有：锅炉引风机子功能组、锅炉二次风机子功能组、锅炉一次风机子功能组、锅炉给煤机子功能、锅炉排渣子功能组、锅炉电动给水泵子功能组、锅炉定期排污子功能组、除氧器子功能组、汽机疏水系统子功能组、汽机油系统子功能组、发电机冷却系统子功能组等。

此外，SCS系统中还设置有锅炉大联锁顺序：引风机跳→一次风机跳→二次风机跳→螺旋给煤机跳→称重给煤机跳。

        设置锅炉基本停炉顺序：称重给煤机停→螺旋给煤机停→二次风机停→一次风机停→引风机停。

(4)  75t/h循环流化床锅炉的保护（FSSS）

        锅炉系统的保护采用简单的炉膛安全监控系统炉的保护（FSSS）。它在锅炉正常运行和启停等各种运行方式下，密切监视系统的大量参数和状态，防止锅炉发生危险，引发炉膛爆炸或者是汽包水位异常。

        在机组启动阶段，简单的FSSS对进入锅炉的燃料和空气进行管理和控制，使锅炉按预定的启动方式点火启动。点火风室及炉膛的吹扫主要发生在点火时产生熄火后的情况。此时，点火油枪系统将处于强制闭锁状态。启动吹扫前须满足炉膛吹扫的许可条件如下：

?  DCS闭锁所有的燃料进入炉膛；

?  DCS确保有30%的风量；

?  DCS检测炉膛负压在正常限值之内；

?  DCS检测床温在设定床温以下（一般在650℃以下）。

发生下列情况时，主燃料切断（MFT）保护动作：

?  引风机跳；

?  所有风机跳；

?  床温的上限为1050℃，下限值为600℃；

?  主汽温度持续超温达到第二极限值；

?  汽包水位达到第二极限值3秒钟后；

?  系统压力升高到第二极限值，联锁向空排汽阀开启仍无法使系统得到有效地泄压。

(5)  汽机跳闸保护系统（ETS）

    该厂的MACS系统可以实现汽机紧急跳闸保护系统（ETS）的要求，完成汽轮机的各种跳闸保护功能，并使系统能在机组的各种运行工况下可靠、安全、正确、连续运行。汽机保护停机主要项目包括：润滑油压过低、轴承回油温度过高、转子超速过高、轴向位移过大、凝汽器真空低、锅炉MFT动作、发电机保护动作、手动紧急停机等监视及保护功能。

3   运行效果

    该厂的MACS系统自投运以来，一直比较稳定可靠，人机界面美观实用，操作直观方便。对机组运行过程中出现的故障，MACS系统能够及时地进行报警处理并且及时地投入保护。

    根据该厂运行的实践发现，采用一次风作为返料风效果不太理想。往往由于作为返料风的一次风压头不够，而导致高温的循环灰在返料阀内滞留的时间过长，从而使得返料阀被烧得通红，严重威胁锅炉的安全运行。而且为了保证压头，不得不保持一次风机的高转速运行方式，能量的损失过大，因此，该厂新增加了一台13500Pa的离心式风机作为返料的增压风机。用MACS系统来控制增压风机入口挡板开度的方式来调节返料风的压头和风量，从而确保了循环灰在返料阀里畅通无阻，取得了良好的运行效果。同时可以采用其他方式降低风机转速，仅需维持最低的燃烧保证即可，从而提高风机的利用效率。