HIACS-5000M系统在600MW应用.ppt

HIACS-5000M系统在600MW 超临界机组中的应用,一超临界机组对DCS系统的特殊要求 二采用HIACS 系统的配置特点 三日立在大机组改造中优势 四电力部系统应用考核结果 五、大型超临界、直流炉、直吹式燃煤机组的 先进控制软件 六、技术服务,目 录,一、超临界机组对DCS系统的特殊要求 1受控工艺系统的特点： 输入/输出工艺变量多 动态过程快：作功工质占汽水循环总工质的比例增大，动态过程加快，机、炉、电的总体性增强。 主汽压力参数上升（246Kg/cm），介质刚性提高，动态过程加快，需要更快速的控制、快速保护。 数学模型不精确 2 对DCS系统的地理分散布置有要求： 设备间与中控室有可能分开布置 通常需要远程控制站，如：循泵房、空压机房 通常需要远程数据采集站,3. 公共工艺系统的控制范围扩大 ： 一般I/O总点数超过1000点，功能范围覆盖公共电气系统、空压机系统、循环水泵房系统 公共工艺控制系统宜单独组成通讯网络，并与1#、2#机组DCS系统网络耦合连接，实现数据通讯 4超临界直流炉、直吹式机组的特殊控制策略 此类机组对DCS系统的综合可控性、可靠性提出了更高要求； 控制策略与汽包炉、亚临界参数机组不同。,二采用HIACS 系统的配置特点,（1）1#、2#机组级控制网络及公用控制均网络采用-100 Network -100 Network网络为国际标准（IEEE802.5）双重化光纤数据令牌网络，全厂一体化 -100 Network网络具有实时性好、传输稳定的特点技术参数及特性附后。 （2） 具有先进、成熟的网络耦合器： 使公用控制网络与两台机组DCS系统方便地实现数据连接； 能够可靠地实现每台机组的操作员站对公用系统进行操作控制；,（3） 机组DCS系统控制站、公用系统控制站、远程控制站、DEH控制站统一采用R600C高性能的先进控制器，使全厂DCS系统一体化； 附： -Network100网络性能 R600C高性能控制器特性,超临界直流炉600MW机组DCS系统控制器总体结构示意图（DCS一体化）,超临界直流炉600MW机组DCS系统控制器总体结构示意图（国产化方案）,适应快速稳定数据传输的要求（采用FDDI数字光纤令牌网）-Network100网络,Loop Back功能,3#站发生故障,主线路终断,HIACS-5000M系统结构说明： （1） 适应二十一世纪地理分散设计的结构 光纤网站间距离：2KM 光纤网络总长达到100KM 保证了控制器分散布置的实施 适应地理分散布置的要求 （2） 单独设置的打印机网络 使得报表、打印数据的传输不会影响机组级网络的实时 响应特性,（3） 采用通用计算机硬件和软件平台 操作员站、工程师站、历史数据站使用通用硬件平台，便于系统的 升级换代 （4） 专门设置历史数据站 完善了历史数据的存储、查询功能，减轻了操作员站的工作负荷 （5） 对外通讯接口 通讯接口站和控制器通讯接口模板，保证了HIACS系统的开放性， 可以和各种具有标准通讯接口协议的设备、装置通讯互联,某600MW超临界机组控制级网络通讯负荷估算 （本计算只适用于日立HIACS-5000M系统） I/O点数：DCS总点数：7704，公用总点数：1168，远程总点数：544 其中：模拟量3176；开关量6240点 估算条件： 上述数据每秒全部传送一遍；每个模拟量依8 Byte计算；每个开关量依4 bit计算； 每秒负荷量： L = 3176 * 8 * 8 + 6240 * 4 228.3 K bit 所配置系统的网络负荷能力估算 站点数： 18 单站发送用时： 1.5 K byte * 8 / 100 M = 0.12 ms 裕度系数： 加倍 令牌管理： 1ms 单站用时： 0.12 * 3 + 1ms = 1.36 ms 最小令牌环行周期： 1.36 * 18 24.48 ms 实际设定令牌环行周期100ms 即每站每秒可获得10次发送权。 总传送能力： LO=18 * 1.5 * 8 * 103 * 10 = 2160 * 103 bit 2160 K bit （3）负荷率 = L / LO = 228.3 / 2160 =10.57%,机组控制级网络负荷性能指标 负荷率要求： 30 保 证 值： 20% 负荷率网络最大负荷/配置系统的网络传送能力,600MW机组DCS系统控制器功能分配的一种考虑 系统控制器功能分配准则： 设置专门的单元机组主控制器，完成： 机组各子控制系统的协调控制； 不同控制方式下的统一指挥，协调； 依照工艺系统划分各控制器的功能，如：风烟控制系统；燃料制粉系统；FSS系统；锅炉启停控制及燃烧器控制；汽水系统等。 优点： 各个子系统相对独立，是大系统下的自治分解设计； 可靠性高； 交叉通讯的数据量少； 调节、启停顺控及设备级保护三合一： 优点： 控制动态响应快、控制特性好； 硬接线少、可靠性高； 适应地理分散布置的要求。,HISEC- 04M / R600C,R600C控制器及相关参数,适应超临界直流炉、直吹式机组的高可靠控制器 （为提高控制器的快速性，采取了如下措施） a硬件： 采用最新的Risc处理芯片，全面提高数据处理能力 采用输入/输出并行高速总线，从硬件上提高处理能力 提高CPU主频 提高内存容量 设计专门的主从Tie-back总线 采用新型大规模集成电路，提高可靠性 b软件： 采用专门设计的控制器系统程序（PMS），不使用通用机软件环境，提高软件执行效率和控制的快速性。 c实际效果：见望亭控制器出厂负荷率测试结果,望亭电厂14机CTL负荷实测结果,NO.,CTL,运算周期 (ms),实测负荷率,1,MCS1,200,2,3,4,5,6,7,8,MCS2,100,FSS,100,200,200,100,200,50,9,200,BMS&MILL2,SCS1,SCS2,SCS3,DAS,BMS&MILL1,10.23,10.18,12.32,11.86,11.45,10.97,6.38,6.20,5.66,5.49,9.86,9.50,5.36,5.18,23.6,23.1,14.02,13.58,望亭电厂14机CTL负荷实测结果 望亭电气控制器(scs3) AI： 112点 RTD： 8点 DI： 448点 DO： 160点 合计：728点 负荷率： 50ms max：23.6%,南京电厂1机CTL负荷实测结果,NO.,CTL,运算周期 (ms),实测负荷率,1,OPC,20,2,3,4,5,6,7,8,BTC,200,通风,200,200,200,200,200,200,9,200,BMS&MILL2,CCS,辅机1,辅机2,DAS,BMS&MILL1,28.84,28.06,10.69,10.44,8.52,8.30,7.52,7.32,7.03,6.83,17.55,17.09,5.38,5.13,19.83,19.20,18.68,18.53,望亭电厂14机CTL内存实测数据-1,NO,CTL功能,内存区,已占用%,未用区%,1,BTC,6,94,1,99,2,MCS1,6,94,2,98,3,MCS2,4,96,1,99,4,MSC1,3,97,1,99,5,BMS1,6,94,2,98,6,BMS2,7,93,1,99,望亭电厂14机CTL内存实测数据-2,NO,CTL功能,内存区,已占用%,未用区%,7,SCS1,6,94,2,98,8,SCS2,6,94,2,98,9,DAS,4,96,2,98,10,DEH,4,96,2,98,11,MEH,1,99,1,99,控制器性能指标保证 负荷率要求： 60% 保 证 值： 25% 负荷率实际执行周期/设定的控制周期 内存裕度要求： 50% 保 证 值： 80 内存裕度已用内存/可用内存,I/O配置情况,表1 .单元机组热力系统I/O配置的典型要求（每台机组）,表2 .公用系统I/O配置的典型要求,861,合计,222,DO,12,AO,443,DI,4,PI,90,AI (420mA),90,AI (RTD),要求,表3 .远程系统I/O配置的典型要求（与DCS一体化方案）,DCS系统电源配置说明 配 置 思 想：全分散化，全双重化控制器电源，依CTL分散 I/O接口电源：依机柜分散 双重化电源结构：,超临界机组600MW机组DCS系统电源配置示意图,HIACS系统的DCS系统机柜特点： 1、控制柜、I/O柜合二为一，减少接线量和故障点； 2、双层浮空、静电屏蔽、单点接地系统机柜； 3、机柜尺寸：7008102100,HIACS5000M系统工程师工作站 组态、修改、维护工作，全部应用软件为中文图形工作界面； 执行文件与图形文件自动一致化； 多工程师台配置，适应投运、调试期的特殊需要； 方便的PI/O信号处理； 强大的CAD组态功能和大宏指令分层可定义结构； 专用总线接口，使主/从控制器数据自动一致化； 通讯表的自动生成； 机组投运期间人工置数功能使调试更为方便； 强大的监视功能；,工程师站介绍,HIACS5000M系统历史数据站,数据收集能力：每秒采集量8000点 事故追忆记录、SOE记录、操作员操作记录、报警记录 报表收集（时间型，事件型） 检索功能（时间检索、名称检索） 趋势回放功能：所有被采集点均可以以趋势图方式回放 每月月初转存至光盘 打印功能,操作员站、工程师站、历史站硬件配置： CUP：Pentium 4 2.4 GHz 内存：512 MB 硬盘：40 GB 显示器：21寸液晶(CRT)显示器(操作员站) 21寸液晶(CRT)显示器(工程师站，历史站) 光驱：52X 可读写光驱：（历史站）,三、日立在大机组控制工程中的优势,HIACS系统为电站专用控制系统，已成功的应用在超临界直流炉燃煤、燃油及核电站机组上，功能覆盖了：MCS、SCS、FSSS、DEH、DAS、ECS、AVR等系统。完善地解决了电站控制中快控制、快保护及高可靠性问题。 2. 日立 成功业绩多： 在日本600MW以上超临界直流炉机组近年已投运工程有二十余台。 日立从1995年开始在中国做200MW以上机组DCS工程，目前已有近80套200MW以上机组工程业绩。,近年中国国内采用HIACS系统投运的300MW以上超临界直流炉机组有： （1）华能南京电厂2机组（300MW） 2000年3月投入，投运3个月，完成多项RunBack试验 自动投入100，保护投入100 控制范围：DAS、FSSS、SCS、CCS及部分电气控制 中控室采用大屏幕 （2）华能南京电厂1机组（300MW） 采用HIACS5000M系统，2001年底交付使用 控制范围：DAS、FSSS、SCS、CCS及DEH 中控室采用大屏幕,（3）国华盘山发电厂2机组（500MW） 1999年下半年投运，一次投运成功，顺利通过168小时 控制范围：DAS、FSSS、SCS、CCS、DEH及部分电气控制 中控室采用大屏幕 （4）国华盘山发电厂1机组（500MW） 采用HIACS5000M系统，2002年初交付使用 控制范围：DAS、FSSS、SCS、CCS及DEH 中控室采用大屏幕,（5）外高桥发电厂（2*900MW） 采用HIACS5000M系统 供货范围： I&C岛 注：含DCS、SIS、MIS及仿真系统。 （6）常熟发电厂（3*600MW） 采用HIACS-5000M系统 供货范围：MCS、SCS、DAS、FSSS、ECS、DEH、 MEH、远程,五、大型超临界、直流炉、直吹式燃煤机组的先进控制软件,日立对于超临界、直流炉、直吹式大型燃煤机组，具有长期的工程经验，总结出一整套先进成熟的控制策略。这些策略已经在100万级燃煤机组上得到应用，取得了良好的效果。这些先进实用化的软件包括如下： a.先进的协调控制策略软件，主要特点： 在机炉协调控制过程中，与汽机过程相比，燃烧、蒸发工艺过程是大滞后、慢过程，克服锅炉的大滞后是本策略的基本特点； 专门为直流炉、直吹式、超临界机组设计，针对性强。,b.锅炉子工艺过程加速控制策略： 在先进的协调控制方法下，加速锅炉应用工艺子过程的动态响应，是机组控制的另外一个关键点，日立系统具有先进、成熟的完整策略，使机组控制更完美。 c.RunBack工况下的动态平衡控制： 对大机组而言，尤其是直吹式机组，这一问题更突出。为此日立公司提出了解决策略，并在工程中获得应用。 d.汽温预测控制方法 直流炉汽温控制非常重要，然而具有大滞后特性的汽温控制，难度较大。综