四川華電珙縣發電有限公司（以下簡稱珙電公司）一期建設工程為2臺600 MW超臨界燃煤發電機組。鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產的600MW、超臨界參數、W形火焰燃燒、垂直管圈水冷壁變壓直流鍋爐，采用一次再熱、平衡通風、固態排渣、全鋼架結構單爐膛露天島式布置，燃用無煙煤。最大連續蒸發量為1900 t/h，額定工況下過熱器出口蒸汽壓力為25.4 MPa，溫度為571℃。汽輪機為東方汽輪機有限公司生產的600MW、超臨界、中間一次再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式、8級回熱汽輪機。發電機為東方電氣集團生產的QFSN -600-2-22D型水氫冷發電機。
該項目是5·12汶川特大地震后，國家發改委核準開工建設的四川省第1個重點工程，是國產首臺600 MW超臨界W形火焰爐燃煤發電機組。該項目分散控制系統( DCS)的合同于2009年5月8日簽署，2010年3月通過出廠驗收測試(FAT)，2010年6月DCS受電，2011年2月#1機組順利通過168h試運行。#1機組實現了倒送廠用電、鍋爐水壓試驗、鍋爐點火、吹管、汽輪機沖轉、機組并網、168 h試運行“七個一次”成功，與環保工程、外圍工程及主體工程建設“三同時”。#2機組也于2011年8月順利通過168 h試運行。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、機組DCS配置
珙電公司DCS采用國電南京自動化股份有限公司TCS 3000儀電一體化分散控制系統，DCS實現了十大功能，包括單元機組的數據采集系統( DAS)、模擬量控制系統( MCS)、順序控制系統(SCS)、鍋爐爐膛安全監視保護系統( FSSS)、旁路控制系統(TBC)、電氣監控系統(ECS)、煙氣脫硝控制系統( SCR)、給水泵汽機數字電液控制系統(MEH)、廠用電管理系統( ECMS)以及脫硫DCS等。
2.1網絡配置
TCS 3000分散控制系統硬件由操作層、控制層、執行層3個主要部分構成，并通過網絡相互連接。全廠DCS網絡拓撲結構如圖1所示。
單元機組DCS配置具體包括35對冗余控制器、2套服務器、4套操作員站、1套工程師站、1套值長站、1套歷史站、1套廠級實時信息監控系統( SIS)接口機以及3套用于與80臺智能溫度采集前端通信的通信管理機。
ECMS配置了10套通信管理機，2臺單元機組各3套，與80套6 kV綜合保護裝置通信；公用系統4臺，與100臺6 kV綜合保護裝置通信。
2.2 110測點和卡件配置
單元機組I/O點數為10 520，實際配置13 034點，余量24%；公用系統I/O點數為854，實際配置1112點，余量30%；脫硫DCS I/O點數為3756，實際配置4452點，余量19%。全廠I/O點數為25650，實際配置31632點，余量23%；110卡件共2399塊。
2.3DPU及機柜配置
機組DCS控制范圍覆蓋了鍋爐島、汽輪機島、發電機、電氣系統、脫硝系統、脫硫系統等，DCS機柜分布在全廠11個電子設備間。DPU按照電廠熱力系統分配的原則，盡量減少不同控制器之間的通信，降低網絡負荷。單元機組配置35對冗余DPU，其中單元機組鍋爐配置17對、汽輪機配置15對、電氣系統配置3對；公用系統配置6對DPU，分別為電氣公用、機組公用、氨區、燃油泵房和空氣壓縮機房；脫硫系統配置14對DPU。全廠配置90對DPU，機柜125面，其中主控制柜90面、端子柜／繼電器柜23面、電源柜6面、網絡柜6面。
2.4軟件配置
TCS 3000的軟件系統由支撐軟件和應用軟件2部分組成。支撐軟件由性能穩定的中文WindowsServer 2003操作系統和MS Office 2003等構成。應用軟件分為下位組態軟件和上位監控軟件。下位組態軟件符合IEC 61131 -3標準，支持多種組態語言（包括FBD），編譯效率高、執行速度快、便于完成各種算法及控制策略，并可根據功能需求進行二次開發。在進行控制邏輯程序編制時可根據邏輯圖應用功能塊以及基本算法搭建，便于錄入、保存和拷貝。程序經編譯、下裝后自動生成控制器的控制邏輯，并可以在線調閱、修改和監視。上位監控軟件分為離線組態工具和在線運行程序2部分。組態工具可以完成數據庫、系統畫面、圖表、報表、設備操作端等組態。在線運行軟件包括機組設備狀態、參數顯示、報警顯示、事件順序( SOE)記錄、事故追憶、設備操作和打印等必備功能。
3、系統應用特點及關鍵技術
TCS 3000系統在珙電公司機組的應用中，針對國產600 MW超臨界W形火焰爐首次應用的具體情況，在確保機組運行安全、穩定的基礎上，大膽拓展新思路、啟用新技術。其在系統配置及應用中的特點和涉及的關鍵技術主要有：
(1)針對超大規模火電廠控制系統的應用，對工程進行合理配置。系統不僅完成常規鍋爐、汽輪機和脫硫系統的控制功能，而且實現了電氣監控、廠用電控制等一體化控制。全廠共計配置I/O點31 632點，I/O卡件2 399塊，DPU 90對，通信管理機17套、計算機30套、智能前端136臺，實現了監視控制功能的合理劃分和系統負荷（包括DPU，I/O服務器，報警服務器，趨勢服務器等）的均衡。
(2)600 MW超臨界機組的自動控制與保護方案。該項目采用600 MW超臨界W形火焰鍋爐機組，同類型國產鍋爐還沒有投產的先例，在國際上也屬鮮見，對于此種鍋爐控制系統的設計、安裝、調試、運行等都是新課題。該類型鍋爐的部分控制方案與傳統切圓燃燒鍋爐有很多不同，具有自身的特殊性和要求，由于W形火焰鍋爐的燃燒方式及采用雙進雙出球式磨煤機，在燃燒控制及磨煤機控制上與傳統的切圓燃燒鍋爐不同，二次風系統、一次風系統、磨煤機煤位控制系統、過熱汽溫及再熱汽溫控制系統與切圓燃燒鍋爐均有所區別。TCS 3000系統提供的鍋爐控制系統包含針對鍋爐特點特別設計的若干子系統，這些子系統協調運行并具有前饋作用；設計并實施靈敏、安全、快速與穩定的控制策略，在不同工況下均能高質量地滿足機組負荷指令的需求并保證機組運行的安全及穩定性。
(3)大量智能數據采集系統(IDAS)的應用。由于該機組是首臺國產600 MW W形火焰鍋爐，為了更好地檢測鍋爐溫度場的分布，并為鍋爐廠進一步的開發及科研工作提供必要的數據支持和依據，該工程使用的IDAS除常規功能外，還充分考慮設備深層次管理的需要。
1)根據機組的實時負荷計算出不同負荷下管壁溫度的報警值，并對壁溫進行實時檢測和超溫報警。
2)將壁溫寫入歷史站，便于查詢其歷史數據，對異常情況的分析提供可靠的依據，也為這部分設備的檢修提供必要的信息。
3)精確定位超限報警點的位置，提高了設備的安全、管理水平，也可以使運行人員對其操作水平不斷進行自我評價。
(4)采用了先進的SOE對時技術，確保不同控制器之間乃至分布于不同電子間不同DPU的事件分辨率達到1 ms，為機組的故障分析提供可靠的平臺和保障。
(5)采用數字電液控制系統(DEH)專用卡件(位置反饋變送器( LVDT)，用于過程控制的對象連接與嵌入( OPC)卡，伺服回路控制卡(VCC)和裝置(危急遮斷系統(ETs))，實現了對給水泵汽輪機的一體化控制。
(6)采用具有預測控制屬性和特征的預加煤控制技術，對鍋爐主控指令進行智能超調，加強、加快鍋爐主控的輸出，及時改變燃料和給水量，以補償鍋爐的大滯后特性，增強了控制系統的自適應能力，提高了機組的負荷響應速率。
(7)采用增量式函數觀測器及其狀態反饋技術，根據過熱器各中間點溫度的變化，預測過熱器出口汽溫的變化趨勢，從而使執行機構提前動作，加快調節速度，同時減少汽溫對象的超調，有效解決了W形火焰直流鍋爐過熱汽溫大慣性、大遲延的問題。
4、系統性能評價及問題分析
TCS 3000分散控制系統目前已經成功應用于多個600 MW及以下等級機組，成功實現了機組DCS，ECMS及升壓站網控(NCS)等3S-體化控制。目前，珙電公司’1機組已經進入商業運行階段，系統運行安全、可靠，各項性能指標達到DCS規范書要求。同時，機組自動化控制水平較高，對機組的優化調整、經濟穩定運行有著重要的意義，也為珙電公司自動發電控制( AGC)功能的成功實現創造了條件。
在調試過程中發現了系統的不足之處并給出了針對性解決方案，現列舉如下：
(1)系統容量龐大，單元機組控制器35對，I/O點有10520點，網絡變量達到50000點，造成切換監控畫面時偶爾出現2—5 s的遲滯現象。經分析，優化了4個網絡通信參數，包括服務器從DPU、客戶機從服務器獲取數據的等待時間和重試次數等，問題得以解決。
(2) DELL服務器曾出現重啟現象。現場分析查看系統日志及系統dump文件，確定服務器重啟是由于DELL服務器標配的broadcom網卡驅動程序( baspxp32. sys)缺陷所致。升級了服務器網卡驅動程序，此類現象得以杜絕，另需注意內存卡的最佳槽位安裝。
(3)智能前端IDAS數值出現過不精確現象。經同批次裝置的高溫模擬試驗后，發現裝置上所使用的光耦器件在高溫時導通斜率發生變化，導通延遲時間超出原設計指標，導致裝置內部的采樣時序被破壞。之后采用適當延長光耦導通采樣周期方法，以保證足夠的采樣時間，通過升級裝置軟件程序使問題得以順利解決。
(4)#2機組點火試運期間發生主汽溫度測量不精確，存在測量擾動現象，導致主汽溫減溫調節自動不能投入。經過反復測試檢查，發現熱電偶的部分信號有抖動，測量信號變化0.5 mV左右。在對每個通道進行絕緣檢查時，發現6個熱電偶絕緣不合格。更換現場熱電偶，問題得以解決。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、結束語
為進一步提高TCS 3000系統的安全、可靠性，改善控制效果，使其在火電廠乃至整個工業領域的應用達到新的水平，作者認為還有以下工作亟待展開：
(1)開拓與其他類似工業產品的交流平臺，廣泛學習并加快對國內外先進DCS優點的消化和吸收，不斷汲取國內外先進經驗，盡快消除與先進系統的差距。
(2)果斷、及時地引入新技術。例如，將自適應控制、預測控制、模糊控制等國際上先進的控制技術應用到火電機組的控制中來，在提高系統控制性能的同時使其控制水平上一個臺階。
(3)抓緊對該系統的研發工作。例如，對組態模塊及監控畫面進行更深入的開發和改進，并在此基礎上形成自己的特色，為客戶提供更加安全、可靠、穩定的產品，最終在大容量火電機組的控制方面走在全國乃至世界前列。
