660 MW锅炉DCS报警设计和优化

王立业

（浙能乐清发电有限责任公司，浙江 乐清 325609）

现代大型发电机组均采用集散控制系统（DCS）控制。作为DCS的其中1个显示终端，美观的背投或者液晶大屏幕上可以很方便地由DCS组态出报警画面。但是受到大屏幕面积的限制，不可能象普通光字牌一样将所有需要报警的点平面式地展现在运行人员眼前，所以必须合理地设计大屏报警点，尽可能在参数异常或设备故障时及时提醒值班员进行处理。

浙能乐清发电有限责任公司3号机组采用Symphony分散控制系统，操作员站前方2 m处设1台大屏幕背投显示器。为了充分发挥DCS系统逻辑组态的优势，设计了锅炉大屏幕报警系统。调试和投产初期，又对部分报警信号选取、逻辑组态等进行了优化，取得了良好的效果。

1 锅炉报警需求

浙江浙能乐清发电有限责任公司3号锅炉为660 MW超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型、半露天布置，配选择性催化还原反应脱硝装置。

锅炉本体必须设置报警保护动作的信号有：主燃料跳闸（MFT），供油跳闸（OFT），快速减负荷（RB），以及凡是越限会造成锅炉MFT或者严重后果的模拟量参数，如汽压、汽温、炉膛压力、水冷壁金属温度、给水流量、分离器水位、负荷控制偏差等参数。

辅机一旦跳闸会引起锅炉RB甚至MFT等严重后果的辅机，必须设置跳闸报警，如空预器、引风机、送风机、一次风机、密封风机、火检冷却风机、磨煤机、给煤机。这些辅机自身或者其辅助系统可能造成本辅机跳闸的参数也必须设置报警，如轴承温度、润滑油或液压油压力、磨煤机一次风流量、火检状态等参数。

其它辅助系统的参数若越限可能造成设备损坏的，也应设置报警，如脱硝装置、仪用压缩空气、等离子点火装置、炉水泵的主要参数。

2 锅炉大屏幕报警设计

2.1 大屏幕报警画面资源

3号机组配置1台大屏幕背投显示器，距离操作员站约2 m，面积为165 cm×120 cm。为使运行人员在操作员台前能方便观察，每块报警牌大小以18 cm×8 cm为宜。分配给锅炉专业的报警牌资源为4行，每行8块牌，共计32块报警牌。

2.2 大屏幕报警设计原则

锅炉大屏幕报警系统的设计原则如下：

（1）报警内容包括：锅炉本体重要参数越限报警，重要辅机跳闸报警，可能引起辅机跳闸的参数越限报警。

（2）警告牌设计超链接画面，便于快速查找报警原因。

（3）要求正常运行时，报警牌全部复归。

2.3 大屏幕报警框架设计

32块报警牌要容纳锅炉报警需求，必须根据报警信号的特点和轻重缓急的程度适当分类，合理设计组态逻辑。

（1）重要信号直接引用DCS例外报告，单独设置1块报警牌，如MFT、OFT、RB、空预器跳闸、一次风机跳闸、密封风机跳闸、火检冷却风机跳闸、给水流量低等信号。

（2）因联锁保护同时跳闸的设备，如同侧送/引风机，引用DCS例外报告后合并成1块报警牌，以节约画面资源。制粉系统的磨煤机跳闸虽然联跳给煤机，但是反过来给煤机跳闸不联跳磨煤机，所以两者的跳闸报警不合并。

（3）同一类别或同一设备的参数越限报警，合并成1块报警牌，如6台磨煤机的跳闸信号合并成“任一磨煤机跳闸”，给煤机类似；所有一次风机的轴承温度、液压油、润滑油、失速报警等合并成“一次风机异常”等。

（4）合并报警的信息，可点击该报警牌进入二级画面，能方便地阅读出所需的报警信息。

3 特殊报警问题的解决

3.1 合并报警存在的问题及处理

当n个报警信号合用1块报警牌时，通过如图1的逻辑，解决当其中1个报警信号存在时，后来的报警信号无法触发报警的问题。

图1 合并报警组态逻辑

当该报警牌发信时，只能说明系统有异常，至于具体是哪一个报警信号还不能立即得知。为了解决事故处理时快速查阅报警信号的要求，对于合并的报警牌设置1个二级画面，详细罗列了该报警牌对应的所有信号，一目了然，运行人员可以立即有针对性地进行处理。

3.2 备用设备的报警消除

由于机组正常运行时，总有1套制粉系统在备用状态，其部分参数会达到报警值。为消除这些报警信号的长期存在，设计“磨煤机异常”报警逻辑时，将报警信号与“磨煤机运行”信号相“与”再输出至报警，如图2所示。“等离子点火装置异常”报警逻辑与磨煤机类似。

图2 磨煤机异常报警逻辑

3.3 特殊报警信号源选取

3.3.1 给煤机跳闸

给煤机跳闸报警触发逻辑如图3所示，原设计为当就地控制柜失电时，跳闸信号不能送入DCS，起不到应有的报警作用，因此改为给煤机“运行”信号取非作为跳闸信号。由此带来的影响是正常停运时也会报警，但考虑到这时操作员一般注意力都比较集中，不会影响正常操作。

3.3.2 给水流量低

给水流量计有2个：高加出口给水流量、省煤器进口给水流量。给水自动调节系统使用高加出口给水流量作为被调量，锅炉MFT保护使用省煤器进口流量作为保护判据。因锅炉启动系统设置了炉水循环泵，所以在启动过程湿态运行时，高加出口给水流量与省煤器进口给水流量不一致：

图3 “给煤机跳闸”信号逻辑

图4 锅炉大屏幕报警信息

省煤器进口给水流量=高加出口给水流量+炉水循环泵流量

若“给水流量低”报警取用高加出口给水流量，则在湿态运行时频繁报警，改为采用省煤器进口流量即可解决问题。

3.3.3 SCR故障报警设置

3号锅炉新增加了选择性催化还原反应脱硝装置（SCR），为此根据SCR工艺要求增设“SCR故障”报警，下列信号合用1块报警牌：氨蒸汽供应压力低、氨/空气混合比高、稀释空气压力低、SCR入口温度低、运行稀释风机故障停运。

组态过程中，考虑锅炉正常运行时等离子系统不运行，故将“锅炉炉管泄漏报警”与“等离子异常”合并，空出的位置放“SCR故障”。

4 结论

经过优化，锅炉DCS大屏幕报警信息如图4所示，具有下列优点：

（1）画面清晰、简洁，不仅操作员站能方便地观察，即使位于集控后方的值长台处，一般的视力也能分辨。

（2）32块DCS大屏幕报警牌容纳了正常运行所需的全部报警信息。

（3）重要报警信号直接能够阅读，相对次要的报警信号点击1次鼠标也能阅读到。

（4）正常运行时，所有光字牌复归，不会长期发信。

[1] 朱北恒，孙长生，龚皓.火电厂热工自动化系统试验[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 夏明，潘钢.600 MW超临界机组DCS系统的研发及应用[J].世界仪表与自动化.2009（2）：23-27.