靖遠第二發(fā)電公司4臺200 MW機組于1998-2001年相繼進行了熱控系統改造，采用橫河-西儀公司CENTUM-CS、CS-3000分散控制系統。系統投運后提升了機組自動化控制水平，但經過各種不同工況的檢驗，也暴露出在控制方式設計上存在許多不安全問題。
1 磨煤機保護聯鎖問題及改進
1.1 磨煤機保護聯鎖存在的問題
靖遠第二發(fā)電公司200 MW機組鍋爐磨煤機采用FW公司D-10D型鋼球磨，該磨煤機出力大運行要求高，為此設置了12項聯鎖保護條件，而在這些條件中存在著以下問題：
(1) 為保護磨煤機耳軸大瓦不進粉造成軸瓦損壞及煤粉的外漏，設有密封風壓低8 kPa聯動備用密封風機，低6 kPa跳磨聯鎖。在實際運行中發(fā)現當備用風機聯動成功時，磨煤機卻仍然跳閘。
(2) 磨煤機耳軸溫度高或電機軸承溫度高跳磨聯鎖，由于保護信號來自熱電阻測量的模擬信號，極易因熱阻短路、開路故障、或外界干擾引起阻值突變等，反映出一個虛假溫度信號，造成保護誤動跳閘。
(3) 磨煤機順控邏輯中為保證設備安全，在磨停止后需聯開輔助風、一次風冷風門、聯關熱風門并開啟惰化蒸汽，進行磨內蒸汽惰化，以防止磨煤機內部發(fā)生爆燃，造成設備損壞。但在實際運行中，其執(zhí)行的依據PV=0(停止反饋)信號，由于6 kV開關切送電過程中要將二次插頭拔出，這就造成磨煤機停止信號消失。當再次插入二次插頭，磨煤機停止信號恢復。信號的中斷--恢復造成聯鎖邏輯的再次執(zhí)行，使前面述及的風門檔板誤動作。這在正常運行中將造成一次風壓較大幅度的下降波動，影響到另一臺磨煤機的安全穩(wěn)定。如發(fā)現、調整不及時，將使運行磨煤機由于一次風壓低保護動作而跳閘。
1.2 改進
針對以上問題，通過對密封風系統全工況試驗，找到了風壓建立的準確時間，并對控制邏輯進行下述改進；
(1) 充分考慮風機啟動帶負載的安全性，對備用聯動成功風機入口檔板延時1 s開啟；對運行風機入口檔板在跳閘后采用延時60 s關閉。因兩臺風機出口設有機械自動切換檔板，在跳閘風機完全停運后不會引起風機倒轉，以此來縮短風壓低保持的時間。
(2) 修改磨煤機風壓低跳閘時間，增加12 s延時，以躲過風機聯動成功后建立風壓時間。
(3) 對于磨煤機耳軸溫度高或電機軸承溫度高跳磨誤動問題，考慮到溫度變化是一個連續(xù)的且在非事故情況下，其上升/下降幅度不會大于6 ℃/s的速率，所以采取如下軟件改進措施(見圖1)，以消除誤動。
VEL+、VEL-為測量信號上升、下降速率報警，設定為6 ℃/s，當溫度變化速率超過此限值時，內部測量儀表將報警，封鎖保護輸出信號。在測量信號正常后10 s自動恢復出口通道，確保溫度真正越限時保護能正確動作。IOP+、IOP-為開路、短路報警，當出現此報警時，表明測量回路發(fā)生故障。如有越限信號，則為虛假信號，應立即封鎖出口，以防誤動。
(4) 對磨煤機停止信號進行邏輯鎖定，杜絕由于開關插頭操作或接觸不良造成反復觸發(fā)，引起相關風門檔板聯鎖啟動，如圖2所示。只有當磨煤機停止狀態(tài)消失，而運行狀態(tài)反饋信號來時，才能解除鎖定。
經過以上改進，有效避免了磨煤機的保護聯鎖誤動、拒動事件，為機組安全穩(wěn)定提供了保障。
2 小型轉機的聯鎖問題及改進
2.1 小型轉機的聯鎖問題
受DCS開關量點數的限制，對380 V小轉機采用的是單狀態(tài)反饋，只引入了運行狀態(tài)，沒有停止狀態(tài)。在轉機控制邏輯中設有轉機啟動失敗或跳閘后復位啟動指令的控制方式，利用指令與狀態(tài)的偏差報警ANS+(即指令在啟動位，而狀態(tài)在停止位，內部軟開關儀表發(fā)ANS+報警)作為判斷跳閘、啟動失敗的依據。此設計看似合理，但在實際運行中由于單狀態(tài)反饋受現場設備信號可靠程度的影響，運行狀態(tài)接觸不良信號消失后，即被認定為停止，而誤發(fā)一個停止的指令，造成轉機跳閘，使設備運行穩(wěn)定受到影響，甚至使事故擴大。
2.2 改進
(1) 取消380 V轉機反饋偏差報警、跳閘條件置位停指令的邏輯項，防止誤停設備。
(2) 對重要的風機油泵、發(fā)電機冷卻水泵、射水泵、密封風機等，為避免其ANS+報警引起備用聯動、聯鎖誤動，造成系統參數波動，增設停狀態(tài)反饋信號與ANS+報警共同確認跳閘信號，以提高聯鎖動作的準確可靠性。
3 開關量輸入卡安全可靠性的問題及改進
3.1 開關量輸入卡問題
靖遠第二發(fā)電公司4臺200 MW機組于2001年全部完成DCS改造。其中SCS(順序控制系統)、ECS(電氣控制系統)功能主要完成的是開關量控制，每臺機組開關量點為760點左右，采用輸入卡件ADM11C型。該16通道輸入卡查詢電壓為4～5 V DC，在4臺機組中均多次發(fā)生信號采集點接觸電阻大或觸點不可靠，致使DCS因數據采集不能準確反映設備運行狀況而跳閘、備用誤聯動，甚至影響到順控及聯鎖的正確可靠執(zhí)行。
此外，由于ADM11C卡查詢電壓低，在現場抗沖擊性能較弱，極易因強感應電干擾沖擊或線路接地情況而使相應點損壞，甚至使整塊卡不能使用。
3.2 改進
以前曾對問題較為突出的個別點加裝了隔離繼電器，起到了防范作用，但不能解決所有問題。在充分對DCS繼電器柜電源配置、容量及安裝空間進行計算研究后，采用了以下方案：
(1) 每面繼電器柜對應加裝由微型繼電器制作而成的隔離繼電器板。此繼電器板采用印刷電路板完成，利用現輸入卡端子板，不改變原電纜接線，增設預制電纜連接現場至隔離繼電器信號，以此阻斷強電干擾沖擊的可能。
(2) 繼電器板采用本柜24 V冗余特性電源作為工作電源，從而達到提高查詢電壓和可靠性的目的。至現場采集電壓上升為24 V DC。
(3) 設置每塊繼電器板的掉電報警信號，使任一隔離板掉電均可發(fā)出光字信號，向操作人員提示。
采取上述措施后，不僅提高了設備自身的安全，也保證了DCS系統順控、保護聯鎖的正確可靠運行。
4 給水泵輔助油泵邏輯問題及改進
4.1 給水泵輔助油泵邏輯問題
(1) 給水泵輔助油泵在給水泵順控步序、聯鎖邏輯中，設計有給水泵投備用自動聯啟動輔助油泵，解除備用則自動聯停油泵邏輯項。但在實際運行的非正常工況下，與運行緊急情況下的操作有不協調的問題。表現在給水泵事故聯動或緊急啟動時，由于給水泵啟動指令發(fā)出則復歸本身備用標志。在沒有啟動成功情況下，邏輯判斷給水泵回路故障，便動作聯跳油泵。而輔助油泵一旦跳閘，要想通過后備手段緊急重合一次，必須重新啟動輔助油泵，這在事故處理上耽誤時間較長。
(2) 給水泵再循環(huán)門也有與輔助油泵相同的問題。解備聯關，投備聯開。因而再循環(huán)門的狀態(tài)作為閉鎖條件也影響到給水泵的緊急啟動。
4.2 改進
鑒于以上原因，經綜合考慮各種因素后對輔助油泵控制邏輯進行修改：取消給水泵解備聯停油泵邏輯、再循環(huán)門解備聯關條件；保留投備自動聯啟油泵，投備聯開再循環(huán)門設置，從而達到了控制方式適應事故處理的目的。
5 引風機油站的控制問題及改進
5.1 引風機油站的控制問題
引風機油站的運行極不穩(wěn)定，由于油泵采用交流控制回路，其控制電源取自動力電源A相，這樣就造成許多問題的發(fā)生：
(1) 交流電源本身易因接地等原因造成掉電，作為控制電源安全性不是很高，一般使用機組不停電電源或UPS(不停電電源裝置)電源作為重要設備控制電源。而油站控制電源使用動力電源A相，就地取材，忽視了現場環(huán)境復雜，漏水、漏油等能引起電源接地，易造成設備安全事故，給油站穩(wěn)定帶來隱患，進而影響到引風機運行。
(2) 380 V動力電源受系統沖擊或廠用電"備自投"切換影響，電源瞬間斷電，造成油泵控制返回，其時間大約2～3 s。這本是極為常見的電氣聯動切換現象，而對引風機油泵控制來說，無疑是災難的發(fā)生。因為轉機采用交流控制，是以啟動、停止兩接點在DCS驅動繼電器出口相串聯來實現的。動力接觸器靠自保持接點維持運行，一旦控制掉電，接觸器返回后將無法使電動機在來電后自啟動。從而引起連鎖反應，造成風機跳閘等大面積事故發(fā)生。
(3) DCS對油泵的控制反饋信號為單狀態(tài)，即不是運行狀態(tài)，就判斷為停止。這與第2節(jié)問題相似，不同的是狀態(tài)的接觸不可靠，造成DCS判斷為設備跳閘，頻繁引起油泵誤聯動。
5.2 改進
(1) 對控制系統進行改造。變交流控制方式為直流控制方式，DCS對油站的控制操作改為兩常開接點控制合閘跳閘繼電器形式。合閘繼電器因具有失電延時返回特性，從而可有效防范交流控制電源瞬間切換消失，引起油泵停運不能自啟動的問題。
(2) 至DCS的油壓信號改為UPS不停電電源進行擴展輸入，并設計安裝于電子間，改善工作環(huán)境質量，使信號可靠性得到加強。
(3) DCS中油泵控制功能塊SIO-12單入雙出型，改選用SIO-22雙入雙出型，I/O模件定義增加一開關量輸入信號，使油泵控制完善，反饋狀態(tài)更為確切。同時修改跳閘聯動邏輯，變"運行"的"非"信號啟動聯動邏輯為：運行狀態(tài)故障"ANS+"報警加"停狀態(tài)"證實判斷為跳閘，再行聯動備用，從而使由于一次設備原因引起的油泵誤聯得以杜絕。
6 結 論
靖遠第二發(fā)電公司對DCS系統不斷地進行完善優(yōu)化，并在聯鎖保護方面，進行了大量的現場適應性、可靠性改進，解決了控制存在的事故隱患，穩(wěn)定了設備運行，終使DCS更加適應設備控制、運行、事故處理需要，從而使分散控制技術在應用上更加成熟。
