淺談和利時DCS系統溫度速率保護限制器

摘要：文章以北京和利時系統工程有限公司研發的兩種不同DCS系統版本中的溫度速率保護限制器分別在不同火電燃煤機組現場使用為例，從設計原理上分析了不同DCS系統版本中的溫度速率保護限制器在實際使用中的弊端，并根據現場典型工況為例提出了幾點改進意見。

關鍵詞：DCS系統；速率保護限制器；火電燃煤機組；設計原理；典型工況 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH811 文章編號：1009-2374（2015）03-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0230

溫度速率保護限制器是指當溫度輸入變化速率超過固定速率限制時，溫度輸出值響應速率限制或者溫度輸出設置為已定標記。即：若溫度輸入變化率小于或等于設定速率極限時，溫度輸出模擬量響應值等于輸入值，同時數字量輸出響應報警標記設置為假；若溫度輸入變化率大于設定速率極限時，溫度輸出模擬量響應變化限制為輸出響應極限值，同時數字量輸出響應報警標記設置為真。經過溫度速率保護限制器運算后的溫度模擬量和開關量響應值被傳遞給輸出進行相應邏輯運算。

目前，溫度速率保護限制器模塊均被廣泛使用在國內300MW以上火電燃煤機組DCS系統涉及溫度保護設置環節中。由于DCS系統維護工程師自身技術水平的不足以及DCS系統設計上存在不同程度的弊端，溫度速率保護限制器模塊在現場實際工業生產使用中存在一定的

誤區。

本文模擬了北京和利時系統工程有限公司HOLLiAS-MACS DCS系統不同版本中的溫度速率限制保護器在現場生產中應用中存在的問題，并從不同角度提出了幾種改進方案。

A廠，4*600MW火電燃煤發電機組，DCS控制系統的版本為MACSV v1.1.0 sp4+patch4，控制器型號為SM201，DRAM為16M，SRAM為1M，無電子盤，系統掃描周期為250ms，溫度速率限制保護器模塊為DQ，如圖1：

ZLRT模塊的功能定義為將當前輸入數值與其當前數值之前的第4個周期的數值的差值的絕對值大于已定數值時DV輸出為真值既“1”。若此種狀態持續40個掃描周期后DV輸出值自動復位為假值既“0”。

DQ溫度速率限制保護器模塊系統默認RL=100，H=100，L=0?，F場系統維護工程師優化后RL=5，H=300，L=-30。模擬觸發溫度速率保護實驗，假設IN=30℃，BD=1，MR=0，10000ms后強制IN為50℃，50000ms后釋放IN為30℃，溫度速率限制保護器模塊各個環節動作過程如表1（數字量輸出響應為真時為“1”，輸出響應假時為“0”，下同）：

從表1中我們發現當IN保持40個掃描周期（10000ms）后輸出質量標記（DQ）自動恢復正常狀態，同時輸出AV值等于IN值。此種溫度速率保護限制器誤動率極高，不能滿足現場的需要。為提高DQ溫度速率限制保護器模塊可靠性，提出了以下兩種優化方案；

優化方案1：優化溫度速率限制保護器AV輸出端，在原來溫度速率限制保護器內增加一低選切除模塊，輸入值SP1根據實際需要由外部輸入，如圖2：

假設SP1=40℃，RL=5，H=300，L=-30，BD=1，MR=0。重復A廠模擬溫度觸發溫度速率限制保護實驗。溫度速率限制保護器模塊各個環節動作過程如表2：

優化方案2，優化溫度速率限制保護器模塊組成，使其輸出質量標記（DQ）值僅由外部手動復位端（RS）控制，如圖3：

假設RL=5，H=300，L=-30，BD=1，RS=0。模擬觸發溫度速率限制保護器實驗。溫度速率限制保護器模塊各個環節動作過程如表3：

從表3中我們可以發現完善溫度速率限制器AV端在IN輸入端異常變化期間始終輸出為原始IN，溫度速率限制保護器模塊輸出的質量標記為假。保護自動剔除此溫度點保護，當溫度輸入信號正常后品質輸出仍為壞點，直至RS外部復位端手動輸入復位值后溫度速率限制器復位。B廠，2*300MW熱電燃煤機組，DCS版本為MACSV v1.1.0 sp4+patch4，控制器型號為SM203，DRAM為128M，SRAM為1M，電子盤32M，系統掃描周期為250ms，溫度速率限制保護器模塊為TETRIP，如圖4：

TETRIP溫度速率限制保護器模塊系統默認SH=2，SL=50，，SP1=2，DW=250ms?，F場系統維護工程師后SH=5，SL=5，SP=40，DW1=250ms。模擬觸發溫度速率限制保護器實驗，假設TE=30℃，SP=40，DW=250ms。重復A廠模擬實驗，溫度速率限制保護器模塊各個環節動作過程如表4。

經過優化的溫度速率限制保護器無論是輸入溫度異常升高還是降低，輸出標記端（TETRIP）均無信號越變和異常輸出。在電廠工業生產中，我們不僅關心的是溫度速率保護器在溫度上升過程中輸出標記值可靠，溫度下降時我們同樣關心，為此系統維護工程師設計了兩者兼顧的溫度速率保護器，如圖5：

假設TE=30，SL=5，SH=5，HH=300，LL=-30，GH=1，GL=0，SP1=40，SP2=20，SP3=2，SP4=40，SP5=30，SP5=30，RE1=1，RE2=0，MR=0。重復A廠模擬實驗，實驗數據如表5：

從模擬實驗結果上來看，無論是溫度異常上升或下降，此溫度速率保護器動作輸出端均能閉鎖輸出，防止保護誤動，當保護器動作后選擇自動或手動復位速率動作鎖存器模塊后溫度速率保護器重新開始工作。

不同DCS系統版本的溫度速率保護器修改后控制器的負載會有所上升，為避免控制器負載過大，建議技術人員根據現場不同需求有選擇的優化。

參考文獻

[1] Emerson.Ovation算法參考手冊R3_1100[S].2005.

[2] 潘巾杰，劉友寬，田沛.熱量信號構造應用對比分析研究[J].儀器儀表用戶，2012，（4）.

[3] 丁煒，齊冬蓮.基于JX-300XP DCS工業鍋爐的燃燒控制策略設計與實現[J].工業儀表與自動化裝置，2012，（2）.

[4] 丁煒，齊冬蓮.JX-300XP DCS在過程控制裝置CS2000中的應用[J].自動化與儀器儀表，2012，（2）.

[5] 王小娟.基于三角形理論區域公共安全規劃若干問題研究[D].青島理工大學，2013.

[6] 熊建國.燃煤電站燃燒優化閉環控制系統應用研究

[D].浙江大學，2008.

作者簡介：王俊貴（1984-），男，吉林松原人，工程師，研究方向：火電廠熱工控制。

（責任編輯：黃銀芳）