中华人民共和国电力行业标准
火力发电厂模拟量控制系统
在线验收测试规程 DL/T657—1998
Code for on-line acceptance test of modulating control system
in fossil fuel power plant
中华人民共和国电力工业部1998-03-19批准 1998-10-01实施
前 言
本规程根据电力工业部技综［1995］44号文电力行业标准计划的安排制定的。
本规程是新编的电力行业标准。
本规程的附录A、附录B、附录C都是标准的附录。
本规程由电力工业部热工自动化标准化技术委员会提出并归口。
本规程起草单位：电力工业部热工研究院。
本规程主要起草人：王世海。
本规程委托电力工业部热工自动化标准化技术委员会负责解释。
1 范围
本规程规定了火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试的内容、方法，以及应达到的标准。
本规程适用于火力发电厂单机容量为300MW及以上机组模拟量控制系统订货合同和工程建设的最终在线验收测试。单机容量200MW、125MW机组也可参照执行。
2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
DL5000—94 火力发电厂设计技术规程
JB/TS234—91 工业控制计算机系统验收大纲
SDJ279—90 电力建设施工及验收技术规范(热工仪表及控制装置篇)
电建［1996］159号 火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程(1996年版)
3 定义
3.1 模拟量控制系统 modulating control system(简称MCS)
是指系统的控制作用由被控变量通过反馈通路引向控制系统输入端所形成的控制系统，也称闭环控制或反馈控制系统。其输出量为输入量的连续函数。它常包含参数自动调节及偏差报警等功能。
火力发电厂模拟量控制系统，是锅炉、汽轮机及其辅助系统运行参数自动控制系统的总称。
3.2 协调控制系统 coordinated control system(简称CCS)
将锅炉汽轮发电机组作为一个整体进行控制，通过控制回路协调锅炉与汽轮机组在自动状态的工作，给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令，以适应负荷变化的需要，尽最大可能发挥机组调频、调峰的能力，它直接作用的执行级是锅炉燃烧控制系统和汽轮机控制系统。
3.3 子控制系统 sub-control system
构成机炉协调控制系统的机炉各主要参数的调节系统。
4 测试条件
4.1 验收测试应具备的条件
4.1.1 模拟量控制系统验收测试，应在完成该系统的调整试验工作，系统随机组连续正常运行90天以上之后进行。验收测试前，被考核方应提出模拟量控制系统调试报告，其中应包括系统简要说明，调整试验经过，各子系统对象特征及系统中主要设定、整定参数，在几种主要扰动下的过渡过程曲线，以及结论、存在问题等。
4.1.2 模拟量控制系统的功能、性能，除决定于系统的方案设计、调整试验水平等外，还与主、辅设备可控性，调节设备性能等有关。如因后二者存在某些问题， 致使模拟量控制系统的功能、性能不能全面达到要求，则在验收测试前，被考核方应完成有关改进工作，否则验收测试不能进行。
4.2 验收测试应在机组设计的正常工况下进行：
机组负荷范围 根据合同，但至少不小于70%～100%Pe(额定负荷)范围
主蒸汽压力 设计额定数值
主蒸汽温度 设计额定数值
再热蒸汽温度 设计额定数值
送、引风机，一次风机，给水泵，磨煤机，高压加热器等主要辅机系统正常投运；
燃用设计煤种或校核煤种；
模拟量控制系统有关子系统投入自动。
试验时记录参数：PD、P′D、P、ps、O2、pf、ts、tr、hd。
其中：PD——机组负荷指令目标值；
P′D——机组负荷指令实际值(信号取自功率控制器前)；
P——机组功率；
ps——主蒸汽压力；
O2——烟气含氧量；
pf——炉膛压力；
ts——主蒸汽温度；
tr——再热蒸汽温度；
hd——汽包水位。
4.3 验收测试数据测取方法及使用仪器仪表
各项试验所需记录参数的信号一般取自系统中有关参数的变送器。变送器应有在有效期内的检定合格证书。
试验所需记录参数用0.5级多笔记录仪(输入为毫伏信号，量程可选择)记录。记录仪应有在有效期内的检定合格证书。
在分散控制系统已通过验收测试时，也可将试验所需记录参数，编入操作员站所含的数幅趋势画面之中。利用该系统的硬拷贝设备，在试验过程中，依次将其打印记录。
4.4 验收测试品质指标
系统功能测试，主要看其在规定的条件下，机炉协调系统的各种运行方式，或各子系统的自动、手动方式能否正常投入或切换；机炉协调方式下，有关功能能否正常实现。机炉协调系统运行方式切换及各子系统自动、手动方式切换应是无扰动的。
机炉协调系统在机炉协调方式下，在机组负荷稳定及机组负荷变化时，以机炉协调系统各子系统主要被调参数的允许偏差表示的机炉协调系统的静态、动态品质指标见附录A(标准的附录)表A1。
给水全程控制系统在工作的全过程中，以汽包水位允许偏差表示的动态品质指标见附录A(标准的附录)表A2。
5 功能测试
5.1 机炉协调系统运行方式、给定方式切换试验
机炉协调系统的机炉协调、锅炉跟踪、汽轮机跟踪、手动等运行方式，以及在机炉协调方式下，机组负荷指令的电网调度给定方式和机组操作员给定方式等，各有一定的投运、切换条件，在相应的投运、切换条件下，手动或自动地进行协调系统运行方式、给定方式的切换。
5.2 子系统手动自动方式切换试验
各子系统手动、自动方式切换，各有一定的条件。在有关条件具备时，手动或自动地进行上述方式切换。
5.3 子系统手操方向闭锁功能测试
在子系统手动工况下，改变产生手操方向闭锁某条件的给定偏差限值，或人为地给出一开关量信号，使系统处于手操方向闭锁工况。
5.4 机组负荷指令闭锁功能测试
试验时，机组工况及试验条件见4.2。
在某一给定负荷变化速率(如3%Pe/min)下，阶跃增加(或减小)机组负荷指令10%～15%Pe。在机组负荷变化过程中的某一时刻，改变引起机组负荷指令闭锁增(或减)的某一条件的允许最大(或最小)限值，使机组处于增(或减)负荷闭锁工况。
5.5 机组自动减负荷功能测试
试验时，机组工况及试验条件见4.2。
机炉协调系统处在机炉协调方式下。人为切除一台运行中的辅机，机炉协调系统应转入自动减负荷工况：控制系统自动地从机炉协调方式转换到汽轮机跟踪方式；机组负荷指令通过燃烧率控制系统快速地将锅炉出力减到给定的数值。在减负荷过程中，汽轮机侧压力调节系统保持主蒸汽压力为给定值。
5.1、5.2、5.3、5.4四项试验侧重于功能测试。5.5项除功能测试外，还包含有性能测试内容。上述五项试验结果分别填入附录B(标准的附录)表B1、表B2中。
5.6 给水全程控制系统功能测试
功能测试应与性能测试一起进行，详见6.4规定。
6 性能测试
6.1 性能测试主要在机炉协调方式下进行。必要时，还需进行主要子系统的性能测试。
机炉协调方式下性能测试项目：
机组负荷稳定工况试验；
机组负荷指令变化扰动试验。
主要子系统性能测试项目：
给水全程控制系统性能测试；
子控制系统性能测试。
6.2 机组负荷稳定工况试验时，机组工况及试验条件如4.2。
机炉协调系统在机炉协调方式下工作。在机组运行工况稳定(机组负荷稳定，或机组给定负荷变化速率小于1%Pe/min，且各子系统无明显内外扰动)时，分别记录机组各主要参数变化曲线(试验时间不少于1h，也可利用分散控制系统的历史数据)，将各参数波动量最大偏差数据填入表B2之中。
6.3 机组负荷指令变化扰动试验。
试验时，机组工况及试验条件见4.2。
机炉协调系统在机炉协调方式下工作。机组负荷稳定，分别在3%Pe/min及5%Pe/min的给定负荷变化速率下，阶跃增加(或减少)机组负荷指令10%～15%Pe，记录有关参数。待机组功率稳定后，阶跃减少(或增加)机组负荷指令PD，记录有关参数。每一给定负荷变化速率下，增减负荷指令试验交替进行。增减指令试验各进行三次。
将各参数动态偏差平均值填入附录B(标准的附录)的表B2之中。
6.4 给水全程控制系统性能测试
给水全程控制系统在机组负荷指令变化扰动下的性能，已通过6.3项试验考核。本项试验侧重从全程控制角度考核该系统的功能、性能。
根据设计要求，从锅炉机组上水(或从点火)开始，投入给水全程控制系统。随着机组负荷升高，给水控制系统的构成方式应能自动地进行切换，并满足汽包水位控制的要求。在机组减负荷直至停炉的过程中，给水控制系统应有与上述相反的切换过程。
将试验结果填入附录B(标准的附录)的表B1、表B3之中。
6.5 子控制系统性能测试
完成6.3、6.4项试验后，根据需要还要对机组各(或部分)主要子控制系统分别进行性能测试。这些子系统包括：主蒸汽压力、机组功率、燃料、送风、引风、一次风量、一次风压、磨煤机出口温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度及给水等控制系统。单元机组其他辅助控制系统，经调整试验，投入运行后，应建立其投入率、可用率档案，纳入各电力局的经常性考核之中。模拟量控制系统验收测试时，可不再对其进行性能考核试验。
机组在4.2所示正常工况下稳定运行。被测试控制系统处于自动方式。阶跃加入15%～20%内部扰动，记录其被调量变化过程。增、减方向内部扰动试验各进行三次。
将各系统被调量动态偏差平均值填入附录B(标准的附录)的表B4之中。
7 抗干扰能力及系统可靠性测试
7.1 抗射频干扰能力测试。用频率为400MHz～500MHz、功率为5W的步话机作为干扰源，在距敞开门的机柜1.5m处工作时，系统应能正常工作。
7.2 变送器冗余功能测试。重要参数测量变送器，常采用三取二冗余配置。分别停用一台或两台变送器，应有相应报警信息出现，且其模拟信号运算功能亦应有相应变换。
7.3 控制器冗余功能测试。模拟量控制系统中，控制器常采用冗余配置。在系统正常运行时，制造一故障，系统应能从运行中的控制器自动切向备用的控制器，并发出报警信号。切换过程对控制系统工作，对机组运行不产生干扰。
上述测试结果填入附录B(标准的附录)的表B5之中。
8 可用率及投入率考核
8.1 模拟量控制系统投入试运行起，开始考核其可用率和投入率。单元机组模拟量控制系统的统计工作宜借助编入DCS的程序自动进行统计。考核统计时间不得少于三个月。
8.2 模拟量控制系统的“统计套数”按下列原则确定：
a)机炉协调控制系统按4套(协调方式、锅炉跟踪、汽轮机跟踪和手动方式)统计。
b)给水控制系统按3套统计。
c)锅炉的其他控制系统按1.2套统计。
d)其他简单的控制系统按自然套统计，有一套算一套。
8.3 单套模拟量控制系统的可用率可按下列公式计算：
式中：Ai——被统计的第i套系统的可用率；
tai——被统计的第i套系统达到附录A(标准的附录)品质指标后累计投入自动运行的时间，h；
tt——实际试验时间(考核统计期间，机组运行在该系统投入自动的负荷范围内的时间)。
8.4 模拟量控制系统总可用率可按下列公式计算：
式中：ni——第i套系数的“统计套数”；
N——模拟量控制系统总的“统计套数”；
A——模拟量控制系统总可用率。
注：更科学地考核模拟量控制系统，并向国际惯用考核原则靠拢，建议逐步采用“可用率”作为综合考核指标。但由于目前国内已习惯用“投入率”作为考核指标，为了顺利过渡，本规定要求同时考核统计可用率和投入率。必须指出，一般情况下，可用率A≥90%的要求，比投入率P≥95%更困难些。
8.5 模拟量控制系统的投入率可按下列公式计算：
式中：n——品质指标达到附录A要求、可用率达到80%及以上的模拟量控制系统的“统计套数”；
P——模拟量控制系统的投入率。
8.6 单元机组(锅炉、汽机及辅助系统)宜与全厂公用辅助系统和辅助车间分别统计和考核模拟量控制系统的可用率和投入率。
8.7 模拟量控制系统的可用率和投入率应满足下列规定的考核指标：
可用率A≥90%
投入率P≥95%
可用率统计数据填入附录C(标准的附录)格式的表中。
附录A(标准的附录)
验收测试品质指标
A1 机炉协调系统的静态、动态品质指标，见表A1。
表A1 机炉协调系统的静态、动态品质指标
|
系统方式 |
负荷范围 %Pe |
给定负荷 变化速率 %Pe/min |
被调参数允许偏差 |
||||||
|
Δps MPa |
Δts ℃ |
Δtr ℃ |
Δhd mm |
ΔO2 % |
Δpt Pa |
ΔP/Δt %Pe/min |
|||
|
机炉协调 方式 |
70～100 |
＜1 |
±0.3 |
±4 |
±5 |
±25 |
±0.5 |
±100 |
— |
|
3 |
±0.5 |
±8 |
±10 |
±40 |
±0.7 |
±150 |
≮2.5 |
||
|
5 |
±0.8 |
±10 |
±12 |
±60 |
±1.0 |
±200 |
≮4 |
||
|
注： 1 表A1所列品质指标，适用于配直吹式制粉系统的燃煤亚临界汽包锅炉的汽轮发电机组。对其他类型的机组，如配中储式制粉系统的燃煤汽包锅炉的机组、配直流锅炉的机组等，应视具体情况，对所列指标作适当调整。 2 静态品质指标，系指机组负荷稳定(如给定负荷变化速率＜1%Pe/min)，且无明显内、外扰动时，被调参数的允许偏差。 动态品质指标，系指机组负荷按给定变化速率变化时，被控参数的允许偏差。 3 Δps、Δts、Δtr、Δhd、ΔO2、Δpt、ΔP/Δt分别为机组主蒸汽压力偏差、主蒸汽温度偏差、再热蒸汽温度偏差、汽包水位偏差、烟气含氧量偏差、炉膛压力偏差及机组实际功率平均变化速度。 4 系统的控制品质以被控参数动态偏差平均值表示。某参数X的动态偏差平均值ΔX由下式得到：
式中： ΔXimax——第i(i从1～n)次试验中，参数Xi之最大动态偏差； n——试验次数。 5 子系统性能测试，在不将系统切除自动的情况下，加15%～20%内部扰动的方式进行。其品质指标宜采用表A1中给定负荷变化速率为3%Pe/min时的有关数据 |
|||||||||
A2 给水全程控制系统动态品质指标，见表A2。
表A2 给水全程控制系统动态品质指标
|
系统方式(负荷范围%Pe) |
汽包水位允许偏差 mm |
|
单冲量系统(＜30) |
±80 |
|
三冲量系统(30～70) |
±50 |
|
三冲量系统(70～100) |
±40 |
附录B(标准的附录)
验收测试项目及测试结果
表 B1 机炉协调系统功能测试结果
|
测 试 项 目 |
正 常 |
部分正常 |
不正常 |
|
机炉协调系统运行方式、给定方式切换试验 |
|
|
|
|
子系统手动自动方式切换试验 |
|
|
|
|
子系统手操方向闭锁功能测试 |
|
|
|
|
机组负荷指令闭锁功能测试 |
|
|
|
|
机组自动减负荷功能测试 |
|
|
|
|
给水全程控制系统功能测试 |
|
|
|
|
注：对部分正常、不正常者，应另纸说明主要情况 |
|||
表 B2 机炉协调系统性能测试结果
|
|
机组功率 P % |
主蒸汽 压力ps MPa |
主蒸汽 温度ts ℃
|
再热汽 温度tr ℃ |
汽包水位 hd mm |
烟气含氧 量O2 % |
炉膛压力 pt Pa |
机组实际 功率平均 变化速率 ΔP/Δt %Pe/min |
试验项目 (给定负荷变化速率) |
|
|
机炉协调方式 |
允许值 |
|
±0.3 |
±4 |
±5 |
±25 |
±0.5 |
±100 |
|
稳定工况 |
|
实测值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
允许值 |
|
±0.5 |
±8 |
±10 |
±40 |
±1.0 |
±150 |
≮2.5 |
机组负荷指令扰动(3%Pe/min) |
|
|
实测值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
允许值 |
|
±0.8 |
±10 |
±12 |
±60 |
±1.0 |
±200 |
≮4 |
机组负荷指令扰动 (5%Pe/min) |
|
|
实测值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
允许值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
辅机故障减负荷 (run back) (ΔP=50%Pe) |
|
|
实测值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
注：run back时参数波动范围不危及机组安全，也不会引起保护动作、机组跳闸即可认为合格 |
||||||||||
表 B3 给水全程控制系统性能测试结果
|
系统方式(负荷范围%Pe) |
汽包水位偏差 mm |
|
|
允 许 值 |
实 测 值 |
|
|
单冲量系统(＜30) |
±80 |
|
|
三冲量系统(30～70) |
±50 |
|
|
三冲量系统(70～100) |
±40 |
|
表 B4 子控制系统性能测试结果
|
控 制 系 统 |
被 调 量 |
调节作用 (扰动量，%) |
被调量偏差 |
|
|
允许值 |
实测值 |
|||
|
主蒸汽压力控制系统(锅炉侧) |
主蒸汽压力 |
燃料量 ( ) |
±0.5MPa |
|
|
主蒸汽压力控制系统(汽机侧) |
主蒸汽压力 |
汽轮机调门开度 ( ) |
±0.3MPa |
|
|
机组功率控制系统(汽机侧) |
机组功率 |
汽轮机调门开度 ( ) |
|
|
|
机组功率控制系统(锅炉侧) |
机组功率 |
燃料量 ( ) |
|
|
|
燃料控制系统 |
燃料量 |
给煤机转速 ( ) |
|
|
|
送风控制系统 |
烟气含氧量 |
送风机挡板开度 ( ) |
±1.0% |
|
|
引风控制系统 |
炉膛压力 |
引风机挡板开度 ( ) |
±150Pa |
|
|
一次风量控制系统 |
一次风量 |
一次风门开度 ( ) |
|
|
|
一次风压控制系统 |
一次风压 |
一次风机挡板开度 ( ) |
|
|
|
磨煤机出口温度控制系统 |
磨煤机出口温度 |
一次风冷风门开度 ( ) |
|
|
|
主蒸汽温度控制系统 |
主蒸汽温度 |
减温水流量 ( ) |
±8℃ |
|
|
再热蒸汽温度控制系统 |
再热蒸汽温度 |
|
±10℃ |
|
|
给水控制系统 |
汽包水位 |
给水泵转速 ( ) |
±40mm |
|
|
注： 1 燃料量变化时，送、引风量等应相应变化，以保证燃烧的经济性、安全性。 2 再热蒸汽温度控制系统的控制作用有多种形式。试验机组加扰动的控制作用视具体情况而定。 3 主要子系统被控量的单位名称、符号参见表B2 |
||||
表B5 抗干扰能力及系统可靠性测试结果
|
测 试 项 目 |
正 常 |
部分正常 |
不正常 |
|
抗射频干扰能力测试 |
|
|
|
|
变送器冗余功能测试 |
|
|
|
|
控制器冗余功能测试 |
|
|
|
|
注：对部分正常、不正常者，应另纸说明主要情况 |
|||
附录C(标准的附录)
可用率考核统计数据
表 C 单元机组(或全厂公用辅助系统)模拟量控制系统投运情况一览表
|
序号 |
系统名称 |
年 月 |
年 月 |
年 月 |
单个系统可用率 |
|||
|
机组运行时间： |
机组运行时间： |
机组运行时间： |
||||||
|
自动投运时间 |
未投原因 |
自动投运时间 |
未投原因 |
自动投运时间 |
未投原因 |
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
总系统可用率___________%
总系统投入率___________%
