（中国电建集团上海能源装备有限公司 201316）
摘要：分布式控制系统（Distributed Control System）简称为DCS，是一种典型的分散布置、集中操作的控制系统。本文结合公司给水泵试验台，简单介绍了DCS系统的重要组成和信号处理，并对核电AP1000常规岛前置泵的DCS控制系统进行了优化，为后续核电常规岛给水泵的国产化奠定基础。
关键词：DCS；试验台；AP1000前置泵
1 前言
本公司给水泵试验台的DCS组成如图1所示，包含了操作员站、I/A数据柜、现场控制站以及设备仪表。操作员站用于对下行控制信号及上行反馈信号的监测与操作；I/O数据柜用于信号的运算转换；现场控制站用以分担整个系统的I/O和控制功能。
图1 试验台DCS结构图
I/O数据柜负者转换操作员站发出的信号，并将其传递至现场控制站，由其对现场设备及仪表进行控制。受到控制后的设备及仪表会将当前信号反馈给现场控制站，再由I/O数据柜进行信号转换后反馈至操作员站。这样可以避免某个站点失效而造成整个系统的瘫痪，既提高了系统的可靠性，又便于故障信号的可查询性。因此，I/O数据柜和现场控制站是给水泵试验台DCS的核心部分。
2 给水泵试验台DCS的信号处理
给水泵试验台DCS之所以能够分散布置，集中控制，是因为DCS中设置了现场I/O控制站，如图2所示。其中，模拟量输入、数字量输入是接收控制信号的模块，而模拟量输出、数字量输出是发送控制信号的模块。无论是上行信号还是下行信号，都需要特定的运算模块与计算机界面实时联通。根据运算模块的运算速度，公司的给水泵试验台每10到15块信号模块均配置一个运算模块。
图2 给水泵试验台DCS的I/O控制站
3 AP1000核电前置泵试验台DCS的优化
核电常规岛AP1000前置泵试验台是我公司DCS控制试验台位之一，如图3所示。该人机界面中，绿色管道为试验水循环，红色管道为冷却水循环，黄色管道为油循环系统。而且，界面中采集信号的设备均采用了精度高、稳定性好的仪器仪表。
图3 AP1000核电前置泵试验台位构架示意图
但是，通过现场仪器仪表采集的信号，在经过现场控制柜及I/A数据柜到达计算机前存在通道误差，即运算误差和线损误差。由于运算精度损失在建立DCS系统时已经固定，无法对其更改，故着重解决了线损误差。
数据传输的线路精度损失主要取决于线路的长短和信号屏蔽的好坏，因此需要尽可能选取距离I/O数据柜较近的触点，并选择具有良好屏蔽功能的信号线，防止其他信号的互相干扰。
此外，泵运行时的管路振动会导致周边的压力测点也随之振动，从而产生数据波动。相对整个管路系统而言，由于入口压力变送器的测量范围小，振动导致的数据波动会对其影响更大。特别是泵在流量较小情况下的振动，压力变送器的测量数据更加难以稳定。
基于此，在泵运行的状态下，现场观测了各测量仪器仪表的情况，发现入口压力变送器的安装位置连接着系统管路，仪表振动非常厉害，压力数据也随之波动较为厉害。为此，重新制作了导压管，通过导压管将压力变送器接至尽可能远离震源的地方。
通过上述环节的改进，该试验系统的精度及稳定性也是更好的得到了保障。图4为改进前后的数据采集精度，可以看出改进后的通道误差和仪表误差均有所降低。
(b) 改进后数据采集精度
图4 改进前后数据采集精度对比
图5为改进前后的入口压力数据波动情况，流量Q为2548m3/h（大流量）时，改进前的入口压力范围为0.181~0.190，最大波动为5.26%；改进后的入口压力范围0.161~0.165，最大波动为2.42%。流量Q为1100m3/h（小流量）时，改进前的入口压力范围为0.190~0.201，最大波动为5.47%；改进后的入口压力范围0.166~0.170，最大波动为2.35%。可以看出，尤其在小流量点时，波动有明显的改善。
(a) Q=2548m3/h时的入口压力出的波动
(a) Q=1100m3/h时的入口压力出的波动
图5 改进前后入口压力的波动情况对比
4总结
AP1000核电前置泵试验台位是我公司具有代表性的DCS控制试验台位，承担了国内首批AP1000核电前置泵的试验工作，而工厂内的初步试车会关乎到给水泵组在现场的安全运行。为此，要时刻关注DCS在后续泵组产品试验过程中的可靠性、准确性，为现场的顺利运行提供保障。
论文作者:秦四伟,满浩
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/19
标签：试验台论文; 信号论文; 核电论文; 数据论文; 现场论文; 入口论文; 压力论文; 《电力设备》2016年第22期论文;