[科普中国]-单元控制室

集中布置值班人员监视控制单元机组运行直接需要的监控装置的建筑物。是单元制机组的控制中心、值班员进行监视操作以保证机组安全、经济运行的场所称为单元控制室。

大型火电机组单元控制室布置单 元 控制 室 是电 厂 的监视 控制中 心,汇 集 有各种控制 和 监测设 备,以 便 运行人员 能高效 准 确地 完 成 工 作 任务:(1 ) 监 视 电 厂 的 运行状 态,并根据需 要 进 行 必 要的 调 整 和 操 作;(2 ) 机 组 启 停过 程 中,监视 和 执 行 各 种 设备 和 系统 的 启 停操作;( 3 )电厂 异 常 工 况下 进 行紧 急 事 故处 理。

单元控制室设计基本思想单元 控制 室 的 设 计,一 是要 考虑 防止 因 设计不 当 而 引发的 事故,二 要 使 运行人员能早 期 发 现和 排除事 故,力 求 人一 机 之 间 信 息 联系 的 畅通。另外,应 为运行人 员 提 供舒 适 的运行环 境,以 提高作 业 情绪 和 效 率,为此,单 元 控制 室 的 设 计 思想是:

**·**人 优 先的 思 想在 设 计 单 元 控制 室 人 机接 口 装 置 时,应 以 力求 减少错 误 的 判 断与操作为 目 标。

**·**统 一 设 计,整 体 规 划单元控 制 室 的仪表 控 制装 置 与 周 围 的 照 明、空调、建筑装演等 是 一 个有机 的整 体。所以 必 须明 确控 制室 在 人一 机 器 一 环境 这 一 体 系 中所承担 的任务 和 必 须 具 备的条件,进 行整体规 划,统 一设计。

**·**完好机 能的体现带 显 示 器CR T的小 型 化操作台、大 屏 幕 显 示器 以 及先 进 的人 机 界 面设计,将体 现 单 元 控 制室完好的 机能。

**·**紧 凑、简 洁、秩序 化紧 凑、小型化 的 单 元 控制 室设计,有 利 于 降低造价。仪 表 和 控 制 设 备的 大 量减 少,布 置 排列有序,软件 简 洁 和 智 能 化 使 运行人员能 通 过 显示 迅速 作 出 判 断 和 预 测,以形 成 正 确决 策 和 操作。

单元控制室布置方案国内大 机 组 的 单 元 控制 室 布 置,一 般都采用一 机 一 控 或两 机 一 控的 布 置 方 案。

一 机 一 控布 置 方案 的 优 点 是 运行中 两 台机 组不 会 相互 干 扰,有 利 于 运 行 组 织 和 施工组织。缺点是 工 程 投 资 高;公用 系 统 的监 控 装 置不 易布置。

两 机 一 控布 置 方案的 优 点是 可 以 节省 投 资,两 台 机 组 及公用 系 统 的 控制都在 一 个 单元 控 制室内,便 于 人员 调 度 和 运 行 中 两 台机 组 的运行 人员相互 支持 和 交 流;缺 点是运行过 程中 两 台机 组 的运 行 人 员 可能 会 相 互干 扰,但 采 用分 散 控制系 统D C S的C R T控制台作为 人 机接 口 后,这 一 影响基 本 上可 忽 略。近 年 来 均 推 荐两 机 一 控 的布 置 方案。

人机接口方案传 统 仪 表盘 的作用 日 趋萎 缩,常 规 仪 表 的装设 数 量 日 益 减 少,取 而 代 之的是 以 操 作 员 工 作 站的C R T为中 心 的 新 型人 机接 口 装 置。它具 有丰富的图形、编 程及人 机 对 话 功能,满足 了 电 厂 监视控制 简 便 和 实 时 性高的 要 求。

( 1 ) 全 CRT 方 案

采 用D C S的CR T/ 键盘 实现 整 个 机 组 的 运 行管 理 己 证 明 是 目 前提高机 组 控制 水 平 的 一 种 基 本模 式。

新方案考虑 每台机 组 设 置6台C R T控制 台,设少量 的操作 开 关,后面 布 置 辅 助 盘,上 设 闭路电 视、显 示 仪表、报 警 装 置。此方 案单 元 控制 室面 积 大 幅 度 减 少( 由 约4 0 0m²时 减 为2 5 0m²时 左右 ),布 置 灵活,土 建、照 明、空调 费 用均可降低。

虽 然 C R T 控制台在 设计上 最大 限 度地 考 虑 了适应人 的生 理要求,但 由 于 控制 台本 身 固有 的缺陷 和 照 明配 合 不 当 产 生 的 负 作 用带 来 了 以下 问题:

**·**控 制 台上的C R T 是固定的,人 眼 与 屏 幕 很近,运行人员改 变 坐 姿时,C R T上显 示 内 容的 可读性会 受 到 观 察角 度 的限制。

**·**受 照 明 的 影 响,C R T屏 幕 可 能 会 产 生眩光,影 响最小 的观 察角度,造成 显 示 内 容 可 读性下 降;眩 光 影响时,会造成误 读 或误 判 而且 容 易引 起 生 理 和心理 疲 劳。

**·**若 画 面 内 容 组 织 不当,显 示 项 目 过多,色彩 搭 配 不当,画 面上 数 据刷 新速 度 过 快,均会加重 对视觉 的 不良影 响。

综 上 所 述,运 行 人员长 期监视C R T 将会 引 起视觉 疲劳,导 致 监视注 意力分散,对 新 出 现 的信息 反 应 变 慢,判 断 迟 钝。

（2）大屏幕显示器加 C R T 方案

大 屏 幕 显 示器 与C R T相 结合构 成 了 新 型 的 机组 运行 管 理中 心,具 有 以下 优 点:

**·**大 屏 幕 显 示 器 面积大,能减轻 视 觉疲劳;通 过结合 与 合 理 分 工( 如大 屏 幕 显示 厂级 概貌,C R T显示 报 警等数 据 类 信 息 ),可 减 少 画 面 切 换和 数 据 搜索 以 及对上 层画 面和 数 据进 行 记 忆,降低 了误 操 作 的 概率。

**·**减少常规 监 视 控制 设备。显示 画 面 开 阔清晰,可取 消 常规指示 表 和 声 光报警 光 字牌。多 媒体技术 和 窗 口 技术 也 将 为取 消 炉膛 火焰 和 汽 包 水位 工 业电视创造 条件。

**·**生 产 过程 的 图形形 状 和 信 息量 受到C R T 分辨率 的 限 制。目 前图 形 显示 比 例 为4 : 3。大 屏 幕显 示可 克 服 限 制,其 形 状 可据 图 形 的 布 局 而 调整。显 示 窗 口 可 放大或缩小,体现 了 充 分 的灵活性 及可 靠性。本 方案 每 台 机 组 的D C S 人机 接 口 由 2块 大 屏幕 显 示器 和4台C R T组成,再设1 块 辅助盘,构成一 个 高 可靠 性、高 效能的 机 组 监 视 控制中 心。

取消常规监控盘的可能性及措施D C S以 其现代化 监视和控 制手段逐步 取 代常规监 视控 制盘 己 是势 在 必 行。

( 1 )取消 常 规 监 控 盘 的 可 能 性

D C S控制 的分 散 以 及 采 取 了 冗余 和 容错技 术措 施,保 证 了 系 统的 可 靠性。

D C S是可恢 复 系 统,其平均维修 时间 短,提高 了 系 统的 利 用 率。维护方 便,提高 了 系 统的 可利用率。

D C S 还 具有 下 层独 立控制 站 自 动 调 节、顺序控 制 和 联锁 保 护 功 能。

综 上所 述,采 用D C S 后取 消常 规控制盘是 完全可 行、可 信 的。

( 2 ) 采 取 的 相应 措 施

电 厂 常 规 仪表 和 控 制设 备 装 设原 则应为:当D C S 因 故 障 而 导 致 失 去 显示 和 操作 功能时,应 保证 安 全停 机。

建 议 新建 工 程 的 紧急操作 开 关、显 示 仪表 和报警窗作如 下 配 置:

**·**应急操 作 开 关:主 燃料、汽 机、发 电 机变压器 组 断路器及 主 励磁机磁 场开 关紧 急 跳 闸 等;

**·**显 示 仪 表:发电 机功率 及 频率、高 压 厂变6 k V A 段及 B段 母 线 电 压、主 汽压 力 及温度等;

**·**信 号报 警窗

热 控、电 气拟各 设2 0 个信 号报警窗。

在全C R T人 机接 口 方案中,每 台 机 组 考虑 设置2块 辅助盘 ( 电 气 和 热 控 各 一 块 ),其 上 布 置信 号报 警 窗、工 业电视、显 示 仪表;紧 急操作 开关 则布 置 在C R T 操 作 台 上。

在大 屏 幕 加C R T 人 机 接 口 方 案 中,当 大 屏 幕与 多 媒 体技 术 相 结 合 时,把 工 业 电视纳入 大 屏幕,每 台 机 组 设1 块辅 助 盘。

取消常规控制盘,简 化常 规仪表和 常 规 操作设 备 对设计、运行 管 理提 出 了 更 高的 要 求。应 采用 现 代 化运 行 管 理 模 式,使简化常 规仪表和 控制设 备 的方 案建 立 在 稳 妥的 基 础上。1

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学