DCS對(duì)于信息的處理與應(yīng)用，是分等級(jí)的。DCS的精髓在于“危險(xiǎn)分散”。 “合用信號(hào)”卻將“危險(xiǎn)集中”， 不符合我國(guó)《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DL5000 94》、《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DNGJ16 89》，關(guān)于“保護(hù)用的接點(diǎn)信號(hào)應(yīng)取自專(zhuān)用的開(kāi)關(guān)量?jī)x表”，“強(qiáng)制性主燃料跳閘的檢查元件和線路，應(yīng)與其他控制監(jiān)視系統(tǒng)分開(kāi)”的規(guī)定。汽包滿、缺水停爐保護(hù)屬保安系統(tǒng)，水位自動(dòng)調(diào)節(jié)屬過(guò)程控制系統(tǒng)。國(guó)際上一些有權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)控制與保安系統(tǒng)的獨(dú)立性作出了明確的規(guī)定?！爱?dāng)前，許多國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)均要求控制系統(tǒng)與保安系統(tǒng)分開(kāi)，即保證安全保護(hù)系統(tǒng)的獨(dú)立性。AICHE指出，在基本控制系統(tǒng)和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)之間應(yīng)在地理上和功能上分開(kāi)；IECTC65WG10標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，受控設(shè)備的控制系統(tǒng)應(yīng)與安全相關(guān)系統(tǒng)及減小危險(xiǎn)的外部設(shè)施相分開(kāi)和獨(dú)立；ISASP84標(biāo)準(zhǔn)也指出，用于控制系統(tǒng)的傳感器不應(yīng)用于安全系統(tǒng)。美國(guó)核工業(yè)系統(tǒng)有關(guān)規(guī)定也指出，安全系統(tǒng)應(yīng)考慮冗余，冗余系統(tǒng)應(yīng)相互獨(dú)立，并在地理上和功能上互相分開(kāi)”

從上述規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)可見(jiàn)，保安系統(tǒng)的獨(dú)立性比過(guò)程控制系統(tǒng)的獨(dú)立性更為重要。對(duì)于這兩個(gè)三重冗余系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，“地理上分開(kāi)”原則的含義有兩層：

（1） 系統(tǒng)內(nèi)部的三個(gè)信號(hào)應(yīng)從取樣端彼此獨(dú)立，即各有獨(dú)立的取樣點(diǎn)和取樣裝置。否則，可能因合用測(cè)孔管路堵塞或取樣裝置泄漏，使三重冗余系統(tǒng)失效。

（2） 兩系統(tǒng)之間的信號(hào)必須相互隔離，從取樣端彼此獨(dú)立。否則，同一個(gè)測(cè)孔、管路、二次信號(hào)裝置、線路出現(xiàn)故障，將使兩系統(tǒng)同時(shí)癱瘓。很多運(yùn)行設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞事故案例證明，這是極為危險(xiǎn)的。華能淮陰電廠的滿、缺水停爐保護(hù)與儀表、自調(diào)合用同一對(duì)測(cè)孔管路，經(jīng)常因后兩系統(tǒng)排污、泄漏或維修而退出運(yùn)行，曾2次引發(fā)誤動(dòng)停爐事故。此例應(yīng)引以為戒。

使水位表數(shù)量過(guò)少，冗余度達(dá)不到規(guī)程要求，影響了運(yùn)行人員對(duì)水位監(jiān)控與事故判斷處理的準(zhǔn)確性和可靠性。按照規(guī)程規(guī)定和實(shí)際需要，若能在任何情況下充分滿足監(jiān)視的需要，應(yīng)有6個(gè)相互獨(dú)立的水位表。

很多大型鍋爐的水位表數(shù)量達(dá)不到上述要求。例如秦皇島熱電廠的控制室只有一個(gè)常規(guī)的電接點(diǎn)水位表，和一個(gè)水位電視（就地水位表的電視畫(huà)面，即水位TV），以及CRT中水位畫(huà)面。正如事故報(bào)告中所述，“該爐水位計(jì)配置不盡合理，就地水位表量程±200mm，電接點(diǎn)水位表量程±300mm，CRT水位計(jì)±400mm，而保護(hù)定值是+300mm，-384mm，在非常情況下，缺乏充分監(jiān)視和比較分析手段” 。如果水位在+ 200mm~300mm，-200mm~300mm時(shí)，只有一個(gè)常規(guī)的電接點(diǎn)水位表和CRT水位計(jì)可監(jiān)視水位;如果水位在+ 300mm~+400mm，-300mm~-400m時(shí)，只有靠CRT水位計(jì)監(jiān)視水位。如此配置，在水位事故狀態(tài)下完全不能滿足運(yùn)行人員的監(jiān)視需求。在事故情況下沒(méi)有參比的常規(guī)水位表，若要求運(yùn)行人員正確翻頁(yè)尋找CRT水位畫(huà)面，而正確判斷處理水位事故，已超出了人員應(yīng)有的能力。從人機(jī)安全工程學(xué)原理分析，這種方式十分危險(xiǎn)，是因?yàn)椤坝嘘P(guān)數(shù)據(jù)表明，面對(duì)危險(xiǎn)情況需在60秒內(nèi)作出正確響應(yīng)，而運(yùn)行人員通常在99.9%時(shí)間作出錯(cuò)誤反應(yīng)”[注4]。因此，必須增加常規(guī)水位表的冗余度，保證讓運(yùn)行人員能隨時(shí)醒目地看到至少兩個(gè)可靠的常規(guī)水位表。

6、 汽包水位系列技術(shù)改造的目標(biāo)與要求

完善的控制保安系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能：全工況水位自頂調(diào)節(jié)，水位高低2值工況保護(hù)聯(lián)鎖，水位高低1、2、3值熱工信號(hào)報(bào)警，滿缺水停爐保護(hù)。

具備完善的水位監(jiān)視系統(tǒng)：至少有2個(gè)就地水位表；控制室內(nèi)至少有2個(gè)獨(dú)立的可靠的主要水位表（量程應(yīng)大于滿、缺水停爐定值），1個(gè)獨(dú)立的大量程全工況遠(yuǎn)傳滿水水位表，就地水位表的工業(yè)電視，DCS中的CRT水位。如采用電接點(diǎn)水位計(jì)為主要水位表，在控制室儀表電源失去時(shí)應(yīng)能繼續(xù)工作30分鐘。

提高控制保安系統(tǒng)的可靠性：

滿缺水停爐保護(hù)信號(hào)應(yīng)是“3取2”冗余邏輯；水位自調(diào)信號(hào)應(yīng)是“3取中”冗余邏輯；水位工況保護(hù)聯(lián)鎖及熱工信號(hào)報(bào)警視具體條件采用冗余設(shè)置。

提高主要水位表和保護(hù)定值系統(tǒng)的測(cè)量精度。

7、華能淮陰電廠汽包水位系列技術(shù)改造的關(guān)鍵技術(shù)措施

系列技術(shù)改造的核心任務(wù)是，解決滿缺水停爐保護(hù)可靠性問(wèn)題，解決由于電接點(diǎn)水位計(jì)測(cè)量負(fù)誤差而引起的高水位運(yùn)行問(wèn)題。為此，必須解決獨(dú)立水位信號(hào)不足、測(cè)量精度低及穩(wěn)定性差的問(wèn)題。那么，在汽包封頭增加水位測(cè)孔和研制測(cè)量準(zhǔn)確、性能可靠、帶有開(kāi)關(guān)量的儀表，是完成上述任務(wù)的技術(shù)關(guān)鍵。

在汽包封頭增加水位測(cè)孔。

研究出“汽包與測(cè)量裝置之間多測(cè)孔接管（簡(jiǎn)稱多測(cè)孔接管）”最新技術(shù)（專(zhuān)利號(hào)ZL 97 2 07095.8）。這是一種免開(kāi)孔增孔技術(shù)，可將一對(duì)測(cè)孔改造為多對(duì)測(cè)孔。對(duì)于大多數(shù)在役汽包，利用多測(cè)孔接管，可在封頭上增加2~4對(duì)獨(dú)立測(cè)孔。

這項(xiàng)技術(shù)已在江蘇華能淮陰電廠和河北馬頭電廠獲得成功。前者為哈鍋670t/h鍋爐，后者為東鍋670t/h鍋爐。在一臺(tái)汽包封頭上，僅用8天就制作安裝了2對(duì)多測(cè)孔接管，增加4對(duì)（8個(gè)）內(nèi)徑為Φ20的獨(dú)立測(cè)孔。測(cè)孔獨(dú)立性試驗(yàn)和長(zhǎng)期的安全運(yùn)行證明，所增的測(cè)孔具有良好的取樣獨(dú)立性。這些測(cè)孔取樣管截面符合測(cè)量技術(shù)要求，如同開(kāi)在封頭上一樣，可避開(kāi)汽水流的干擾。

研制高精度高可靠性電接點(diǎn)水位取樣測(cè)量筒

差壓式水位計(jì)的問(wèn)題在于平衡容器的取樣不準(zhǔn)、不穩(wěn)定，需要準(zhǔn)確的溫度補(bǔ)償。單、雙室平衡容器的正壓側(cè)取樣動(dòng)態(tài)慢，往往在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有差壓輸出或取樣誤差很大，使儀表失去作用。帶溫度補(bǔ)償?shù)膯问移胶馊萜鞯难a(bǔ)償誤差較大，且不穩(wěn)定。雙室平衡容器在系統(tǒng)正常時(shí)，盡管取樣誤差很小，但輸出差壓經(jīng)變送器變換后，同樣需經(jīng)過(guò)壓力溫度非線性補(bǔ)償校正，才能正確顯示水位。校正環(huán)節(jié)的本身就有誤差，當(dāng)實(shí)際參數(shù)與校正參數(shù)不符時(shí)校正誤差增大。這些問(wèn)題是差壓式水位計(jì)（包括CRT水位）“0水位”經(jīng)常飄乎不定的主要原因，盡管配套高精度、高可靠性的差壓變送器，仍未能贏得運(yùn)行人員和熱工人員的充分信賴，不得不經(jīng)常以電接點(diǎn)水位表或就地云母水位表為準(zhǔn)調(diào)整0位。

電接點(diǎn)水位計(jì)，測(cè)量原理簡(jiǎn)單，顯示直觀可信。在超高壓及以下壓力的汽包爐上，作為主要儀表，其可靠性已經(jīng)贏得運(yùn)行的信任，但負(fù)誤差大。在亞臨界鍋爐上，由于誤差大、可靠性較差，電接點(diǎn)水位計(jì)已淪為“次要儀表”。

電接點(diǎn)水位計(jì)不需要在二次轉(zhuǎn)換中實(shí)現(xiàn)壓力溫度補(bǔ)償，儀表精度取決于測(cè)量筒的取樣誤差。只要能使測(cè)量筒中水位和汽包內(nèi)水位一致，便消除了取樣負(fù)誤差，實(shí)現(xiàn)區(qū)間顯示的高精度測(cè)量。電接點(diǎn)水位計(jì)的二次轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、可靠，如能進(jìn)一步解決測(cè)量筒取樣可靠性問(wèn)題，不僅可作為主要監(jiān)視儀表，還可用作保護(hù)的水位開(kāi)關(guān)?；趯?duì)兩種儀表的上述分析，為了準(zhǔn)確控制汽包0水位，研究新一代電接點(diǎn)水位測(cè)量筒（代號(hào)GJT 2000）成為系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)課題。GJT2000測(cè)量筒含有“汽包電接點(diǎn)水位計(jì)高精度取樣測(cè)量筒（專(zhuān)利號(hào)ZL95240275.0）”、“汽包電接點(diǎn)水位計(jì)電極組件裝置（專(zhuān)利號(hào)ZL95240748.5）”兩項(xiàng)最新技術(shù)。利用傳熱學(xué)原理，采取綜合技術(shù)措施，在測(cè)量筒中實(shí)現(xiàn)最可靠的壓力溫度補(bǔ)償，消除測(cè)量筒取樣負(fù)誤差，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量筒高精度取樣測(cè)量，提高取樣傳送的可靠性。GJT 2000測(cè)量筒與現(xiàn)用測(cè)量筒相比的優(yōu)點(diǎn)是：取樣精度高，受環(huán)境溫度影響很?。粍?dòng)態(tài)響應(yīng)快；水質(zhì)

好，可免排污；電極工作環(huán)境好，電蝕小，壽命長(zhǎng)；能有效避免電極掛水；電極機(jī)械密封組件承壓高，不泄漏等。

8、華能淮陰電廠汽包水位系列技術(shù)改造的結(jié)果

解決了測(cè)孔問(wèn)題 ，增加4對(duì)封頭測(cè)孔,使汽包共有9對(duì)測(cè)孔，使用分配是：

3對(duì)用于控制室內(nèi)的3個(gè)高精度的電接點(diǎn)水位計(jì)：甲、乙側(cè)電接點(diǎn)水位計(jì)（主要儀表兼作水位開(kāi)關(guān)），大量程全工況電接點(diǎn)水位計(jì)（-300~+1200mm的全工況水位計(jì)，可和主表一樣準(zhǔn)確顯示水位）；

2對(duì)用于2個(gè)就地水位表，其中之一兼用于控制室遠(yuǎn)傳水位TV；

1對(duì)用于電接點(diǎn)水位開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)和甲、乙側(cè)電接點(diǎn)水位計(jì)都有高低1、2、3值6個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出；

3對(duì)用于：“3取中”水位自調(diào)信號(hào)，兼用于CRT水位計(jì)。只有水位TV的測(cè)孔在汽包中段，其余8對(duì)在汽包兩封頭，從而實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控保安系統(tǒng)的8個(gè)測(cè)量裝置在最佳部位獨(dú)立取樣。

由甲、乙側(cè)電接點(diǎn)水位計(jì)、大量程全工況電接點(diǎn)水位計(jì)、CRT水位計(jì)、水位TV等5個(gè)相互獨(dú)立的遠(yuǎn)傳水位計(jì)組成了完善、準(zhǔn)確可靠的控制室水位監(jiān)視系統(tǒng)。

電接點(diǎn)水位表的普通測(cè)量筒更換為GJ 2000測(cè)量筒。對(duì)比試驗(yàn)證實(shí)，與汽包內(nèi)理論水位誤差不大于10mm，儀表間指示差為±20mm。CRT水位計(jì)0位，按電接點(diǎn)水位表顯示調(diào)整，能和電接點(diǎn)水位表指示同步。

在水位事故情況下，該系統(tǒng)完全能保證運(yùn)行人員準(zhǔn)確可靠地監(jiān)視水位，特別是在滿水保護(hù)停爐時(shí)，能看到具體的事故水位值。保護(hù)聯(lián)鎖報(bào)警信號(hào)全部改為“三取二”。

由于有相互獨(dú)立的三個(gè)開(kāi)關(guān)量?jī)x表，每個(gè)又有6個(gè)不同的開(kāi)關(guān)量輸出，借助于DCS改造，輕易地實(shí)現(xiàn)了同一名稱（例如，“水位低1值”、“缺水停爐”等）信號(hào)的“三取二”冗余，使?jié)M、缺水停爐保護(hù)，高、低2工況聯(lián)鎖保護(hù)，以及高低1、2、3值熱工報(bào)警信號(hào)，全部改為“三取二” 容余信號(hào)。

電接點(diǎn)水位保護(hù)開(kāi)關(guān)也配套GJT 2000測(cè)量筒，使水位保護(hù)、聯(lián)鎖、報(bào)警的定值和水位指示一致，提高了保護(hù)定值精度和穩(wěn)定性，保證了保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性可靠性。

保證了“三取二”保護(hù)和“三取中”自調(diào)兩容余系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間的信號(hào)，從取樣端彼此獨(dú)立。華能淮陰電廠汽包水位監(jiān)控保安系統(tǒng)經(jīng)過(guò)系列技術(shù)改造后，不僅消除了主要儀表嚴(yán)重的負(fù)誤差，解決了因測(cè)量而引起的高水位運(yùn)行問(wèn)題，提高鍋爐熱效率，還提高了監(jiān)控保安的可靠性。自改進(jìn)至今，從未發(fā)生因一個(gè)取樣裝置泄漏、排污、沖洗引起其他儀表、自動(dòng)控制及水位報(bào)警保護(hù)功能失常事件，不僅提高了自調(diào)和保護(hù)投入率，還減少人員誤操作事故。

在采用DCS系統(tǒng)和高能性的差壓變送器之后，必須解決汽包水位測(cè)孔不足和選位不當(dāng)問(wèn)題，才能提高汽包水位監(jiān)控保安系統(tǒng)的完善性和可靠性。在已有足夠合格的測(cè)孔，具備選擇“三取二”網(wǎng)絡(luò)條件下，要提高鍋爐滿缺水停爐保護(hù)的準(zhǔn)確性可靠性，選擇配套GJT 2000測(cè)量筒的電接點(diǎn)水位計(jì)作為水位開(kāi)關(guān)，是可行的。華能淮陰電廠采用汽包水位多測(cè)孔接管和GJT 2000測(cè)量筒，解決了測(cè)孔問(wèn)題和一次測(cè)量不準(zhǔn)的關(guān)鍵問(wèn)題，獲得了明顯安全經(jīng)濟(jì)效益的經(jīng)驗(yàn)，可供借鑒。