DCS對于信息的處理與應(yīng)用，是分等級的。DCS的精髓在于“危險分散”。 “合用信號”卻將“危險集中”， 不符合我國《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程DL5000 94》、《火力發(fā)電廠熱工自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)程DNGJ16 89》，關(guān)于“保護(hù)用的接點信號應(yīng)取自專用的開關(guān)量儀表”，“強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”的規(guī)定。汽包滿、缺水停爐保護(hù)屬保安系統(tǒng)，水位自動調(diào)節(jié)屬過程控制系統(tǒng)。國際上一些有權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)對控制與保安系統(tǒng)的獨立性作出了明確的規(guī)定。“當(dāng)前，許多國際標(biāo)準(zhǔn)均要求控制系統(tǒng)與保安系統(tǒng)分開，即保證安全保護(hù)系統(tǒng)的獨立性。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；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)及減小危險的外部設(shè)施相分開和獨立；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)相互獨立，并在地理上和功能上互相分開”

從上述規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)可見，保安系統(tǒng)的獨立性比過程控制系統(tǒng)的獨立性更為重要。對于這兩個三重冗余系統(tǒng)來說，“地理上分開”原則的含義有兩層：

（1） 系統(tǒng)內(nèi)部的三個信號應(yīng)從取樣端彼此獨立，即各有獨立的取樣點和取樣裝置。否則，可能因合用測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)之間的信號必須相互隔離，從取樣端彼此獨立。否則，同一個測孔、管路、二次信號裝置、線路出現(xiàn)故障，將使兩系統(tǒng)同時癱瘓。很多運行設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞事故案例證明，這是極為危險的。華能淮陰電廠的滿、缺水停爐保護(hù)與儀表、自調(diào)合用同一對測孔管路，經(jīng)常因后兩系統(tǒng)排污、泄漏或維修而退出運行，曾2次引發(fā)誤動停爐事故。此例應(yīng)引以為戒。

使水位表數(shù)量過少，冗余度達(dá)不到規(guī)程要求，影響了運行人員對水位監(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個相互獨立的水位表。

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常規(guī)的電接點水位表，和一個水位電視（就地水位表的電視畫面，即水位TV），以及CRT中水位畫面。正如事故報告中所述，“該爐水位計配置不盡合理，就地水位表量程±200mm，電接點水位表量程±300mm，CRT水位計±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，只有一個常規(guī)的電接點水位表和CRT水位計可監(jiān)視水位;如果水位在+ 300mm~+400mm，-300mm~-400m時，只有靠CRT水位計監(jiān)視水位。如此配置，在水位事故狀態(tài)下完全不能滿足運行人員的監(jiān)視需求。在事故情況下沒有參比的常規(guī)水位表，若要求運行人員正確翻頁尋找CRT水位畫面，而正確判斷處理水位事故，已超出了人員應(yīng)有的能力。從人機安全工程學(xué)原理分析，這種方式十分危險，是因為“有關(guān)數(shù)據(jù)表明，面對危險情況需在60秒內(nèi)作出正確響應(yīng)，而運行人員通常在99.9%時間作出錯誤反應(yīng)”[注4]。因此，必須增加常規(guī)水位表的冗余度，保證讓運行人員能隨時醒目地看到至少兩個可靠的常規(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值熱工信號報警，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個就地水位表；控制室內(nèi)至少有2個獨立的可靠的主要水位表（量程應(yīng)大于滿、缺水停爐定值），1個獨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。如采用電接點水位計為主要水位表，在控制室儀表電源失去時應(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)信號應(yīng)是“3取2”冗余邏輯；水位自調(diào)信號應(yīng)是“3取中”冗余邏輯；水位工況保護(hù)聯(lián)鎖及熱工信號報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)可靠性問題，解決由于電接點水位計測量負(fù)誤差而引起的高水位運行問題。為此，必須解決獨立水位信號不足、測量精度低及穩(wěn)定性差的問題。那么，在汽包封頭增加水位測孔和研制測量準(zhǔn)確、性能可靠、帶有開關(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孔。

研究出“汽包與測量裝置之間多測孔接管（簡稱多測孔接管）”最新技術(shù)（專利號ZL 97 2 07095.8）。這是一種免開孔增孔技術(shù)，可將一對測孔改造為多對測孔。對于大多數(shù)在役汽包，利用多測孔接管，可在封頭上增加2~4對獨立測孔。

這項技術(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。在一臺汽包封頭上，僅用8天就制作安裝了2對多測孔接管，增加4對（8個）內(nèi)徑為Φ20的獨立測孔。測孔獨立性試驗和長期的安全運行證明，所增的測孔具有良好的取樣獨立性。這些測孔取樣管截面符合測量技術(shù)要求，如同開在封頭上一樣，可避開汽水流的干擾。

研制高精度高可靠性電接點水位取樣測量筒

差壓式水位計的問題在于平衡容器的取樣不準(zhǔn)、不穩(wěn)定，需要準(zhǔn)確的溫度補償。單、雙室平衡容器的正壓側(cè)取樣動態(tài)慢，往往在較長一段時間內(nèi)沒有差壓輸出或取樣誤差很大，使儀表失去作用。帶溫度補償?shù)膯问移胶馊萜鞯难a償誤差較大，且不穩(wěn)定。雙室平衡容器在系統(tǒng)正常時，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)過壓力溫度非線性補償校正，才能正確顯示水位。校正環(huán)節(jié)的本身就有誤差，當(dāng)實際參數(shù)與校正參數(shù)不符時校正誤差增大。這些問題是差壓式水位計（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，仍未能贏得運行人員和熱工人員的充分信賴，不得不經(jīng)常以電接點水位表或就地云母水位表為準(zhǔn)調(diào)整0位。

電接點水位計，測量原理簡單，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，電接點水位計已淪為“次要儀表”。

電接點水位計不需要在二次轉(zhuǎn)換中實現(xiàn)壓力溫度補償，儀表精度取決于測量筒的取樣誤差。只要能使測量筒中水位和汽包內(nèi)水位一致，便消除了取樣負(fù)誤差，實現(xiàn)區(qū)間顯示的高精度測量。電接點水位計的二次轉(zhuǎn)換簡單、準(zhǔn)確、可靠，如能進(jìn)一步解決測量筒取樣可靠性問題，不僅可作為主要監(jiān)視儀表，還可用作保護(hù)的水位開關(guān)。基于對兩種儀表的上述分析，為了準(zhǔn)確控制汽包0水位，研究新一代電接點水位測量筒（代號GJT 2000）成為系統(tǒng)改造設(shè)計研究的重點課題。GJT2000測量筒含有“汽包電接點水位計高精度取樣測量筒（專利號ZL95240275.0）”、“汽包電接點水位計電極組件裝置（專利號ZL95240748.5）”兩項最新技術(shù)。利用傳熱學(xué)原理，采取綜合技術(shù)措施，在測量筒中實現(xiàn)最可靠的壓力溫度補償，消除測量筒取樣負(fù)誤差，實現(xiàn)了測量筒高精度取樣測量，提高取樣傳送的可靠性。GJT 2000測量筒與現(xiàn)用測量筒相比的優(yōu)點是：取樣精度高，受環(huán)境溫度影響很?。粍討B(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；能有效避免電極掛水；電極機械密封組件承壓高，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

解決了測孔問題 ，增加4對封頭測孔,使汽包共有9對測孔，使用分配是：

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

2對用于2個就地水位表，其中之一兼用于控制室遠(yuǎn)傳水位TV；

1對用于電接點水位開關(guān)，該開關(guān)和甲、乙側(cè)電接點水位計都有高低1、2、3值6個開關(guān)量輸出；

3對用于：“3取中”水位自調(diào)信號，兼用于CRT水位計。只有水位TV的測孔在汽包中段，其余8對在汽包兩封頭，從而實現(xiàn)了監(jiān)控保安系統(tǒng)的8個測量裝置在最佳部位獨立取樣。

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

電接點水位表的普通測量筒更換為GJ 2000測量筒。對比試驗證實，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0位，按電接點水位表顯示調(diào)整，能和電接點水位表指示同步。

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，能看到具體的事故水位值。保護(hù)聯(lián)鎖報警信號全部改為“三取二”。

由于有相互獨立的三個開關(guān)量儀表，每個又有6個不同的開關(guān)量輸出，借助于DCS改造，輕易地實現(xiàn)了同一名稱（例如，“水位低1值”、“缺水停爐”等）信號的“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值熱工報警信號，全部改為“三取二” 容余信號。

電接點水位保護(hù)開關(guān)也配套GJT 2000測量筒，使水位保護(hù)、聯(lián)鎖、報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，從取樣端彼此獨立。華能淮陰電廠汽包水位監(jiān)控保安系統(tǒng)經(jīng)過系列技術(shù)改造后，不僅消除了主要儀表嚴(yán)重的負(fù)誤差，解決了因測量而引起的高水位運行問題，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)生因一個取樣裝置泄漏、排污、沖洗引起其他儀表、自動控制及水位報警保護(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孔不足和選位不當(dāng)問題，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測量筒的電接點水位計作為水位開關(guān)，是可行的。華能淮陰電廠采用汽包水位多測孔接管和GJT 2000測量筒，解決了測孔問題和一次測量不準(zhǔn)的關(guān)鍵問題，獲得了明顯安全經(jīng)濟效益的經(jīng)驗，可供借鑒。