1改造前熱控系統的狀況
華能南京電廠兩臺機組都是從前蘇聯圈套引進的320MW超臨界直流燃煤發電機組,鍋爐型號為ⅡⅡ-1000-25-545KT,制粉系統中儲式,汽機型號為K-320-23.5-4,配一臺負荷汽泵和一臺65%負荷汽泵。
機組的熱控系統，自動化水平較低，中間環節多，邏輯控制部件不僅種類繁多，而且數量也非常龐大；元器件工作時受黃金溫度影響較大，調節品質比較差。控制系統的功能不易升級或擴展；備品備件匱乏，價格昂貴。因此，原控制系統已經嚴重影響到機組的安全穩定運行狀況。經過招標，決定采用北京日立控制系統有限公司提供的HIACS-5000M分散控制系統（DCS），由電廠、東北電力科學研究院、北京日立公司、西安熱工研究院共同承擔該項改造人物。
2系統改造原則
為減少改造的投資和工作量，在充分消化吸收原系統設計經驗的基礎上，盡量利用原有長電纜和部分電纜轉接的方式，將原部分機柜作為中間端子柜使用。控制策略立足于原設計，同時要求控制邏輯的組態要充分體現出改造后的先進性，提高機組的自動化水平，減輕運行人員的工作強度；并保留出現重大故障時必須的安全操作后備手段。
改造后，要全面實現原控制系統的所有功能。拆除原保護、連鎖及調節用的機柜，保留就地變送器及執行機構，采用部分進口變送器和執行機構裝置換一些重要的模擬量測點和自動調節機構。原發電機線圈、鐵心溫度巡測裝置改為遠程數據采集與DCS通信方式；重新設計并更換集控制室表盤，電氣系統的開關、報警、控制方式不變、但部分電氣控制納入新系統中。
3HIACS-5000M系統簡介
HIACS-5000M分散控制系統由7臺操作員站（POC——processoperationcontrolststion）、1臺工程師工作站（EWS——engineerworkingststion）、1臺歷史數據站（HDS——historicaldatastation）、3臺激光打印機（PRS——printerrecordstation）、2臺大屏幕顯示屏組成。POC，EWS，HDS通過的網絡接入設備LanBox連接到高速光纖環網FDDI上，網絡的傳輸速度為100Mbit/s，并通過路由器與電廠管理信息系統（MIS）連接。
整個控制系統按生產工藝流程劃分為多個子系統，由16個R600C控制器完成人物。R600C控制器是該系統中的基本控制器，有冗余雙CPU與I/O摸板共同構成了高性能控制器。其CPU采用32位RISC高速處理器，主頻為100MHz。16個R600C控制器功能劃分為：汽機轉速控制（OPC），自啟動控制（AUT），機組保護（BTS），甲側風煙系統（FDA），乙側風煙系統（FDB），下層燃料系統（BMB），協調系統（CCS），上層燃料系統（BMA），制粉系統（MIL），減溫水系統（STM），除氧給水系統（FWP）旁路、加熱器系統（HBP），油，凝結水、除鹽水系統（AUA），閉冷水，真空。法蘭，軸加熱系統（AUB），2個數據采集站（DAA）。
POC的軟件系統分為應用軟件和系統軟件。POC應用軟件又分為離線組態工具和在線運行程序。組態工具包括數據庫、系統畫面、圖素、報表、設備操作端等組態。在線運行軟件包括機組狀態，設備、參數顯示，報警顯示，SOE，事故追憶，設備操作和打印等一系列必備功能。
系統組態軟件具有以下功能：①監視功能，可對控制邏輯、趨勢等進行在線監視，也可對有關控制參數進行在線調整和仿真；②編程功能，提供控制邏輯的編程組態、程序編譯、PI／O邏輯，③程序維護，邏輯程序下裝、控制器狀態顯示和變更等；④系統登錄，相關于程序的登錄、系統構成設定、TASK登錄、傳送連接表設定等；⑤功能管理，雙重化控制器的生成等。
4改造后的系統功能
DCS完成的主要控制功能包括：鍋爐爐膛安全監控、順序控制、協調控制、模擬調節控制、電液調節、數據采集等。
鍋爐爐膛安全監控系統包括爐膛吹掃、MFT(mainfueltrip)、降負荷至65％和30％保護、油泄漏試驗、燃料允許、安全門控制等內容。對于原控制系統的觸發MFT的條件以及控制邏輯保留原設計，并在此基礎上增加了鍋爐失去所有蝴料保護。汽機保護按功能分為機組保護、停機保護、65％保護、30％保護、停電與汽動給水泵保護、加熱0S水位高保護等。結合機組TSI改造增加了機組軸振、瓦振保護。
在順序控制系統組態設計過程中，除保留原設計的聯鎖以外，將重點放在主要設備的功能組和成組操作的功能設計上。鍋爐部分重要輔機、制粉系統、油槍與給粉機等重要設備啟動／停止都設計了功能組；另外一些啟動與調節過程，如鍋爐上水準備、燃油泄漏試驗、甲、乙側升降負荷自動投／切給粉機等，也設計了功能組。
機組協調控制系統和模擬閉環子控制系統共計91個調節回路，其中包括：單元機組控制、給水控制、燃料控制、送風控制、引風控制、一次風箱壓力控制、加熱器水位控制等回路。
本次改造中的DEH部分立足于原設計，達到符合規程要求、做好功放接口、提高自動化程度的要求，比原系統增加了切分、反切分、ATC功能。在電調方式下共設計8種工況：轉速、閥位、功率、保壓1(包含RB)、保壓2、切分、反切分、協調，其中的切分、反切分工況是新增加的工況。在功能上，增加了ATC、一次調頻、寓線閥門試驗等功能，根據機組的運行特點，進一步完善了機組RB、機組防超速、在線閥門活動試驗等功能；在DEH的保護功能方面，設計了當發生103％，110％和114％超速或甩負荷時的預譬保護功能。
DAS系統的在線功能包括操作人員所有能夠進行的畫面調用、操作、報警及打印等功能。其各項功能的劃分主要表現在以下方面：畫面顯示、CRT操作，報警監視，趨勢顯示，成組顯示，一覽顯示和打印，事故追憶，打印請求、歷史趨勢、歷史數據顯示與打印，操作員操作記錄，硬拷貝，打印機的任務切換，性能指標計算。
經濟技術指標計算是本次DAS功能改造的重點項目，特別是在目前電力工業實行競價上網的形勢下，對降低電力生產成本、提高競價上網的競爭能力具有十分重要的意義。其計算結果作為我廠經濟指標考核的依據。系統配有靈活的計算管理軟件，主要有以下功能；①提供性能計算的設計值與實際計算值相比較，得出偏差及其對熱耗率、煤耗的影響，運行人員可對顯示的結果進行分析，使機組運行于zui佳狀態；②由鍋爐熱效率、汽輪發電機循環綜合熱效率及廠用電消耗計算得出的機組凈熱耗率；③用輸入—輸出方法計算汽輪發電機控個循環性能，所獲得的數據與主汽溫度、壓力及排汽壓力等偏差進行校正：④用焙降的方法計算汽輪機效率，同時給出高壓缸、中壓缸和低壓缸的效率，⑤用輸入—輸出和熱量損失的辦法計算鍋爐效率，并列出可控熱量損失量和非可控熱量損失量，⑥用端差及逼近法，計算給水加熱器效率，⑦用“熱交換協會標準(HEIS)”提供的凝汽器清潔系數計算凝汽器效率；⑧用能力平衡原理計算空氣預熱器效率；⑨用主、再蒸汽溫度，主汽進汽壓力、凝汽器壓力、給水溫度、各加熱器出口水溫、端差、過冷卻度、過剩空氣等偏差，計算熱效率與額定熱效率的偏差，并計算偏差所引起的費用。
5系統的運行情況
1號機組DCS改造后，其可控性、可靠性、經濟性較改造前有了很大程度的提高。機組的主保護投入率一直維持在100％，自動投入率維持在95％左右。恢復投用了以前一直解除的“降負荷至65％保護”，并已經利用調停的機會進行了試驗，動態過程完全無須運行人員干預，能夠平穩降負荷：通過測點和執行機構的更換，投用了以前從未投入的送、引風自動功能，目前投運情況良好；CCS與各功能組基本能夠保證機組在協調工況時，變化范圍為180MW一310MW，機組各參數穩定平滑變化，無須過多的操作與干預。新增的自動增／減給粉機功能組能夠保證機組在AGC工況時，變化范圍為180MW～310MW，無須運行人員投／切給粉機。