遠(yuǎn)程DPU在大唐安陽(yáng)發(fā)電廠的應(yīng)用

朱保群

（大唐安陽(yáng)發(fā)電廠，河南 安陽(yáng) 455000）

1 引言

火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)是重要的輔助系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)為凝汽器輸送充足的冷卻水，以保證汽輪機(jī)排汽真空，如果循環(huán)水量減少甚至中斷，將導(dǎo)致機(jī)組減負(fù)荷運(yùn)行甚至停機(jī)。大唐安陽(yáng)發(fā)電廠300MW機(jī)組每臺(tái)機(jī)組配套2臺(tái)循環(huán)水泵，使用新華公司XDPS-400系統(tǒng)遠(yuǎn)程DPU系統(tǒng)進(jìn)行DCS改造后，有效地提高了控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，大大提高了機(jī)組的安全性。

2 原控制系統(tǒng)狀況

大唐安陽(yáng)電廠#9、10機(jī)組為國(guó)產(chǎn)300MW燃煤純凝機(jī)組，控制系統(tǒng)主要采用西屋公司生產(chǎn)的WDPF分散控制系統(tǒng)，包含子系統(tǒng)燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）、模擬量控制系統(tǒng)（CCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）等。 汽輪機(jī) DEH、MEH 采用新華公司XDPS-400系統(tǒng)。

2.1 循環(huán)水控制系統(tǒng)改造前的狀況

由于我廠300MW機(jī)組初設(shè)計(jì)時(shí)間較早，設(shè)計(jì)理念比較落后，雖然主要控制系統(tǒng)采用了DCS系統(tǒng)，但輔助系統(tǒng)較多采用遠(yuǎn)離主廠房單獨(dú)布置的形式，如水處理車間、升壓泵房、循環(huán)水泵房等。循環(huán)水泵房與主廠房直線距離300米左右，設(shè)置值班室，全天有人值班，共有四臺(tái)循環(huán)水泵，由長(zhǎng)沙水泵廠生產(chǎn)。其型號(hào)為72LKXC-26型，電機(jī)容量為1 800KW，轉(zhuǎn)速為720rpm。值班室內(nèi)安裝一循環(huán)水系統(tǒng)控制柜，柜內(nèi)設(shè)備包括熱工信號(hào)、電流表、電機(jī)定子線圖及軸瓦溫度巡檢儀、操作開關(guān)、聯(lián)鎖開關(guān)、指示燈具等。循環(huán)水泵及出口門控制系統(tǒng)為使用組合開關(guān)、按鈕、繼電器、時(shí)間繼電器搭建的常規(guī)控制系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組的兩臺(tái)泵有四種聯(lián)鎖，即：循環(huán)水泵與循環(huán)水泵之間聯(lián)鎖、循環(huán)水泵出口母管壓力低啟備用泵聯(lián)鎖、

循環(huán)水泵啟停聯(lián)開聯(lián)關(guān)出口門聯(lián)鎖、關(guān)出口門聯(lián)跳循環(huán)水泵聯(lián)鎖。

通過(guò)聯(lián)鎖開關(guān)進(jìn)行投、切。其中循環(huán)水泵啟停聯(lián)開聯(lián)關(guān)出口門聯(lián)鎖，關(guān)門跳循環(huán)水泵聯(lián)鎖為互動(dòng)聯(lián)鎖，即啟動(dòng)循環(huán)水泵聯(lián)開出口門、停泵聯(lián)關(guān)出口門，關(guān)閉出口門循環(huán)水泵聯(lián)停。

2.2 存在的問(wèn)題

原循環(huán)水泵及出口門控制系統(tǒng)為用組合開關(guān)、按鈕、繼電器、時(shí)間繼電器搭建的常規(guī)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分立元件多，自安裝后運(yùn)行就不太可靠，經(jīng)常出現(xiàn)操作拒動(dòng)、聯(lián)鎖拒動(dòng)、誤動(dòng)的情況。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，系統(tǒng)的電氣回路性能下降，不斷出現(xiàn)問(wèn)題，故障、檢修頻繁，造成設(shè)備聯(lián)鎖不能正確動(dòng)作，設(shè)備長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，給運(yùn)行安全造成了重大隱患。

如圖1所示循環(huán)水泵出口門開門回路中，開啟循環(huán)水泵出口門的繼電器J3需要組合開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)、繼電器自鎖接點(diǎn)共8個(gè)接點(diǎn)閉合才能動(dòng)作。并且在控制柜內(nèi)和就地控制箱內(nèi)又經(jīng)過(guò)端子排多次轉(zhuǎn)接，造成系統(tǒng)復(fù)雜、故障點(diǎn)多，不但易發(fā)生問(wèn)題，并且不易查找和消除。

圖1 原循環(huán)水泵出口門開門回路

更為不利的是，常規(guī)控制系統(tǒng)無(wú)事故追憶功能，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中多次發(fā)生故障但經(jīng)過(guò)試驗(yàn)又正常，無(wú)法判斷故障原因和處理，造成故障原因不清，設(shè)備長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，給機(jī)組的運(yùn)行安全造成了隱患。另外，由于常規(guī)控制系統(tǒng)控制策略不易修改，進(jìn)行邏輯優(yōu)化非常困難。

3 改造方案

為了徹底解決循環(huán)水泵房控制系統(tǒng)不可靠的問(wèn)題，我廠計(jì)劃對(duì)其進(jìn)行改造，DCS系統(tǒng)因其可靠性高、組態(tài)方便、操作簡(jiǎn)單無(wú)疑是改造的第一選擇。但由于我廠循環(huán)水泵房距離主廠房比較遠(yuǎn)，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接接入DCS系統(tǒng)比較困難，不但需要敷設(shè)大量長(zhǎng)距離控制電纜，還需要解決控制信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸?shù)母蓴_問(wèn)題。如使用PLC進(jìn)行改造，則循環(huán)水泵房設(shè)備基本不變，將控制系統(tǒng)主要邏輯部分用PLC代替，但仍需要通過(guò)組合開關(guān)、按鈕控制泵和出口門的啟、停；泵與出口門之間的聯(lián)鎖投、切，仍需要有人值班，并且仍不具備歷史記錄功能，改造產(chǎn)生的效果不明顯。

圖2 新華公司XDPS-400系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓樸圖

經(jīng)過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)新華公司開發(fā)的XDPS-400支持以光纖以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程控制器及遠(yuǎn)程技術(shù)，通過(guò)光纖以太網(wǎng)延伸XDPS-400的分布式控制單元，完成對(duì)遠(yuǎn)程子系統(tǒng)或?qū)Ψ稚⒐δ芙M的監(jiān)控。而我廠DEH、MEH正是新華公司XDPS-400型DCS系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的分析和研究，我廠決定使用新華公司的遠(yuǎn)程DPU系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3.1 控制系統(tǒng)配置

在循環(huán)水泵房?jī)?nèi)設(shè)置2對(duì)DPU，每對(duì)DPU控制1臺(tái)機(jī)組的2套循環(huán)水泵系統(tǒng)，每對(duì)DPU配置了2塊DI卡，2塊DO卡，1塊MA-V，2塊PT100熱電阻輸入卡，使DPU具備了開關(guān)量輸入、輸出，模擬量的輸入功能。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接接入DPU柜，輸出信號(hào)由DPU柜輸出接入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，遠(yuǎn)程DPU的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)光纜、光端機(jī)接入集控室內(nèi)DCS實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。

3.2 控制畫面

在操作員站上設(shè)置了循環(huán)水泵房設(shè)備的監(jiān)控畫面，如圖3，將軸承溫度、泵的運(yùn)行狀態(tài)、出口門的開關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，運(yùn)行人員在集控室內(nèi)即可監(jiān)視循環(huán)水泵運(yùn)行的所有參數(shù)。

圖3 循環(huán)水泵控制系統(tǒng)畫面

當(dāng)出現(xiàn)循環(huán)水泵跳閘、冷卻風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，操作員站界面下方工具欄切換按鈕上的循環(huán)水按鈕將出現(xiàn)閃動(dòng)，并發(fā)出事故音響，提醒運(yùn)行人員注意。

在控制畫面上設(shè)置了“檢修設(shè)置”，如某設(shè)備需要檢修和維護(hù)，只需要將該設(shè)備設(shè)置為“檢查”，即禁止該設(shè)備的操作，即使發(fā)生誤操作，設(shè)備也不會(huì)執(zhí)行操作命令。

3.3 新增功能

得益于DCS系統(tǒng)強(qiáng)大的軟件組態(tài)功能，我們?cè)谠刂七壿嫷幕A(chǔ)上又新增加了更加方便的控制邏輯，在實(shí)際運(yùn)行中取得了良好的較果。

（1）順控啟、停，啟動(dòng)（或停止）時(shí)只需要操作一下，系統(tǒng)即可根據(jù)設(shè)定好的程序依次操作冷卻風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、出口門等設(shè)備，非常方便，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也提高了安全性，避免了出現(xiàn)誤操作。

（2）多種故障報(bào)警功能：1）母管壓力低。現(xiàn)場(chǎng)壓力開關(guān)信號(hào)整定值為：0.1Mpa。2）電源故障。現(xiàn)場(chǎng)控制柜有雙24VDC、雙5VDC電源，當(dāng)其中單個(gè)電源故障后，將發(fā)出電源故障信號(hào)。機(jī)柜兩路進(jìn)線有一路掉電，也將報(bào)電源故障。3）卡件故障。機(jī)柜任一卡件故障，將報(bào)警。4）控制回路斷線，泵的電氣柜送出報(bào)警信號(hào)。5）保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，泵的電氣柜送出報(bào)警信號(hào)。6）過(guò)電流，電流超過(guò)224A持續(xù)2秒以上，將產(chǎn)生過(guò)電流報(bào)警（啟動(dòng)30秒內(nèi)不報(bào)）。7）冷卻風(fēng)機(jī)未運(yùn)行，泵運(yùn)行5秒以上，而相應(yīng)冷卻風(fēng)機(jī)未運(yùn)行。8）溫度，軸溫超過(guò)80度將報(bào)警，電機(jī)線圈溫度超過(guò)100度報(bào)警（只報(bào)警，不跳泵）。9）油泵十分鐘啟動(dòng)兩次，報(bào)警時(shí)，字體紅色閃動(dòng)，確認(rèn)后，停止閃動(dòng)。

4 改造后的優(yōu)點(diǎn)

改造后值班員在集控室內(nèi)操作循環(huán)水泵，現(xiàn)場(chǎng)不需要有人值班，通過(guò)DPU進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備的控制、聯(lián)鎖、保護(hù)和監(jiān)視等功能。DCS系統(tǒng)本身的可靠性加上邏輯優(yōu)化帶來(lái)的可靠性，使控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，功能齊全。

4.1 邏輯修改簡(jiǎn)單

實(shí)際上遠(yuǎn)程DPU單元只是通過(guò)光纖以太網(wǎng)與DCS系統(tǒng)組成同一個(gè)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程DPU與本地DPU沒(méi)有區(qū)別，邏輯修改十分簡(jiǎn)單，無(wú)需改動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)線路，只要在工程師站上進(jìn)行軟件修改即可。如：原邏輯中“關(guān)門跳泵”邏輯沒(méi)有延時(shí)，只要“關(guān)門”行程開關(guān)動(dòng)作即跳循環(huán)水泵，在實(shí)際運(yùn)行中多次出現(xiàn)由于行程開關(guān)誤動(dòng)而跳泵的情況，經(jīng)改造，該邏輯中加了5秒鐘的延時(shí)而且加入了“門未開”條件確認(rèn)，進(jìn)一步增加了安全性。

4.2 歷史記錄

改造后，循環(huán)水控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)接入DCS系統(tǒng)歷史站，可對(duì)各種信號(hào)和操作命令進(jìn)行追憶，方便了故障診斷和排除。

5 結(jié)論

通過(guò)本次改造，我廠廣大技術(shù)人員加深了對(duì)新華遠(yuǎn)程DPU的認(rèn)識(shí)，掌握了系統(tǒng)的功能，提高了技術(shù)水平。鑒于遠(yuǎn)程DPU系統(tǒng)在減人增效、提高系統(tǒng)功能、自動(dòng)化水平和可靠性方面的突出優(yōu)點(diǎn)，我廠準(zhǔn)備在今后選擇合適的機(jī)會(huì)對(duì)其它外圍控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，以達(dá)到提高系統(tǒng)可靠性，減少運(yùn)行人員的目的。

[1]新華控制工程有限公司.XDPS-400分散控制系統(tǒng)資料.