GE 9FA汽機及余熱鍋爐控制系統電源升級改造

樊斌

（福建晉江天然氣發電有限公司　福建　晉江　362251）

GE 9FA汽機及余熱鍋爐控制系統電源升級改造

樊斌

（福建晉江天然氣發電有限公司福建晉江362251）

介紹某電廠汽機及余熱鍋爐分散控制系統的艾默生公司的Ovation控制器電源出現的問題，針對問題進行升級改造，提高DCS控制器電源系統的可靠性，為機組的安全穩定運行提供了保障。

分散控制系統（DCS）；控制器電源；電源升級改進

前言

某電廠建設規模為四套F級燃氣——蒸汽聯合循環發電機組，屬于CE STAG 109FASS（1109FA）系列。燃氣輪機、蒸汽輪機及發電機由GE成套提供的MARK VI控制系統，余熱鍋爐及BOP設備有美國西屋艾默生公司提供的OVATION分散控制系統（DCS）控制。其中#3機組于2012年4月投產，分散控制系統（DCS）的部分電源陸續出現故障，輔助觸點接觸不良導致24V電源丟失，電源風扇不轉等情況。分散控制系統（DCS）控制系統可靠運行的前提是需要有一套可靠的電源系統，其自身的安全、穩定與否，將直接對DCS系統，以至于對整個生產過程的安全、穩定運行產生重要的影響。

1　分散控制系統（DCS）控制電源配置

晉江氣電#1～#4機組分散控制系統（DCS）電源分為三部分，分別為機組單元機組分散控制系統（DCS）電源；公用網絡交換機和公用控制器電源；就地公用系統分散控制系統（DCS）遠程控制器電源。

機組分散控制系統（DCS）系統分別配置了獨立的兩路電源，由機組不間斷電源（UPS）、機組保安電源分別給機組控制器和自動切換（APC）電源切換裝置供電。公用網絡柜和公用的控制器電源由公用系統不間斷電源（UPS）和公用系統保安電源進公用電源柜后再給供電。就地公用系統分散控制系統（DCS）遠程控制器電源用母線段的兩路自動切換的可靠電源。

Ovation控制器供電系統描述：

為了給其Ovation控制器和輸入輸出I/O線路提供可靠穩定的供電，設計了可轉換供電模塊。Ovation控制器供電系統提供冗余交流AC或直流DC供電，冗余二極管脈沖主電源，每一控制器機架的分離電源，每一輸入輸出I/O線路冗余直流DC給供電及當指定時為發送回路和數字觸點提供輔助的輸入輸出I/O供電。Ovation控制器供電系統由兩個功率因素校正供電模塊和一個電源分配模塊組成。交流AC或直流DC電源位于電源分配模塊終端區并分配給兩個電源供電模塊。不同的供電模塊組能獲得交流AC或直流DC輸入。兩個供電模塊提供了一個冗余結構。交流AC或直流DC供電對一個特定的機柜能混合使用。輸入電能被濾波、功率因素校正也被使用，二極管脈沖輸出供給了控制器機架和輸入輸出IO線路。

2　存在問題

我廠#3機組投產后，電源陸續的出現輔助24V直流DC故障、風扇不轉等故障現象，加之電源已停產，如圖1，由于市面上備件難以采購，價格偏高。隨著電源運行時間的加長，故障現象就越明顯。

3　改造方案的提出

通過對其他兄弟電廠新機組輸入輸出配置的調研，建議采用艾默生公司提供的最新的配置如圖2，配置如下：

圖1　新電源圖圖2舊電源圖

艾默生過程管理推出OvationDIN導軌安裝式電源，集成四個模塊化無風扇電源，為Ovation控制器和I/O總線提供可靠而穩定的供電。Ovation控制器供電系統能夠接受冗余交流和直流輸入，冗余的耦合二極管輸出電路不僅為控制器供電，還為每路I/O總線提供冗余的直流電源；如果需要，還可以為信號回路和繼電器節點提供48VDC/5A/240W輔助電源，電源輸出配置為24VDC/10A/240W。

3.1新設計的電源（如圖3所示）

A.交直流電源輸入端；

B.直流電源輸出端；

C.直流電壓狀態監視觸點（常開）；

D.輸出電壓調節（帶保護蓋）；

E.輸出電壓狀態監視燈（綠色）（當輸出大于90％額定輸出時，燈亮）；

F.輸出過載監視燈（紅色）（當輸出短路或小于90％額定輸出時，燈亮）。

3.2新電源故障診斷（如表1）

3.3新電源分配模塊

圖3　新電源分配模塊

表1　

（1）去除了蓋板。

（2）新增了散熱模塊。

（3）新增了輔助24VDC回路總保險及狀態監視燈。

（4）電纜接口的兩邊新增了固定螺絲。

（5）方便維護和更換。

3.4兩款電源性能參數的比較

表2　

3.5Ovation導軌式安裝電源優勢

（1）新設計的電源當剛啟動和輸出短路或超載時，會立即啟動Bonus PowerR功能。該功能可以支持短時間（一般3～5s）的輸出超載，而不會損壞電源或導致電源沒有輸出；并且在7s的恢復期后可再次生效。

（2）體積小，重量輕，可插拔式接線器，更換方便。

（3）獨立的主電源和輔助電源，降低了備件種類。

（4）無冷卻風扇，減少了易磨損部件，增加了可靠性。

（5）混合式的交流或直流輸入，增加了輔助電源的可用性。

（6）提高了電源效率，降低了發熱量，延長了設備壽命。

4　方案的實施

這套改造組件包含一塊背板，預裝安裝導軌，新電源分配模塊、斷路器、進線端子和四個新開發的電源，可用于替換Ovation系統原有的24VDC電源和電源分配模塊。

2013年10月，#3機進行電源設備的組裝，將組裝好的電源設備直接現場替換原有機柜的電源。Ovation公司派工程師來現場進行調試，進行相關試驗，系統電源正常。

改造注意事項是電源改造前，需精確統計原輸入輸出IO機柜主、輔24V直流DC電源的使用情況，尤其是依舊使用OCR 161控制器的；如果主電源容量超過240W，可考慮將機柜風扇電源改為220V交流AC供電。

5　總結

更換新的分散控制系統（DCS）電源擁有獨立的主電源和輔助電源，模塊化設計，降低備件種類；無冷卻風扇，減少了易磨損部件，一定程度上減小了設備維護成本；降低了因電源系統本身故障影響安全生產的可能；提高了電源效率，降低了發熱量，延長了設備壽命，保證了機組運行的安全性。

[1]艾默生.《Ovation OW351-R1005用戶手冊》.過程控制有限公司.

[2]艾默生.《OvationTM24VDC電源介紹》.過程控制有限公用事業部竺紀定.

TK223.3+2

A

1673-0038（2015）27-0267-02

2015-6-11

樊斌（1969-），男，工程師，大專，主要從事電廠熱控專業工作。