600MW超臨界機組DCS一體化改造經驗簡述

□柏海崢 羅 濤

一、DCS系統一體化改造原因及方案

某公司5號6號機組2006年投產，運行至今已超過11年。DCS采用北京ABB貝利控制有限公司的Symphony控制系統，只控制主廠房內設備。脫硫、除塵、石膏廢水、循環水泵等設備單獨控制，隨著新增脫硝系統、低溫省煤器系統、濕除系統的增加，有必要進行DCS—體化改造。

(一)改造原因。#5、#6機組DCS系統自2006年運行以來，主要存在以下問題。電源系統故障信號誤發,引起DEH控制柜中的控制器重啟，導致汽機主汽門及調節閥門誤關，機組停運；控制器死機失控,存在主輔機誤停運及機組主設備損壞風險；網絡通訊能力差，在機組運行中多次出現操作員站畫面信號中斷、畫面不刷新等現象；存在網絡點在傳播過程中誤發現象，多次造成重要輔機停運；DCS系統硬件故障率高、I/O卡件抗干擾能力差。#5、#6機組投產以來共更換端子板卡48塊、I/O卡件損壞81塊、僅DEH伺服卡一項損壞14塊。自2006年7月DCS投運以來，#5、#6機組各工作站缺陷總計215個；DCS系統歷史站的數據追憶功能弱，歷史站只能存儲半個月的數據；SOE功能落后，不直觀，無檢索功能，不利于大型機組快速事故分析；DCS畫面和邏輯組態數據不是同一數據庫，不利于數據庫維護。

(二)改造方案。原#5、#6機組主機DCS系統升級改造為可靠性和安全性更高的DCS；操作員站及工程師站、歷史站、OPC站進行更換；原主機ETS系統、A、B小機ETS系統、循環水泵PLC系統、新增加供熱系統監控功能、低溫省煤器系統監控功能、原除塵PLC控制系統、原全廠石膏脫水PLC控制系統等改造為DCS系統，納入機組DCS中，實現監控一體化；在主機DCS系統中實現脫硫系統、鍋爐吹灰程控系統的監視和操作功能；通過大屏實現光字牌報警功能，控制臺只保留MFT、汽機跳閘、真空破壞門、直流潤滑油泵、交流潤滑油泵、事故油泵、氫側密封油直流油泵、空側密封油直流油泵、跳磁開關、發變組斷路器緊急跳閘、柴油發電機緊急啟動等設備操作按鈕。其它設備通過監控畫面進行操作。

二、DCS系統一體化改造經驗

(一)前期準備階段。本次改造在機組A修期間進行，主要完成電子間的裝修，舊機柜拆線，舊機柜拆、新機柜的安裝、新新機柜的接線、對校線，單體調試、分步調試、整體調試等工作。工期緊、工作量大、調試時間短、責任重大，所以前期準備工作是重中之重，決定改造是否成功。

1.業主工程技術人員全過程全方位參與。編制進度計劃表、技術措施、施工方案、文件包、工序卡，這些是保證后續工作順利進行的基礎。進度計劃表越詳細越好，把各項工作精確到天。盡早召開一聯會，以保證隨后的邏輯畫面組態及硬件采購的時間。在一聯會上，業主應提供詳細的測點清單、控制功能說明書、機組控制原邏輯圖、原監控畫面、及這次改造工程所涉及的控制接口類型；討論并決定DCS系統控制器功能的劃分及測點的布置。二聯會確定詳細邏輯功能說明以及系統畫面，改造工程的硬件方案，重大的邏輯修改及優化方案，在此次階段必須確定下來。每個DCS子系統安排一個負責人進行全程負責，從工程進度，硬件分配、軟件組態、邏輯設計全程參與，把能想到的問題在前期解決，例如改造前存在邏輯問題，以及需要優化邏輯與畫面，在設計階段就給解決，給后期調試留出更多時間。

2.合理設計新機柜位置和卡件的位置，充分利用原有電纜。本次改造為最大程度減少改造成本和工作量，所有電纜利舊。設計時舊電纜盡量安排進原來所在機柜位置的新機柜里，在必須變動的情況下，盡量安排在電纜來源方向的新機柜里，以盡量減少或避免電纜長度不夠造成的改造工作量。原來在機柜下排的卡件仍放在新機柜的下排，或者布置在電纜來源方向的機柜中。對于少量長度不夠的原電纜，增加中間接線端子轉接。同一電纜中的信號盡量分配在同一卡件，或者同一分支，避免同一電纜里不同信號的分叉使用。

3.制訂合理實施方案，要求施工隊責任到人，提高工作效率，縮短施工工期。拆接線是工作量最大工序，正確的拆接線方法是提高效率，保證工期的關鍵。停機前按接線圖打好號頭，拆下的每根信號線的線芯號頭上有原機柜接線位置，新機柜接線位置。拆下的電纜標簽上要有原電纜編號、原機柜號、新機柜號、卡件號，電纜下撤時在同一新機柜的電纜捆在一起下撤電纜夾層。這樣保證在新機柜安裝完成后能迅速準確地回抽到位，也便于迅速準確定位新的接線位置。臨時電纜標簽可以使用塑料帶，防止在下撤及回抽過程中磨損，在工作過程中為了更好地保護已套號頭的線芯，對拆下的電纜在回抽前用透明膠帶包覆在號頭上；同時在電纜外表面上粘貼該電纜新機柜號的電纜標簽。這些具體工作會大大提高工作效率。

(二)實施階段。

1.設計人員與業主應密切配合。大量老設備裝置的改造及設計，需要通過熟悉設備、有生產經驗的業主人員提供現場情況，包括現場對線，校線，現場設備單體調試。施工方案、技術措施是保證施工進度和質量的關鍵。業主監督外包施工單位嚴格按照文件包及工序卡進行施工，該停工待檢的地方，必須停工待檢，驗收通過才能進行下一步工序，若返工修改，勢必會影響工程進度。

2.推行項目工序負責制，改造的各個工序具體到人。例如機柜盤臺的拆除、安裝有個工序負責人；施工人員要和甲方人員對接，清楚全部施工的工作量，在準備過程中，一些施工中的工作也可以提前完成。例如新機柜的底座預制，確定施工中需要拆除更換的機柜，清楚新換機柜的尺寸，按照設計圖紙確定各個卡件柜、電源柜、端子柜的拆除及安裝順序；拆線工作可以說是整個DCS改造成敗的關鍵工序。拆線工作一定要按事先制訂好的方案，工序來執行，所以一定要安排接線人員提前進入現場，熟悉接線圖紙，施工方案、工藝、工序卡。拆線時做清晰明顯的標記后，接線就事半倍了，接線的時候也要有一兩個對整個儀表點清楚的人負責，最好由這個人來安排其他接線人員的工作，把任務分散開，接線人員必須是技術好、有責任心、細心的人員，因為整個DCS改造的質量要集中在接線這一個環節體現。

3.制訂網絡進度圖，確保工程有序可控進行。確定網絡進度圖的關鍵節點，主要控制拆線、機柜拆除、機柜安裝、接線、校線、單體調試、分步調試、聯鎖試驗等關鍵節點的完成時間。

4.不停公用系統進行公用系統更換。公用系統主要的電氣設備，涉及到變壓器，開關等設備，在檢修期間需要帶電，采取切至就地操作方式進行機柜拆除安裝及接線工作。

(三)調試階段。

1.制訂測點傳動試驗表、單體調試驗表、分步聯鎖試驗表。在DCS送電后，應對每個模塊的每一個通道進行檢查，從現場加信號，觀察DCS操作員站畫面上的顯示正確即可，不同的模塊采用不同的信號進行測試，如果顯示不正確再繼續調試。測點傳動，必須在設備停電不會誤動的情況下進行。單體調試必須在機務已完工，機務工作票已結票后進行，熱控重新辦理工作票，送電進行單體調試。分步調試，要在整個分系統現場設備檢修完成已結票的基礎上進行。整個調試過程中，必須牢記安全是第一位，避免誤啟、誤停造成人身傷害和設備損壞。調試過程中發現問題并進行修改的，要填寫修改記錄，以備查詢。調試過程中出現的比較大的問題，多方商量分析解決。

2.業主與DCS廠家專人一對一配合進行組態調試。業主根據系統(MCS、FSSS、SCS、DEH)分別安排負責人與DCS廠家及調試隊進行協調及聯絡，負責整個子系統從測點傳動，單體調試，分步調試。這樣能保證調試連貫性，清楚調試發現的邏輯設計問題及現場設備問題，這樣能保證峻工圖的正確性，也為業主后期維護積累下豐富經驗。

表1 機組主要被參數動態靜態品質指標

三、DCS系統一體化改造效果

DCS系統一體化改造結果如下：第一，優化溫度保護聯鎖保護邏輯，改造前，送、引、一次風機等軸溫保護采用單點保護信號，溫度信號超過定值時直接觸發保護動作。改造后采用三取二保護邏輯，并增加速率判斷和測點質量判斷，提高了保護的可靠性。第二，采用全新的協調、主汽壓力等自動控制系統控制策略，使機組的負荷響應速率優于電網考核要求，提高整體的控制品質。第三，DEH伺服卡采用冗余控制，提高了DEH的可靠性。對控制邏輯進行優化，解決不能進行閥門試驗問題。第四，提高了自動化水平，實現了集中控制。改造后，實現了機、電、爐、脫硫、除塵一體化監控，減少了運行人員數量和運行人員勞動強度，達到減員增效的目的。

四、結語

#5#6機組的DCS改造，實現了主機組、脫硫、除灰、石膏廢水等的DCS一體化，徹底實現了單元機組的一體化集中監控，減少了運行人員的工作量，也降低了人為誤操作的可能性。主汽壓力、給水、主汽溫、AGC性能得到大幅提升。此類改造方案對同類機組的改造具有指導意義。