DCS＼DEH系統(tǒng)升級改造研究

謝增

（山西兆豐鋁電有限責(zé)任公司自備電廠，山西陽泉045209）

自備電廠2＃機組DCS、DEH控制系統(tǒng)原系統(tǒng)在現(xiàn)場已運行多年，存在部分模件已停止生產(chǎn)。新生產(chǎn)的工控機與舊系統(tǒng)兼容性差、廠家熟悉舊系統(tǒng)的技術(shù)人員變少，對舊系統(tǒng)技術(shù)支持能力變?nèi)酰磁渲冒踩珜徲嫼腿肭值葐栴}。為保證機組安全可靠運行，有必要對2＃機組DCS／DEH系統(tǒng)進行升級改造。自備電廠2＃機組DCS、DEH系統(tǒng)改造后，提升了電廠控制系統(tǒng)運行的可靠性，優(yōu)化了設(shè)備的控制邏輯，使得運行人員和維護人員對系統(tǒng)的操作和維護更加方便簡單。同時也解決了DCSDEH系統(tǒng)的備品備件問題，可以有效避免因DCSDEH系統(tǒng)不穩(wěn)定造成的降出力運行和非計劃停運及設(shè)備損壞事故的發(fā)生。改造完成后，達到了預(yù)期的效果和目的。

1 DCS／DEH系統(tǒng)改造前的狀況和改造的必要性

1．1 2＃機組DCS系統(tǒng)改造前的狀況

自備電廠2＃機組由2005年投產(chǎn)的135MW火電機組，熱工控制系統(tǒng)DCS、DEH采用EDPFNT的分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)共有15對DPU控制器，配置有1臺工程師站、2臺歷史站，7臺操作員站、4臺網(wǎng)絡(luò)交換機。系統(tǒng)包含F(xiàn)SSS系統(tǒng)、SCS系統(tǒng)、MCS系統(tǒng)、DEH系統(tǒng)，采用2004年生產(chǎn)的控制產(chǎn)品［1］。

1．2 DCS／DEH 改造的必要性

DCS／DEH系統(tǒng)采用EDPF－NT模件，自2005年至今已連續(xù)運行15年，由于特殊性一直帶電運行，只有在機組檢修的時候?qū)ζ淝寤摇Ｔ诮诔霈F(xiàn)大批量的損壞，故障率很高，給機組穩(wěn)定運行帶來了極大的安全隱患。且在近15年間改造項目繁多，增加的邏輯和測點通道繁多，多個DPU的負(fù)荷率也達到了近50%，遠遠大于設(shè)計的20%，DEH柜的負(fù)荷率更達到了89%，也不符合國家防止電力系統(tǒng)重大事故的25項反措的要求。

采購備件方面的考慮:長周期運行導(dǎo)致的元器件老化，故障高，影響機組正常運行。原有的DPU控制器部分已停產(chǎn)，發(fā)生故障是無法處理。且新生產(chǎn)的工控機與舊系統(tǒng)兼容性差。控制器故障將會造成一個系統(tǒng)的設(shè)備失控，機組存在重大安全隱患。網(wǎng)絡(luò)交換機老舊，無防火墻，不能確保長時間正常工作。

廠家熟悉舊系統(tǒng)的技術(shù)人員變少，對舊系統(tǒng)技術(shù)支持能力變?nèi)醯葐栴}，原系統(tǒng)組態(tài)在DOS下進行，有些內(nèi)部參數(shù)無法讀取，組態(tài)不能一目了然。

DCS系統(tǒng)共使用10臺工控機，包括歷史站和工程師站。自2005年投產(chǎn)以來，工控機就沒有停止過運行，只能在停機期間對工控機進行一次清掃，由于運行時間過長部分工控機硬件頻繁出現(xiàn)故障，顯示器圖像發(fā)暗不清晰給操作人員帶來不便，也給機組帶來很大安全隱患。在之前都是報配件來維修工控機，外委修理顯示器。但是由于年限較長，現(xiàn)有工控機主板也已經(jīng)停止生產(chǎn)，市場上已經(jīng)無法采購。而新主板和原有的CPU、內(nèi)存不能兼容。

綜上所述建議采用現(xiàn)有DCS／DEH系統(tǒng)最新設(shè)備來完成機組DCS／DEH系統(tǒng)的改造，由原來的EDPF－NT系統(tǒng)升級為新的 EDPF－NT＋系統(tǒng)。

2 工程改造的范圍和具體實施

2．1 硬件方面

原機柜保留，絕大部分模件保留，保持電纜接線位置不改變。更換DPUⅢ控制器合計15對，且由于新的DPUⅢ控制器不能和部分老舊模件通訊，對VC模件、SD模件、AO模件、COM卡模件進行了更換。將原有的DPUⅡ模件更換為性能更好、可靠性更高的DPUⅢ型模件，更換現(xiàn)有4臺網(wǎng)絡(luò)交換機為國產(chǎn)帶防火墻工業(yè)交換機，保證了交換機通訊安全性，為適應(yīng)新DPU通訊更換交換機與DPU及工控機連接的通訊網(wǎng)線為超六類工業(yè)級鎧裝網(wǎng)線，更換DCS／DEH控制柜內(nèi)的電源開關(guān)為框架式的一體化電源模塊，保證了DCS／DEH柜電源穩(wěn)定性更便于進行系統(tǒng)電源畫面監(jiān)視。

2．2 軟件方面

2．2．1 控制器及上位機

控制器及10臺上位機安裝目前主推的EDPF NT＋版本，將工控機操作系統(tǒng)升級為windows7。

2．2．2 數(shù)據(jù)庫和邏輯組態(tài)

原有的點名以及點信息不變的情況下，按照NT＋系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫格式和要求重新生成數(shù)據(jù)庫并下載，控制邏輯以目前機組實際控制邏輯為本，進行邏輯組態(tài)，對每個DPU站，重新繪制邏輯圖，將原有DCS／DEH系統(tǒng)的LOOP，LADDER以及TEXT算法用更加方便的圖形化工具進行繪制，最終生成NT＋系統(tǒng)需要的SAMA圖。操作畫面盡量保持原控制運行操作界面基本不變，適應(yīng)運行習(xí)慣。

設(shè)備安裝完成后先對系統(tǒng)上電，所有模件工作正常。對DPU組態(tài)進行檢查和核對，對所有組態(tài)進行優(yōu)化，尤其是操作畫面優(yōu)化，有些修改20多次，以達到最優(yōu)控制的目的［2］。

組態(tài)完成后，進入整體調(diào)試和實驗階段。首先對所有的模擬量通道進行測試和A／D轉(zhuǎn)換校對以保證模擬量輸入、輸出轉(zhuǎn)換精度和測量量程準(zhǔn)確、開關(guān)量通斷正常、測試合格。其次進行了所有SCS、MCS、FSSS、DEH系統(tǒng)的模擬實驗:包括測量信號、遠控指令、執(zhí)行機構(gòu)調(diào)試，系統(tǒng)手動控制、自動控制、聯(lián)鎖控制和保護等等，均正常。

系統(tǒng)改造完成后進行首次啟機、達到了一次點火成功、一次沖轉(zhuǎn)成功、一次并網(wǎng)成功，啟動帶滿負(fù)荷后保護投入率100%。

3 工程改造的遇到問題和改進

3．1 高調(diào)門升級曲線問題

在進行DEH邏輯發(fā)現(xiàn)原有的DEH系統(tǒng)邏輯中閥門控制的流量曲線為一條線性直線并未按照閥門實際進行進行修正，隨即對針對高調(diào)門現(xiàn)場運行情況進行了閥門曲線的重新設(shè)計，使得高調(diào)門動作更加平穩(wěn)。

3．2 系統(tǒng)調(diào)試和優(yōu)化

組態(tài)是按原控制策略完成的部分系統(tǒng)控制進行了修改:增加了鍋爐熱態(tài)啟動的操作員復(fù)位按鈕，使得熱態(tài)啟動后無需熱工人員強制復(fù)位，運行人員在操作員站即可及時進行操作。電氣II段倒切時增加了出口閉鎖功能，電門調(diào)門畫面增加了手動設(shè)置目標(biāo)值功能等對過去的控制方案在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化。

3．3 DEH系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速信號問題

原有的DEH系統(tǒng)轉(zhuǎn)速信號除了DEH超速信號跳閘外，2＃機組汽輪機DEH轉(zhuǎn)速在機組并網(wǎng)后，實際轉(zhuǎn)速正常，但如果有兩路轉(zhuǎn)速信號同時下降至2850轉(zhuǎn)／分。發(fā)出報警兩路轉(zhuǎn)速不可靠，會造成機組DEH轉(zhuǎn)速故障跳閘，2＃機組汽輪機并網(wǎng)后就出現(xiàn)過該問題，經(jīng)論證，該保護在這機組啟動過程中起作用，通過本次改造對汽輪機轉(zhuǎn)速邏輯進行了優(yōu)化。

將汽輪機轉(zhuǎn)速兩路轉(zhuǎn)速不可靠值應(yīng)用于機組汽輪機啟動階段，在升速中入如果出現(xiàn)兩路轉(zhuǎn)速不可靠，會聯(lián)鎖汽輪機跳閘，而在機組啟動3000轉(zhuǎn)／分定速并網(wǎng)后，三路轉(zhuǎn)速只在升高至DEH超速定值后動作，在出現(xiàn)故障情況下報警兩路轉(zhuǎn)速不可靠不會出現(xiàn)汽輪機跳閘。

過上述方案的實施，消除了保護邏輯設(shè)計上的不足和問題，保證了保護系統(tǒng)的安全、可靠性。經(jīng)過改進后，機組安全穩(wěn)定運行可靠性大大提高。

4 工程改造前后對比分析、效果評價

對于運行人的操作和檢修人員的維護更加便利，新系統(tǒng)的操作和處理問題更加簡便。原有DCS／DEH系統(tǒng)改造更換的部分設(shè)備可為其它兩臺機組的DCS系統(tǒng)做備件，緩解目前運行系統(tǒng)配件無法更換和購置的壓力，解決DCS系統(tǒng)目前存在的安全隱患，可以解決DCS／DEH系統(tǒng)操作員站、工程師站、歷史站主機電子元件老化造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，消除了內(nèi)在隱患，DPU的負(fù)荷率由原來的40%降為5%，改造前后的效果對比，可通過表1對比表對照改造的效果，通過對比可見2＃機組DCS／DEH系統(tǒng)改造取得的經(jīng)濟效益是可觀的，大大提高了2＃機組的設(shè)備健康水平，使安全生產(chǎn)有了更可靠的保證，是值得推廣的技術(shù)改造形式。

表1 改造前后效果對比表

5 結(jié)束語

機組DCS／DEH系統(tǒng)有改造的必要性和可行性，機組DCS／DEH系統(tǒng)改造后，可以保證系統(tǒng)安全可靠運行，同時也解決了另外兩臺機組的備品備件的問題，可以有效避免因單網(wǎng)DCS系統(tǒng)不穩(wěn)定造成的降出力運行和非計劃停運及設(shè)備損壞事故的發(fā)生。