河曲電廠#1機(jī)組及公用DCS系統(tǒng)國產(chǎn)化改造方案概述

包 婕，楊春生

(國家能源集團(tuán)山西魯能河曲發(fā)電有限公司，山西 忻州 036500)

1 山西魯能河曲發(fā)電有限公司#1機(jī)組及DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

山西魯能河曲發(fā)電有限公司#1機(jī)組及公用DCS系統(tǒng)設(shè)備采用西門子TELEPERM XP分散控制系統(tǒng)(DCS)，DEH控制系統(tǒng)采用日本日立公司的HIACS-5000M系統(tǒng)，MEH系統(tǒng)采用西門子S7-400系列PLC搭建。

目前#1機(jī)組DCS系統(tǒng)使用9 500點(diǎn)，公用DCS系統(tǒng)使用800點(diǎn)。鍋爐控制器8對(duì)、汽機(jī)控制器5對(duì)、機(jī)組公用控制器2對(duì)、DEH控制器2對(duì)、小機(jī)MEH控制器共2對(duì)?？刂乒瘢哄仩t9面、汽機(jī)11面(含DEH、MEH、循泵房電子間)、公用2面；端子柜：鍋爐13面(含1面等離子點(diǎn)火)、汽機(jī)7面、公用1面；繼電器柜：鍋爐10面、汽機(jī)9面、公用1面；電源柜：鍋爐2面、汽機(jī)1面、公用1面。DEH控制系統(tǒng)硬件配置主要由以下幾部分組成(單臺(tái)機(jī))：控制柜(2個(gè))、繼電器柜(1個(gè))電源分配系統(tǒng)(1套)、H-5000M模板、OIS操作員接口站(1臺(tái))、EWS工程師站(1臺(tái))、HIST歷史數(shù)據(jù)站(1臺(tái))、通信接口裝置(3套)、GPS接口裝置等。DEH系統(tǒng)每臺(tái)機(jī)使用800點(diǎn)。MEH控制系統(tǒng)指令及反饋由硬接線連接至TXP系統(tǒng)，兩臺(tái)小機(jī)控制系統(tǒng)安裝一套上位機(jī)，進(jìn)行邏輯修改及下裝。每臺(tái)機(jī)MEH系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)為200點(diǎn)。

#1機(jī)組及公用DCS系統(tǒng)投運(yùn)至今已連續(xù)運(yùn)行15年，設(shè)備逐步老化,運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)主控制器、通訊卡件、I/O卡件故障報(bào)警信息；工程師站和操作員站經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，部分控制器負(fù)荷率超標(biāo)，違反25項(xiàng)反措要求，存在較大的安全隱患。為徹底解決#1、#2機(jī)組及公用DCS系統(tǒng)目前存在的安全隱患，提高設(shè)備的可靠性，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)行DCS系統(tǒng)國產(chǎn)化改造，采用北京國電智深控制技術(shù)有限公司EDPF-NT+系統(tǒng)。改造后的DCS是以電廠安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)的分散控制系統(tǒng)，它緊密結(jié)合電廠的實(shí)際生產(chǎn)過程，以功能及被控設(shè)備為對(duì)象，經(jīng)分層及分布的軟硬件設(shè)計(jì)，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)格式以及人機(jī)接口來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的控制及運(yùn)行策略。實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組爐、機(jī)、電集中控制，完成單元機(jī)組主輔機(jī)及系統(tǒng)的檢測(cè)、控制、報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)、診斷、機(jī)組啟/停、正常運(yùn)行操作、事故處理和操作指導(dǎo)等功能。

2 國產(chǎn)化改造方案

2.1 舊邏輯翻譯，畫面組態(tài)

DCS西門子TXP、DEH、MEH系統(tǒng)邏輯、畫面?zhèn)浞莶⒖截悾珽DPF-NT+系統(tǒng)按照原邏輯功能翻譯，原畫面組圖。DCS系統(tǒng)I/O清冊(cè)核對(duì)整定，原TXP系統(tǒng)DCM功能塊邏輯將指令、故障、反饋集成為一個(gè)通道，EDPF-NT+系統(tǒng)需將測(cè)點(diǎn)按類型DO/DI拆分、細(xì)化。

2.2 舊控制機(jī)柜及機(jī)柜內(nèi)設(shè)備拆除

原DCS系統(tǒng)控制機(jī)柜內(nèi)電源、DPU、I/O卡件及其端子硬接線拆除，端子硬接線的拆除過程中需要對(duì)信號(hào)端子進(jìn)行核對(duì)。拆除原TXP系統(tǒng)DCM通道接線時(shí)，需將測(cè)點(diǎn)按類型DO/DI拆分、細(xì)化，標(biāo)記清晰，以便EDPF-NT+系統(tǒng)接線。拆除原TXP系統(tǒng)RTD/TC信號(hào)時(shí)，注意RTD為4線制，RTD/TC共用卡件時(shí)標(biāo)記清晰，以便EDPF-NT+系統(tǒng)接線區(qū)分。原有機(jī)柜的防火水泥會(huì)在改造過程中破壞，工程結(jié)束時(shí)進(jìn)行復(fù)原。

2.3 EDPF-NT+系統(tǒng)設(shè)備的搬運(yùn)、安裝

本次國產(chǎn)化改造中需拆除舊機(jī)柜66面，新裝機(jī)柜53面，拆除舊DPU16對(duì)，安裝EDPF-NT+系統(tǒng)DPU31對(duì)，并重新制作槽鋼，進(jìn)行固定安裝。

2.4 電纜敷設(shè)，對(duì)號(hào)，接線

按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行舊機(jī)柜中舊電纜的核對(duì)整理、延長(zhǎng)處理、加裝端子號(hào)管、轉(zhuǎn)接端子排接線等工作。控制信號(hào)總量約15 000個(gè)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)須按照接線清冊(cè)逐一核對(duì)信號(hào)電纜標(biāo)頭，打印統(tǒng)一格式的端子號(hào)，接線正確率應(yīng)達(dá)到99.9%以上。上述端子接線及電纜布置的工藝要求美觀、整齊，整體要求不低于現(xiàn)場(chǎng)原有接線標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 性能指標(biāo)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

拆除過程中所有舊卡件、舊電纜、舊設(shè)備需回收使用，不能破壞。設(shè)備拆除前需首先進(jìn)行拍照記錄，電纜上的端子號(hào)管必須保持完整和清晰，不能有遺失或污損。新系統(tǒng)設(shè)備的搬運(yùn)、安裝，機(jī)柜安裝于底座后牢固可靠，底座通過螺栓與機(jī)柜連接，固定機(jī)柜時(shí)需做好絕緣隔離措施。電纜安裝、對(duì)號(hào)、接線嚴(yán)格按照招標(biāo)方圖紙進(jìn)行舊機(jī)柜中舊電纜的核對(duì)整理，禁止隨意改變接線位置或接線方式。對(duì)于需要延長(zhǎng)處理的線纜，加裝接線端子處理。

2.6 EDPF-NT+系統(tǒng)上電調(diào)試

EDPF-NT+系統(tǒng)上電后，DPU、I/O卡件等設(shè)備狀態(tài)正常，信號(hào)傳動(dòng)正常，性能測(cè)試合格，各項(xiàng)聯(lián)鎖試驗(yàn)動(dòng)作正常，符合驗(yàn)收規(guī)程要求。

3 試驗(yàn)及驗(yàn)收

試驗(yàn)項(xiàng)目按照《DL/T659火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)在線驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》要求進(jìn)行：DCS的中央處理單元(CPU)負(fù)荷率、通信負(fù)荷率的測(cè)試、DCS系統(tǒng)接地測(cè)試、功能測(cè)試、性能測(cè)試、抗干擾測(cè)試。

功能測(cè)試包括：輸入和輸出功能的檢查、人機(jī)接口功能的檢查、顯示功能的檢查、打印和制表功能的檢查、事件順序記錄和事故追憶功能的檢查、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的檢查、機(jī)組安全保證功能的檢查、輸入/輸出(I/O)通道冗余功能的測(cè)試、DCS與遠(yuǎn)程I/O和現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口的測(cè)試檢查、DCS與其他控制系統(tǒng)之間的通信接口測(cè)試檢查、DCS與SIS系統(tǒng)的通信接口測(cè)試檢查、全球定位系統(tǒng)(GPS)功能的檢查、DAS系統(tǒng)性能計(jì)算的檢查。

性能測(cè)試包括：系統(tǒng)容錯(cuò)(冗余)能力的測(cè)試、供電系統(tǒng)切換功能的測(cè)試、模件可維護(hù)性的測(cè)試、系統(tǒng)的重置能力的測(cè)試、系統(tǒng)儲(chǔ)備容量的測(cè)試、輸入輸出點(diǎn)接入率和完好率的統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的測(cè)試、系統(tǒng)各部件的負(fù)荷測(cè)試、時(shí)鐘同步精度的測(cè)試。

試驗(yàn)項(xiàng)目按照《DL/T655火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》要求進(jìn)行：重要輔機(jī)啟停跳閘邏輯測(cè)試、MFT、RB及機(jī)爐電大聯(lián)鎖試驗(yàn)。

試驗(yàn)項(xiàng)目按照《DL/T658火力發(fā)電廠開關(guān)量控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》要求進(jìn)行：開關(guān)量控制系統(tǒng)的全部功能，即正常啟、停、備用，聯(lián)鎖、保護(hù)動(dòng)作，報(bào)警、首出，狀態(tài)顯示等。

試驗(yàn)項(xiàng)目按照《DL/T657火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》要求進(jìn)行：控制方式無擾動(dòng)切換、偏差報(bào)警功能、方向性閉鎖保護(hù)功能、超馳控制保護(hù)功能的測(cè)試、CCS負(fù)荷變動(dòng)試驗(yàn)、MCS性能測(cè)試、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)AGC負(fù)荷跟隨試驗(yàn)、RB試驗(yàn)、一次調(diào)頻試驗(yàn)。

根據(jù)《DLT656-2006火力發(fā)電廠汽輪機(jī)控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》《QGDW-669-2011一次調(diào)頻試驗(yàn)導(dǎo)則》進(jìn)行以下試驗(yàn)：轉(zhuǎn)速控制功能測(cè)試、負(fù)荷控制功能測(cè)試、閥門管理和閥門在線試驗(yàn)功能測(cè)試、汽輪機(jī)自啟動(dòng)功能測(cè)試、機(jī)組保護(hù)控制功能測(cè)試。

根據(jù)《DLT711-1999汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)試驗(yàn)導(dǎo)則》《GBT31461-2015火力發(fā)電機(jī)組快速減負(fù)荷控制技術(shù)導(dǎo)則》進(jìn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性試驗(yàn)。

4 結(jié)束語

#1機(jī)組A級(jí)檢修時(shí)進(jìn)行#1機(jī)組及公用DCS系統(tǒng)國產(chǎn)化改造項(xiàng)目，前期準(zhǔn)備工作充分，三措兩案內(nèi)容全面，施工期間嚴(yán)格按照施工方案施工，EDPF-NT+系統(tǒng)上電調(diào)試按照規(guī)程要求進(jìn)行性能試驗(yàn)。河曲電廠#1機(jī)組及公用DCS系統(tǒng)國產(chǎn)化改造順利進(jìn)行。