華能珞璜電廠二期DCS改造

1、華能珞璜電廠二期dcs改造摘要：本文針對珞璜電廠二期dcs改造的技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)行了系統(tǒng)分析，對各系統(tǒng)改造情況逐層描述，為相應(yīng)機(jī)組改造施工提供了一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。一、工程背景 華能重慶珞璜電廠總裝機(jī)容量2640mw，為西部最大火力發(fā)電廠。其中二期工程3#、4#機(jī)組裝機(jī)為2360mw， 采用法國cegelec公司提供的分散控制系統(tǒng)alspa p320作為機(jī)組的主要控制系統(tǒng)和主要監(jiān)視系統(tǒng)，alspa p320包括數(shù)據(jù)采集das，閉環(huán)控制ccs，順序控制scs，爐膛安全系統(tǒng)bms等主要功能。此外，汽機(jī)控制系統(tǒng)采用法國gec alstom stg公司提供的microrec控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系

2、統(tǒng)的功能。 機(jī)組投運(yùn)十年來，隨著部分就地設(shè)備升級改造，急需機(jī)組控制系統(tǒng)能升級擴(kuò)能，但p320系統(tǒng)卻因?yàn)閿U(kuò)展性不強(qiáng)等原因，不能滿足機(jī)組開放式升級擴(kuò)展需求。加之p320系統(tǒng)控制卡件老化嚴(yán)重，備品備件購置困難等一系列原因。為便于全廠統(tǒng)一管理，保障機(jī)組安全，減輕人員運(yùn)行維護(hù)負(fù)擔(dān)，決定對二期dcs進(jìn)行統(tǒng)一改造。二、系統(tǒng)概述 二期dcs改造選用美國西屋公司的ovation控制系統(tǒng)。它的最大特點(diǎn)是，ovation采用了真正的開放式計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)均采用冗余方式連接,控制器及電源等冗余配置,控制系統(tǒng)內(nèi)任一組件發(fā)生故障,均不會影響到整個系統(tǒng)工作。ovation具有豐富的算法模塊及應(yīng)用軟件，采用相關(guān)數(shù)據(jù)庫技術(shù)

3、以及與當(dāng)今流行軟件設(shè)計(jì)接軌的 powertools工具使組態(tài)更加方便,它易于組態(tài)、易于擴(kuò)展、易于使用。ovation也提供有全面的數(shù)據(jù)監(jiān)控功能，及歷史數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)趨勢信息，人機(jī)界面更加友好,可以為機(jī)組提供良好的運(yùn)行控制。 ovation集中完成das、scs、fsss、mcs、ecs、deh、ets、meh等功能，兩臺單元機(jī)組的控制分別由兩套dcs實(shí)現(xiàn)，公用系統(tǒng)（循環(huán)水泵房、燃油泵房、空壓機(jī)、公用廠用電系統(tǒng)、網(wǎng)控系統(tǒng)等）的控制由dcs公用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（其中在循環(huán)水泵房、網(wǎng)控樓和燃油泵房燃油輸送系統(tǒng)還分別設(shè)置了遠(yuǎn)程i/o機(jī)柜），dcs公用系統(tǒng)分別連入兩臺單元機(jī)組dcs網(wǎng)絡(luò)。 單元機(jī)組系統(tǒng)包括12臺工作

4、站，即7臺操作員站（其中1臺為大屏幕操作站）、1臺服務(wù)器/工程師站、1臺歷史站、1臺opc服務(wù)器、1臺sis通訊管理站，包括18個控制器柜、11個擴(kuò)展柜、1個繼電器柜、1個mft跳閘柜、2個電源柜、1個交換機(jī)柜以及保留機(jī)柜5個。 公用系統(tǒng)包括:1臺電氣操作員站,3個控制器柜、2個擴(kuò)展柜、2個遠(yuǎn)程柜、2個電源柜、1個交換機(jī)柜。 單元機(jī)組除汽包水位crt和爐膛火焰crt外，輔盤上只保留有的少量常規(guī)數(shù)顯表計(jì)及光字牌，同時增加兩臺大屏幕。作為后備手操，操作臺及立盤還保留有鍋爐mft、汽機(jī)打閘、小機(jī)打閘、發(fā)變組緊急打閘及汽機(jī)重要油泵硬啟動按鈕等。三、dcs系統(tǒng)改造3.1 電源及接地系統(tǒng) 由電氣來的ups

5、 220v ac電源分別進(jìn)入dcs的 2個電源分配柜，再由a，b電源柜各分配一路電源至各控制器柜，實(shí)現(xiàn)電源冗余配置。各控制器柜電源模塊具有保護(hù)報警功能，電源模塊輸出的24vdc用于模擬量回路供電及輸出繼電器的線圈回路驅(qū)動，輸出的48vdc用于開關(guān)量回路信號的查詢電壓。此外，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備特點(diǎn)，由電氣直流室來的外供48vdc電源連接至相應(yīng)機(jī)柜母排，再由母排并接分配出外供48vdc電源到每個輸出doc卡對應(yīng)的空氣開關(guān)，空開配供的48vdc電源經(jīng)回路串接后，直接驅(qū)動現(xiàn)場電磁閥等設(shè)備。這樣就實(shí)現(xiàn)了各個doc卡之間48vdc驅(qū)動電源的相互隔離，減少了單個回路跳閘時引起的事故波及擴(kuò)大。考慮到設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況

6、，對除氧器水位主調(diào)電磁閥、給水及爐水泵事故冷卻閥三個電磁閥驅(qū)動回路，還進(jìn)行了外供48vdc單獨(dú)空開配電輸出。對每個外供48vdc母排回路，每個數(shù)字輸出doc卡空開回路，均設(shè)計(jì)配有監(jiān)控繼電器和輔助接點(diǎn)，以提供出相應(yīng)的48vdc電源有效信號。 根據(jù)系統(tǒng)要求，機(jī)柜單點(diǎn)對地電阻要求小于1。該套dcs系統(tǒng)只有一個統(tǒng)一的公用地，即電氣地。電氣地可區(qū)分為dc com 和ac com，即直流地和交流地。ac com用于外部弱信號的屏蔽地，如：熱偶、熱阻、電流信號等，ac com 為故障電流和高頻噪聲提供了一個低阻抗的排泄通道，使設(shè)備外殼與地處于等電位。而dc com則作為內(nèi)供48vdc、24vdc等直流電源的

7、公共地負(fù)端，它為系統(tǒng)的數(shù)字式過程控制建立了一個零電位參考點(diǎn)，同時它也可以有效地消除高頻噪聲。實(shí)際上，dc com和ac com在dcs控制器柜內(nèi)已相互連通。而在各系統(tǒng)控制器柜和擴(kuò)展柜之間，dc com采用星形接法而互連，采用這種連接方法可以避免連接線中間某一環(huán)節(jié)脫落而造成全系統(tǒng)癱瘓；而ac com由于只作為屏蔽地，故其連接方式設(shè)計(jì)為盤間串連即可。3.2 tsi系統(tǒng)改造 tsi系統(tǒng)原選用美國bently公司的成套產(chǎn)品。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)統(tǒng)一選用菲立浦mms6000系列產(chǎn)品，同時對機(jī)柜卡件及現(xiàn)場tsi測量探頭進(jìn)行改造及更換。 1）轉(zhuǎn)速測量裝置，原為3只測速式發(fā)電機(jī)，現(xiàn)全部予以拆除更換。統(tǒng)一更換為8只

8、磁阻式轉(zhuǎn)速探頭pr9376，其中的3只轉(zhuǎn)速探頭用于tsi超速保護(hù)，3只探頭用于deh轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)信號，1只探頭用于零轉(zhuǎn)速啟停盤車，1只探頭用于機(jī)頭轉(zhuǎn)速表顯示。 2）軸向位移裝置，原為單只渦流探頭測量。為保證機(jī)組安全，現(xiàn)更換為三只渦流探頭測量，探頭型號為pr6423，三測量通道對現(xiàn)場軸向位移信號進(jìn)行處理后，通過硬回路進(jìn)行3選2邏輯連接，其輸出硬接點(diǎn)直接遮斷汽機(jī)。 3）原配的tsi系統(tǒng)其軸振信號只有y方向軸承振動。這次改造在就地新加裝了x方向軸振動探頭，探頭型號為pr6423，其模擬量輸出值可直接送到das系統(tǒng)顯示分析報警。這樣就可以對任何一個汽機(jī)軸瓦實(shí)現(xiàn)x-y方向軸振及瓦振的在線監(jiān)測，滿足了機(jī)組全頻

9、分析的需要。 4）根據(jù)改造方案，對其它的脹差探頭（3套），鍵相探頭（1套），振動探頭（16套），偏心探頭（1套）均進(jìn)行了更換。對現(xiàn)場轉(zhuǎn)接端子箱、探頭安裝支架、探頭位移轉(zhuǎn)換裝置等也一并進(jìn)行了部分更換，并對部分轉(zhuǎn)速電纜等進(jìn)行了重新敷設(shè)。3.3 deh系統(tǒng) 珞璜電廠二期的deh系統(tǒng)包括opc、btc、atc、tsi、ets、vmds等一系列功能。改造前的主汽機(jī)控制系統(tǒng)由以下幾部分組成： 1）gse001ar柜 即汽機(jī)保安柜，含ets，調(diào)門活動實(shí)驗(yàn)等功能。 2）gma001ar柜 即本體測量柜，含汽機(jī)本體的溫度壓力檢測點(diǎn)等。 3）gre001ar，gre002ar，gre003ar柜 即agc，調(diào)門控

10、制，機(jī)組并網(wǎng)升荷等功能。 這次dcs改造，已將其中的agc功能移至mcs，其余的系統(tǒng)準(zhǔn)備全部拆除，納入新deh。原deh控制件microrec的控制功能現(xiàn)由ovation控制系統(tǒng)一體實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)際模擬調(diào)整實(shí)驗(yàn)過程中，由于ovation公司提供的電液伺服驅(qū)動卡輸出的調(diào)節(jié)閥電/液驅(qū)動電流最大只能夠達(dá)到40ma左右，而原alstom公司成套所配套的汽機(jī)高、中壓調(diào)節(jié)閥的控制驅(qū)動電流需為 600ma左右，ovation配套的伺服卡件不能輸出達(dá)到如此高的電/液伺服驅(qū)動電流。考慮在新deh中再加入中間級驅(qū)動放大，因系統(tǒng)安全性不保障而放棄。最終的連接方案為：保留原有的rbp2調(diào)門定位控制柜不動，即電液控制系統(tǒng)

11、中的機(jī)械測量系統(tǒng)、閥位定位系統(tǒng)保留。改由dcs提供標(biāo)準(zhǔn)的電流驅(qū)動控制信號，經(jīng)硬接線到rbp2，由原rbp2系統(tǒng)負(fù)責(zé)成比例放大，再用于輸出以驅(qū)動汽機(jī)高、低壓調(diào)門。 原deh的部分重要壓力測量變送器均設(shè)計(jì)為單測量，根據(jù)改造要求，現(xiàn)統(tǒng)一增加為三測量。主要增加的參數(shù)有凝汽器真空、汽機(jī)潤滑油壓力、高壓缸排汽壓力、高壓缸第一級蒸汽壓力、汽機(jī)主汽門前蒸汽壓力、中壓缸下部進(jìn)汽壓力等。三測量點(diǎn)由邏輯進(jìn)行3取2后輸出，保證了重要參數(shù)測量的可靠性。 ets系統(tǒng)直接納入deh，而不是采用單獨(dú)的plc式的ets，ets的邏輯功能由deh一體實(shí)現(xiàn)，汽機(jī)主保護(hù)功能組態(tài)直觀、簡潔。盤內(nèi)電磁閥回路由兩個獨(dú)立的24vdc電源轉(zhuǎn)換

12、模塊供電，經(jīng)硬回路控制停機(jī)電磁閥，閥門活動實(shí)驗(yàn)電磁閥用24vdc電源由另一個電源轉(zhuǎn)換模塊單獨(dú)供電，保證了實(shí)驗(yàn)回路和控制回路的相對獨(dú)立。 3.4 順控及mcs系統(tǒng) 為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，與dcs改造配套進(jìn)行了凝結(jié)水泵變頻改造，凝泵變頻改造設(shè)備由北京利德華福電氣技術(shù)公司成套提供，主要包含變頻柜、協(xié)調(diào)控制柜等。其主控制器選用歐陸t2550，可方便用戶進(jìn)行現(xiàn)場組態(tài)和現(xiàn)場監(jiān)控。遠(yuǎn)方啟停調(diào)節(jié)及變頻反饋信號等通過硬接線連接，順控保護(hù)功能由dcs控制系統(tǒng)來一體實(shí)現(xiàn)。 風(fēng)機(jī)振動檢測此次選用的也是菲立浦的mms6000系統(tǒng)，同步對機(jī)柜卡件及現(xiàn)場測量元件進(jìn)行改造及更換。風(fēng)機(jī)振動測量，由集成的一體化模塊epro mms31

13、20及測量探頭pr9268構(gòu)成，送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)瓦振探頭原來只有單一x向測量，現(xiàn)全部增加y向瓦振測量，實(shí)現(xiàn)振動全頻譜監(jiān)測。乏氣風(fēng)機(jī)、排粉風(fēng)機(jī)原振動測量元件為振動開關(guān)，監(jiān)測不直觀，現(xiàn)取消振動開關(guān)后統(tǒng)一更換為pr9268速度傳感器。風(fēng)機(jī)振動柜輸出振動連續(xù)值用于das顯示，其繼電器輸出振動高信號用于風(fēng)機(jī)保護(hù)。 制粉優(yōu)化系統(tǒng)主要包括磨煤機(jī)噪音檢測裝置及相應(yīng)轉(zhuǎn)換放大控制器。噪音檢測裝置原一臺磨一套，現(xiàn)每臺磨組增加一套，實(shí)現(xiàn)了磨組噪音的前后側(cè)同步監(jiān)控，保證了給煤量、配風(fēng)比等的合理配置，使整個磨組的性能得以優(yōu)化提高。 為保護(hù)機(jī)組安全，減少誤動。對主蒸汽電動頭再增加了一個開完信號，保證其開完信號為 2

14、取2邏輯，以保證信號的準(zhǔn)確性。送風(fēng)機(jī)出口、一次風(fēng)機(jī)出口 、引風(fēng)機(jī)出口、空域器出口二次風(fēng)擋板、空預(yù)器煙氣擋板，除原內(nèi)部行程開關(guān)開完信號外，還單獨(dú)在外部擋板機(jī)械傳動連桿部分增加了一個開完信號，作為開信號的保護(hù)雙選信號。此外還對部分電動頭增加了閥門電氣有效信號等。 由于3#機(jī)組1#給水泵同步進(jìn)行了電泵改汽泵工作。故相應(yīng)dcs部分增加了伺服卡及l(fā)vdt閥位回路，增加了meh汽動給水泵控制系統(tǒng)。 為滿足全面監(jiān)控要求，還增加了部分測點(diǎn)的檢測。如除鹽水母管壓力、乏氣風(fēng)流量等。 對部分重要的模擬量參數(shù)，為防止信號干擾，還對其增加了信號隔離裝置。3.5 fsss系統(tǒng) 與此次dcs改造配套進(jìn)行的有小油槍節(jié)油改造項(xiàng)

15、目，其完成的微油燃燒功能將由dcs控制系統(tǒng)來一體實(shí)現(xiàn)。小油槍改造項(xiàng)目分c、g層，共4只油槍，就地配套安裝4套控制箱，小油槍火檢采用可見光火焰檢測。小油槍組硬回路功能由就地控制箱實(shí)現(xiàn)，dcs完成遠(yuǎn)方組控及投入保護(hù)邏輯等。 為監(jiān)控鍋爐爐膛溫度，系統(tǒng)原安裝有4只光電高溫計(jì)，此次改造增加4只，使鍋爐左右側(cè)墻各為4只，以滿足運(yùn)行對燃燒工況的全面監(jiān)控要求，以便實(shí)現(xiàn)鍋爐安全穩(wěn)定燃燒。 空預(yù)器轉(zhuǎn)速低信號，原就地只安裝有轉(zhuǎn)速接近開關(guān)一只，為保證該信號的有效性，現(xiàn)統(tǒng)一增加為兩只接近開關(guān)再2取2輸出，這樣可有效防止由于接近開關(guān)產(chǎn)生漏報、誤報而造成的空預(yù)器停車。此外，空預(yù)器支持軸承、導(dǎo)向軸承油溫是溫度開關(guān)，由于溫度開

16、關(guān)時延大，校驗(yàn)時誤差不易掌控，靈敏度差等原因，對這些油溫開關(guān)也同步進(jìn)行了熱偶改造。 原磨煤機(jī)低壓潤滑油溫度極高，磨組潤滑油箱溫度低等監(jiān)測點(diǎn)是3個溫度開關(guān)?，F(xiàn)將a、b磨的上述測點(diǎn)全部更改為熱電阻進(jìn)行檢測，再由軟邏輯實(shí)現(xiàn)油溫的高低限輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了油溫的全程連續(xù)檢測，保護(hù)了磨組安全。3.6 idas及一次元件改造 idas原采用alstom配供的冷端補(bǔ)償器，現(xiàn)場熱電偶經(jīng)補(bǔ)償箱后統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為4-20ma標(biāo)準(zhǔn)信號送到p320進(jìn)行顯示?，F(xiàn)根據(jù)改造要求，取消就地冷端補(bǔ)償器，改用上海電力學(xué)院生產(chǎn)的qd系列智能前端，鍋爐側(cè)布置有11個數(shù)據(jù)采集前端，汽機(jī)側(cè)布置有13個數(shù)據(jù)采集前端。鍋爐側(cè)數(shù)據(jù)采集前端用雙路雙絞通

17、訊線將11個前端并接，最后從爐側(cè)1#前端引出數(shù)據(jù)通訊線連到dcs 7#控制器相應(yīng)通訊卡件lc和dcs實(shí)現(xiàn)通訊。汽機(jī)側(cè)idas數(shù)據(jù)通訊線則連至dcs 9#控制器。對部分重要溫度測點(diǎn)，單臺機(jī)組共計(jì)131點(diǎn)，則采取直接從dcs敷設(shè)補(bǔ)償電纜到就地的方式實(shí)現(xiàn)溫度的直接監(jiān)視。 給水泵工作油出口油溫，原設(shè)計(jì)安裝的是georgin的溫度開關(guān)，在一次元件校驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)有3只溫度開關(guān)由于泵體振動原因已損壞，考慮到溫度開關(guān)的不可靠性，現(xiàn)將泵工作油溫度開關(guān)全部更換為熱電阻進(jìn)行監(jiān)測。 一次風(fēng)，二次風(fēng)測量裝置原為文丘里管和機(jī)翼。這次改造予以取消更換。同時對取樣管段進(jìn)行了直段改造，減小取樣阻力和取樣堵塞。提高了風(fēng)量測量可靠性。

18、 對部分調(diào)節(jié)擋板，原為機(jī)械式定位器，由于已運(yùn)行多年，定位器靈敏度大為降低，零點(diǎn)等需反復(fù)調(diào)節(jié)，容易發(fā)生閥位漂移。改造時部分定位器進(jìn)行了更換，統(tǒng)一改裝為智能abb定位器，保證了調(diào)節(jié)的靈活可靠性。 原現(xiàn)場基地式調(diào)節(jié)閥，密封油真空油箱油位調(diào)節(jié)閥、定冷水溫度調(diào)節(jié)閥、燃油霧化蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥、連排閥等，一并進(jìn)入dcs控制系統(tǒng)，取消了就地基地式調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)。 燃油流量計(jì)改造。將回油及進(jìn)油流量計(jì)更換為為愛默生質(zhì)量流量計(jì)，使燃油流量計(jì)量更加準(zhǔn)確可靠。3.7其它系統(tǒng)改造 二期循環(huán)泵房48vdc供電原采用柜內(nèi)雙路220vac經(jīng)ews600交直流轉(zhuǎn)換開關(guān)電源供電，輸出使用兩個二極管熱備用。48vdc經(jīng)do通道

19、輸出控制啟動繼電器，進(jìn)而驅(qū)動電磁閥等相關(guān)設(shè)備。由于機(jī)組直流室距泵房距離較遠(yuǎn)，48vdc不能直接由電纜供給，改造時考慮到電源轉(zhuǎn)換卡件出現(xiàn)故障的幾率大，電源可靠性不高，2008年曾因泵房48vdc電源丟失引起機(jī)組聯(lián)跳。為此對二期泵房48vdc電源進(jìn)行了改進(jìn)，控制輸出用的48vdc雙路還是通過電源轉(zhuǎn)換卡提供，但增加了一路09lcc48vdc（泵房直流盤）直接供電，三路電源用二極管隔離熱備用，同時接入48vdc有效狀態(tài)以便監(jiān)控。四、dcs改造施工的幾點(diǎn)體會4.1 本次dcs改造大量采用通訊卡件與輔助系統(tǒng)進(jìn)行連接。連接的系統(tǒng)包括部分電氣量、吹灰、爐管泄露、制粉優(yōu)化、idas、除灰等。輔助系統(tǒng)通過與通訊卡

20、lc模件連接，取消了相應(yīng)連接電纜，減少了電纜量，節(jié)約了成本。對遠(yuǎn)程i/o站，如循環(huán)水泵房、網(wǎng)控樓等，則通過光纜連接，光纜連接能確保遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)長距離傳輸?shù)目煽亢屯ㄓ嵥俾省?.2 對保留機(jī)柜，如高低旁柜、rbp2、制粉優(yōu)化柜、tdm等，其與dcs之間的數(shù)據(jù)連接全部采用硬接線，保證了控制信號的可靠性。此外還增加了脫硫增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在集控室的顯示功能，還有其它脫硫信號等。4.3 原p320系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個中間繼電器柜，至現(xiàn)場設(shè)備如電磁閥等的轉(zhuǎn)接口均在中間繼電器柜，輸出繼電器由p320實(shí)現(xiàn)控制。此次改造，ovation系統(tǒng)doc卡自帶繼電器輸出，故對連到現(xiàn)場的電磁閥等電纜現(xiàn)已悉數(shù)接至各控制器柜，基本不需要中間

21、繼電器柜轉(zhuǎn)接。只有少數(shù)到現(xiàn)場電磁閥的電纜，由于電纜長度太短等原因，可以把中間繼電器柜作為這部分電纜的中間轉(zhuǎn)接端子箱，再通過連盤電纜連接。4.4 中間端子箱問題。由于新舊盤柜位置分布不同以及電纜走向的差異，造成部分原電纜到新盤柜位置后長度不夠等情況。鑒于此，對20芯以下電纜，原則上采用錫焊方式進(jìn)行加長連接。對20芯及以上電纜，則采取了電纜進(jìn)中間轉(zhuǎn)接端子箱的形式來連接。對大部分20芯以上電纜來說，均存在一根電纜到多個不同控制器柜的分線，所以對到不同的控制器柜可敷設(shè)相應(yīng)芯數(shù)的電纜，使盤柜間不再次分線。4.5 此次dcs改造統(tǒng)一用microsft visio繪制施工接線圖，visio操作方便，組件功能強(qiáng)大。使接線用sd圖簡潔直觀，