关于200MW机组DCS改造工程的探讨

摘要：结合广东省韶关发电厂#8机组DCS改造的工程设计实践，阐述了上海新华公司生产的国产化的分散控制系统XDPS-400 软件系统的特点，并总结了电气系统监控的未来发展趋势。

Abstract: Combined with engineering design practice of Guangdong Shaoguan Power Plant Unit # 8 DCS transformation, the characteristics of localization distributed control system XDPS-400 software system produced by Shanghai Xinhua Company are described and the future development trend of electrical system monitoring is summarized.

关键词：DCS改造；自动化系统；工程

Key words: DCS transformation; automation systems; engineering

中图分类号：F270 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0094-01

1机组概述

广东省韶关发电厂#8机组原锅炉为DG670燃油炉，汽机为东汽N2OO一12.7/535型。控制系统是DDZ-II型模拟式仪表。2000 年初，由于燃油价格急剧上涨，造成了发电成本的大幅度提高，电厂一度出现了严重亏损。同年七月，开始进行油改煤改造工程，锅炉更新为DG670/13.7-21型超高压、自然循环、固体排渣燃煤炉，给水系统采用单元制，汽轮机进行了通流部分改造。热控系统进行了全新改造，由原来的DDZ-II型模拟式控制仪表，改造为数字式（DCS）分散控制系统。

2自动化系统改造方案选择

自动化系统改造，提出了三种可行性方案：①继续采用原来的DDZ-II型模拟式仪表；②采用模拟式仪表和微机显示相结合的控制方式。③采用DCS分散控制系统。权衡利弊和多方论证后，决定采用DCS控制，选用了上海新华的XDPS-400控制系统。

3DCS系统软件介绍

XDPS-400系统是上海新华公司生产的国产化的分散控制系统，是一种高性能、高质量、配置灵活的分散控制系统产品。目前覆盖的热控系统有DAS（数据显示）、SCS（顺序控制）、MCS（模拟量控制）、CCS（协调控制）、DEH（汽轮机电调控制）、MEH（小机控制）、BPC（旁路控制）等功能。可以完成数据采集、过程控制、顺序控制、报警检测、参数监视、设备操作，同时对数据进行记录、统计、显示、打印等处理。XDPS系统由高速实时数据网络（A网、B网）、人机接口站MMI和分散处理单元（DPU）三大部分组成。DPU面向被控对象进行数据快速输入输出处理和闭环控制计算，完成报警检测，接收操作员指令和组态修改指令。MMI包括操作员站（OPU）、工程师站（ENG）、历史数据站（HSU），面向操作员以流程图、柱状图、曲线、表格、按钮、对话框等方式提供数据，解释操作指令并送到DPU。通过MMI站可对监控系统进行干预和修改，完成数据输出和保存。根据现场的设备需求和控制系统的优化，我们选用了其中的DAS、SCS、MCS、CCS、DEH五种功能。系统设计特点：①各子系统采用相同的软硬件平台：WINNT和XDPS2.0系统，联接在同一条信息高速公路上，采用A、B双网冗余配置，简化了各子系统之间的接口，可以方便地实现各子系统之间的信息共享，既省去了大量的系统内部电缆，又节省了接口硬件的费用。②取消了原来分散在BTG盘上的硬把手操作按钮等硬件设备（只保留紧急停机等几个重要按钮），采用相同的人机接口站，将工艺流程显示在CRT上，所有操作都可在CRT上用软手操（或鼠标）来完成。③原系统的SCS控制及电气联锁是由继电器或硬接线搭成的硬逻辑，系统接线复杂，且逻辑修改困难，改造后，设备所有的状态信号及联锁、跳闸条件都可由计算机记录，进行事故追忆和历史数据报警。④具有操作员的操作记录，可追忆任何时刻操作员对机组设备的操作，可以进行控制方式的优化及事故原因的分析。⑤汽机控制由原来的液压控制改为纯电调（DEH-IIIA）控制，减少了原来复杂的油管路系统和阀门卡涩等故障，使汽轮机控制简化实用。

4改造过程中需要注意的几点

4.1 系统的接地非常重要，只注意DCS系统总接地是不够的，同时必须确保各接入电缆的屏蔽层在机柜侧单端接地。为此在开始电缆接线之前，我们就将所有屏蔽电缆就地侧全部用绝缘胶带包好，防止大电流窜入机柜损坏卡件。在接线完成后，机柜上电前，对每一根电缆的屏蔽层都进行了绝缘检测，消除多点接地现象。

4.2 DI点的隔离非常重要，由于许多电动门的行程开关老化严重，部分行程开关的感应电压达到110V以上，严重威胁卡件的安全运行，部分设计中没有输入隔离柜，我们对电动门上的行程开关进行了改造，使DI输入与动力回路隔离，提高了卡件工作的安全性。

4.3 在调试结束后，将目前不用的逻辑全部删除或封闭，不能留空点，否则有可能在运行中因为干扰而导致逻辑误动。

4.4 严格把住电缆质量关，对需要改造的设备电缆全部进行了更换，这相当有必要。

5存在的问题

5.1 协调系统控制方案目前为单机全协调，但在AGC功况下，机组的其他自动调节系统能否在运行人员不干预的情况下满足要求，还有待观察。

5.2 给粉机控制在用变频器控制后，存在两个方面的问题。①由于选用的变频器为SIEMENS MV300型号，该变频器在340V以下工作电压的时候，将有可能自行关断，而在同一母线上启动大功率电机时，启动瞬间将有可能导致母线电压低于变频器的保护电压，此时变频器将停止工作。②给粉电源联锁逻辑由DCS系统完成，而DCS系统运算及通道输入输出需一定的时间，在给粉机用变频控制后，由于电机的惯性比较小，在给粉电源跳闸后，经我们测试，给粉机大约有1-2秒钟停止工作，有可能造成锅炉局部灭火，一旦给粉备用电源联锁成功后，大量煤粉又重新进入炉膛有可能造成锅炉放炮。③锅炉制粉系统的自动控制目前在国内都没有十分成熟的方案，新华公司能否在这套系统上做个先进的专家系统进行解决，这十分有利于电厂厂用电的节省。④控制机柜内的换气风扇运行情况在运行中无法进行监视，且更换十分不方便，如局部风扇损坏，将有可能导致DPU温度高而死机。建议能想办法通过简单的办法对风扇的运行进行监测和对损坏的风扇进行更换。

6改造效果及总结

6.1 此次DCS系统改造是成功的，改造后的控制室简洁、美观。改造后的系统精简了机组控制仪表、操作按钮的数量，控制盘台数量也大为减少，大屏幕的应用使改造后的整体效果提高了一个台阶，方便了运行人员的操控，减轻了运行人员监盘的强度。

6.2 从系统控制设备的硬件及控制软件来看，新华公司的XDPS-400系统还是比较可靠的。机组运行的安全性和控制可靠性都大大提高。

6.3 由于所有系统均由DCS系统进行控制，原来不能实现许多联锁、顺序控制逻辑均得以实现，并且顺序控制系统、联锁及保护系统较改造前的可靠性、纳入的范围大大提高，既保证了机组的安全运行，同时减少了运行人员操作的强度。