I/A Series系列DCS矩陣電源的問題分析及改進(jìn)

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（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江寧波315722）

I/A Series系列DCS矩陣電源的問題分析及改進(jìn)

初福康

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江寧波315722）

烏沙山發(fā)電廠在一次DCS系統(tǒng)的異常中，發(fā)現(xiàn)FOXBORO公司I/A Series系列的DCS矩陣電源存在供電死角，導(dǎo)致部分控制器失電下線，對機(jī)組安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。針對這一隱患，通過試驗(yàn)確定了矩陣電源的供電方式，重新調(diào)整了控制器安裝位置，避開了供電死角，提高了DCS系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

DCS；矩陣電源；可靠性

1 矩陣電源的布置

浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程為4×600 MW超臨界機(jī)組，DCS（分散控制系統(tǒng)）采用上海FOXBORO（?？怂共_）公司提供的I/ A Series系列產(chǎn)品。

每臺機(jī)組配置22對CP60控制處理器，CP采取了集中布置方式。每個CELL機(jī)架可裝設(shè)4塊電源和8個CP或NCNI通信模塊。NCNI負(fù)責(zé)CP與主交換機(jī)的通信，為多對CP共用，每臺機(jī)組的22對CP分為了2組，每組分別共用1對NCNI模塊。4塊電源中2塊接于保安段電源，2塊接于UPS（不間斷電源），組成FOXBORO公司獨(dú)有的供電矩陣。理論上任一路上的2塊電源同時失去不會對該機(jī)架上CP的供電造成任何影響，即使4塊電源只剩1塊工作，仍能保證該機(jī)架上的每對CP中的1個CP受電，維持DCS系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

圖1所示為CP與NCNI混合安裝在CELL機(jī)架上。QA與QB分別為A與B兩路電源的進(jìn)線開關(guān)，A路為保安段，B路為UPS；A1，A2為A路電源下的2個電源模塊的安裝位置；B1，B2為B路電源下的2個電源模塊的安裝位置；1—8號位機(jī)架用于CP及NCNI的安裝。

圖1 CP與NCNI混裝位置

22對CP和2對NCNI剛好需要6個CELL機(jī)架。其中，2個機(jī)架為CP和NCNI混裝，另外4個機(jī)架上安裝的則全部為CP。在CELL機(jī)架上，互為冗余的CP必須鄰近安裝，NCNI安裝則無特殊要求。若只需安裝CP，則按圖2所示安裝，其余CP和NCNI的安裝方式同理。

2 矩陣電源供電隱患

如圖1，2所示的布置方式，CP過于集中，造成所在機(jī)柜的發(fā)熱量非常大。而烏沙山發(fā)電廠地處東南沿海，集控樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的室外設(shè)備受沿海的潮濕、鹽霧環(huán)境影響，近年來老化嚴(yán)重，運(yùn)行可靠性變差，電子設(shè)備間容易出現(xiàn)超溫情況。

2011年5月，二單元集控樓暖通冷卻水系統(tǒng)尚在換季檢修，無法投入制冷，二單元電子設(shè)備間被迫超溫運(yùn)行。結(jié)果造成4號機(jī)組DCS系統(tǒng)CP控制柜的多個矩陣電源模塊超溫?fù)p壞，失電下線?，F(xiàn)場檢查時，發(fā)現(xiàn)某CELL機(jī)架下僅有1塊電源模塊工作，導(dǎo)致該CELL機(jī)架下有2對CP全部失電，如圖3所示。

圖2 CP單獨(dú)安裝位置

圖3 某CELL機(jī)架供電故障示意

8號和10號CP分別控制爐側(cè)風(fēng)煙和機(jī)側(cè)給水系統(tǒng)。這兩對CP失電下線后，造成送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵及其相關(guān)閥門、測點(diǎn)全部失去狀態(tài)，也無法進(jìn)行操作。直至DCS系統(tǒng)重新上電恢復(fù)正常運(yùn)行，異常過程長達(dá)20 min。

此次異常暴露了該矩陣電源系統(tǒng)存在的問題，但是此前廠家并未給出矩陣電源的具體供電方式，也無書面資料。為此，需對所有CELL機(jī)架的矩陣電源系統(tǒng)進(jìn)行單模塊供電試驗(yàn)，并提出有效措施以杜絕矩陣電源的供電死角。

3 矩陣電源供電試驗(yàn)

利用機(jī)組大修機(jī)會，對DCS的矩陣電源進(jìn)行了單模塊供電試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，圖中只顯示帶電的電源模塊和機(jī)架位置。

由圖4可見，A路的2個電源模塊，任一單獨(dú)運(yùn)行，可保證該CELL機(jī)架下的每對CP中有1個CP受電，維持DCS繼續(xù)運(yùn)行；而B路的2個電源模塊，任一單獨(dú)運(yùn)行，必然會造成該CELL機(jī)架下的4對CP中有2對全部失電，導(dǎo)致DCS系統(tǒng)異常，危及機(jī)組的安全運(yùn)行。

圖4 矩陣電源供電試驗(yàn)

4 矩陣電源改進(jìn)措施

首先，為1—4號電子間加裝4臺大功率立式空調(diào)，防止在暖通系統(tǒng)無法正常制冷時電子設(shè)備間再次超溫。

在不改變B路電源模塊供電位置的前提下，通過反復(fù)比對，很快發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整CELL機(jī)架上CP的安裝位置即可有效避開供電死角：將1號位和8號位空余，從2號位開始到7號位只安裝3對CP，就能滿足“任一電源模塊單獨(dú)運(yùn)行，可保證該CELL機(jī)架下的每對CP中的1個CP受電，維持DCS繼續(xù)運(yùn)行”的要求。實(shí)際上，1號位和8號位在任一電源模塊工作時，也總有1個位置始終供電，可以用于安裝NCNI通信模塊。改進(jìn)后的安裝示意見圖5，6，其余CP和NCNI的安裝方式同理。

上述方案，在硬件上需要增加相應(yīng)數(shù)量的CELL機(jī)架，利用各臺機(jī)組的計(jì)劃檢修且所有設(shè)備已停運(yùn)的時機(jī)進(jìn)行了改造。

5 結(jié)語

由于之前缺少相關(guān)資料，對FOXBORO公司的DCS矩陣電源認(rèn)識不夠，造成了DCS的矩陣電源系統(tǒng)自機(jī)組投產(chǎn)以來一直“帶病”運(yùn)行。因此，建議采用DCS同樣配置的發(fā)電機(jī)組，盡快對CELL機(jī)架上的矩陣電源進(jìn)行單模塊供電試驗(yàn)，以驗(yàn)證機(jī)架上的冗余CP控制器是否存在供電死角，消除系統(tǒng)隱患。同時，切實(shí)做好DCS系統(tǒng)的各項(xiàng)基礎(chǔ)維護(hù)工作，避免由于基礎(chǔ)工作不到位而造成重大設(shè)備異常。對于新建項(xiàng)目，尤其是DCS控制器集中布置的方式，不僅發(fā)熱集中，而且風(fēng)險(xiǎn)也趨于集中，不利于設(shè)備可靠運(yùn)行，建議應(yīng)盡量避免。

圖5 改進(jìn)后的CP與NCNI混裝位置

圖6 改進(jìn)后的CP單獨(dú)安裝位置

[1]周姚芳.提高DCS系統(tǒng)可靠性的技術(shù)措施探討[J].浙江電力，2009，28（增）∶28-30.

（本文編輯：陸瑩）

Analysis and Improvement on Problems in I/A Series DCS Matrix Power

CHU Fukang
（Zhejiang Datang Wushashan Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315722，China）

In a DCS system abnormity at Wushashan Power Plant，it is found that there is dead space of I/A series DCS matrix power manufactured by FOXBORO，which causes offline of some controller due to power supply interruption and serious influence on operation safety of the units.In view of this hidden trouble，the mode of matrix power supply is determined by test，the installation place of controller is altered and power supply is kept away from the dead space.Consequentially，operation reliability of DCS system is improved.

DCS；matrix power；reliability

TK323

：B

：1007-1881（2014）03-0051-03

2013-08-20

初?？担?981-），男，山東煙臺人，工程師，從事發(fā)電廠熱控專業(yè)技術(shù)管理工作。