煙氣脫硫裝置DCS系統(tǒng)單元制改造

【摘要】本文注重介紹華潤(rùn)電力湖南有限公司2X600MW機(jī)組煙氣脫硫裝置DCS系統(tǒng)進(jìn)行單元制改造解決方案及實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】DCS（分散控制系統(tǒng)）;網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);服務(wù)器;操作員站

引言

華潤(rùn)電力湖南有限公司2×600MW機(jī)組的煙氣脫硫裝置控制系統(tǒng)采用北京ABB貝利控制有限公司的Symphony分散控制系統(tǒng)（DCS）。該系統(tǒng)按照功能分散和物理分散的原則設(shè)計(jì)，其中DPU（分散處理單元）在功能上按照1號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)、脫硫公用系統(tǒng)（含電氣系統(tǒng)）、2號(hào)機(jī)組脫硫系統(tǒng)的工藝系統(tǒng)控制進(jìn)行物理分布，即上述三大系統(tǒng)的控制分屬不同的冗余DPU組。人機(jī)接口采用PGP服務(wù)器及客戶端方式，操作人員通過操作員站實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制、監(jiān)視及報(bào)警記錄等。

1.DCS控制系統(tǒng)改造前情況

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

煙氣脫硫裝置DCS控制系統(tǒng)采用環(huán)路鏈接方式，#1脫硫、公用系統(tǒng)、#2脫硫的控制均在一個(gè)環(huán)路上。#1、2脫硫各1個(gè)DPU控制單元及3個(gè)I/O機(jī)柜，公用系統(tǒng)2個(gè)DPU控制單元及4個(gè)I/O機(jī)柜。

數(shù)據(jù)服務(wù)器（PGP）共2臺(tái)，掛在工程師站內(nèi)DCS環(huán)網(wǎng)接口上。服務(wù)器將數(shù)據(jù)送至工程師站交換機(jī)上，然后經(jīng)由光纖轉(zhuǎn)發(fā)至脫硫控制室的交換機(jī)上。3臺(tái)操作員站通過交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，控制2臺(tái)機(jī)組的煙氣脫硫裝置。

EWS及歷史站各1臺(tái)掛在環(huán)網(wǎng)上。（環(huán)路總貌如圖1所示）

圖1 原脫硫DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

1.2 DCS系統(tǒng)不合理性及風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)前，火電機(jī)組環(huán)保排放要求越來越嚴(yán)格，煙氣脫硫裝置被強(qiáng)制取消旁路，因此脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及可靠性在電廠運(yùn)營(yíng)中處于非常重要位置，煙氣脫硫裝置的控制系統(tǒng)的安全和可靠運(yùn)行也提到了重要地位。此前，兩臺(tái)單元制機(jī)組脫硫裝置僅設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng)，這對(duì)取消脫硫旁路的單元機(jī)組來說，存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)。我司兩臺(tái)脫硫裝置共用一個(gè)環(huán)網(wǎng)，共用兩臺(tái)PGP服務(wù)器。一旦環(huán)路或者服務(wù)器故障，極易導(dǎo)致兩臺(tái)脫硫系統(tǒng)同時(shí)停運(yùn)，繼而導(dǎo)致兩臺(tái)機(jī)組停運(yùn)事故。另外，原PGP服務(wù)器與脫硫控制室操作員站的網(wǎng)絡(luò)通訊通過多重轉(zhuǎn)換傳輸數(shù)據(jù)且中間環(huán)節(jié)較多，將給數(shù)據(jù)傳輸和生產(chǎn)過程控制也帶來諸多不穩(wěn)定因素。

鑒于以上安全風(fēng)險(xiǎn)，我司兩臺(tái)機(jī)組煙氣脫硫裝置DCS需要進(jìn)行單元制改造，以適應(yīng)當(dāng)前機(jī)組安全運(yùn)行的需要。

2.DCS系統(tǒng)單元制改造

2.1 控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改造

煙氣脫硫裝置DCS控制系統(tǒng)環(huán)路鏈接方式由單個(gè)控制環(huán)改為3個(gè)控制環(huán)，公用系統(tǒng)為1號(hào)環(huán)、#1脫硫?yàn)?號(hào)環(huán)、#2脫硫3號(hào)環(huán)。1號(hào)環(huán)通過環(huán)路通訊接點(diǎn)分別與1號(hào)環(huán)和2號(hào)環(huán)相連接。

#1和#2脫硫分別有兩臺(tái)服務(wù)器（PGP）和一臺(tái)工程師站（EWS）掛于相應(yīng)的環(huán)路上。歷史站（HSR）及SOE（順序事件記錄）掛在1號(hào)環(huán)路上。每臺(tái)服務(wù)器直接通過光纖傳輸至輔網(wǎng)控制室的交換機(jī)上，交換機(jī)與操作員站相鏈接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和生產(chǎn)控制。（環(huán)路總貌如圖2所示）

圖2 改造后脫硫DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 脫硫公用系統(tǒng)的設(shè)備控制優(yōu)化

脫硫公用系統(tǒng)DCS機(jī)柜有兩套DPU單元，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備按照互為備用的原則拆分到兩套PCU柜中，這樣一旦機(jī)柜故障或者檢修，則不影響系統(tǒng)的運(yùn)行。設(shè)備控制優(yōu)化包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分配優(yōu)化以及DCS控制邏輯優(yōu)化。

2.3 增加GPS時(shí)鐘及SOE

此次煙氣脫硫裝置DCS系統(tǒng)改造增加了GPS衛(wèi)星時(shí)鐘，與主機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)一時(shí)鐘，給數(shù)據(jù)的查詢帶來很大的便利。增加SOE（順序事件記錄）功能為事故狀態(tài)下對(duì)設(shè)備或者保護(hù)的動(dòng)作情況進(jìn)行記錄，便于事故的調(diào)查和分析。

2.4 DCS系統(tǒng)測(cè)試

改造后的DCS系統(tǒng)要進(jìn)行一系列的測(cè)試工作，包括：控制環(huán)網(wǎng)測(cè)試、以太網(wǎng)及PGP服務(wù)器測(cè)試、控制主模件測(cè)試、通訊模件測(cè)試、電源測(cè)試、I/O通道測(cè)試。

2.4.1 控制環(huán)網(wǎng)測(cè)試

2.4.1.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上電后，檢查環(huán)網(wǎng)運(yùn)行是否正常，環(huán)路數(shù)據(jù)通訊是否正常;

2.4.1.2 斷開其中一條環(huán)路，檢查該環(huán)路及通訊接口模件是否報(bào)故障，環(huán)路數(shù)據(jù)通訊是否正常;

2.4.1.3 斷開另外一條環(huán)路，檢查該環(huán)路及通訊接口模件是否報(bào)故障，環(huán)路數(shù)據(jù)通訊是否正常。

2.4.2 以太網(wǎng)及PGP服務(wù)器測(cè)試

2.4.2.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及PGP上電后，檢查環(huán)網(wǎng)運(yùn)行是否正常，各服務(wù)器及操作員站數(shù)據(jù)顯示是否正常;

2.4.2.2 斷開其中一條以太網(wǎng)，檢查該路網(wǎng)絡(luò)是否報(bào)故障，操作員站數(shù)據(jù)是否變紫，操作員站是否自動(dòng)切換到另一臺(tái)運(yùn)行的服務(wù)器上;

2.4.2.3 斷開另外一條以太網(wǎng)，檢查該路網(wǎng)絡(luò)是否報(bào)故障，操作員站數(shù)據(jù)是否變紫，操作員站是否自動(dòng)切換到另一臺(tái)運(yùn)行的服務(wù)器上。

2.4.3 控制主模件（通訊模件）測(cè)試

2.4.3.1 PCU機(jī)柜上電后，檢查互為冗余的控制主模件（通訊模件）運(yùn)行是否正常，DCS服務(wù)器畫面數(shù)據(jù)是否正常;

2.4.3.2 復(fù)位處于控制方式的控制主模件（通訊模件），檢查控制主模件（通訊模件）切換是否常，DCS服務(wù)器畫面數(shù)據(jù)是否正常;

2.4.3.3 恢復(fù)處于復(fù)位狀態(tài)下的控制主模件（通訊模件），檢查該控制主模件（通訊模件）是否處于冗余備用模式，DCS服務(wù)器畫面數(shù)據(jù)是否正常;

2.4.3.4 再次復(fù)位處于控制方式的控制主模件（通訊模件），檢查控制主模件（通訊模件）切換是否常，DCS服務(wù)器畫面數(shù)據(jù)是否正常;

2.4.3.5 恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.4.4 電源測(cè)試

2.4.4.1 PCU機(jī)柜上電后，分別檢查電源輸出各電壓參數(shù)是否正常，PCU機(jī)柜各模件狀態(tài)是否正常運(yùn)行;

2.4.4.2 斷開其中一路電源，檢查PCU機(jī)柜各模件狀態(tài)是否正常運(yùn)行，DCS畫面數(shù)據(jù)是否正常;

2.4.4.3 斷開另外一路電源，檢查PCU機(jī)柜各模件狀態(tài)是否正常運(yùn)行，DCS畫面數(shù)據(jù)是否正常。

2.4.5 I/O通道測(cè)試

將DCS機(jī)柜接線端子處加模擬信號(hào)（數(shù)字量或者模擬量），檢查I/O通道數(shù)據(jù)顯示是否正常，DCS畫面數(shù)據(jù)是否正常。

3.靜態(tài)聯(lián)鎖試驗(yàn)

DCS系統(tǒng)改造后，需要做靜態(tài)邏輯保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備保護(hù)聯(lián)鎖試驗(yàn)，以驗(yàn)證DCS邏輯動(dòng)作的可靠性，保障設(shè)備運(yùn)行安全。

4.經(jīng)驗(yàn)心得

我司煙氣脫硫裝置DCS系統(tǒng)改造后，曾出現(xiàn)過#2脫硫系統(tǒng)無法監(jiān)視公用系統(tǒng)的畫面數(shù)據(jù)。經(jīng)過檢查分析，認(rèn)為DCS環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)配置時(shí)，互為冗余的節(jié)點(diǎn)通訊模件網(wǎng)絡(luò)接入位置應(yīng)該相鄰，中間不要插入其它節(jié)點(diǎn)鏈接。這樣當(dāng)一條環(huán)路故障時(shí)，可以順利切至冗余網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)變紫的現(xiàn)象。我司曾出現(xiàn)過此類問題，我們進(jìn)行了檢查，并得到了最終解決。

5.結(jié)束語

以上是生產(chǎn)過程中積累的一點(diǎn)心得，通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，總結(jié)出關(guān)于煙氣脫硫裝置的DCS系統(tǒng)改造應(yīng)用方法及經(jīng)驗(yàn)介紹。

參考文獻(xiàn)

[1]DL_T_1083-2008火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)技術(shù)條件[S].電力行業(yè)熱工自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).