火電機組脫硫DCS系統(tǒng)升級改造的策略與應(yīng)用

傅喻帥

（廣東省粵電集團有限公司珠海發(fā)電廠，廣東 珠海 519000）

1 脫硫DCS系統(tǒng)分機組改造的意義及其發(fā)展趨勢

脫硫DCS系統(tǒng)分機組升級改造是針對21世紀初期設(shè)計制造并投入使用的脫硫控制系統(tǒng)，該脫硫系統(tǒng)特點為：脫硫系統(tǒng)存在旁路功能，即在脫硫系統(tǒng)異常時機組可以無需脫硫運行。2011年前后，出于環(huán)保要求,火電廠陸續(xù)取消機組的旁路改造。改造后，控制系統(tǒng)的設(shè)計方式與新系統(tǒng)的安全可靠性要求不匹配。所以脫硫DCS系統(tǒng)分機組改造，即將脫硫設(shè)備根據(jù)不同機組、單元公用的分類方式，對設(shè)備進行控制，杜絕因為脫硫控制系統(tǒng)故障導致全廠停機的可能性，同時為機組停運時脫硫設(shè)備的停機檢修提供了平臺。在實現(xiàn)基本分機組、公用系統(tǒng)改造的同時，應(yīng)進一步提升脫硫控制系統(tǒng)的可靠性，進而為環(huán)保部門對火電機組50、35、5的煙氣排放要求打下堅實基礎(chǔ)。

2 珠海發(fā)電廠脫硫DCS系統(tǒng)改造意義以及改造過程中的難點

脫硫DCS系統(tǒng)改造的意義在于，可以將兩臺機組的脫硫控制系統(tǒng)完全物理隔離，杜絕因控制系統(tǒng)故障而導致雙機停運的可能性，對于機組檢修期間控制系統(tǒng)的維護以及試驗工作也十分便利。對于火電廠現(xiàn)階段對脫硫系統(tǒng)可靠性的要求而言，這種改造勢在必行。脫硫DCS系統(tǒng)改造工程主要面臨以下問題：

2.1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式選擇

對于改造方案控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的選擇，基本原則是兩臺機組的脫硫煙氣及吸收塔設(shè)備控制部分需要各為一個網(wǎng)段，所以網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的決策重點主要在于脫硫公用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置問題，配置方式有兩種方案：

1）公用系統(tǒng)與1號機組或者2號機組為同一網(wǎng)段。這種方案的優(yōu)點在于可以節(jié)省交換機與組態(tài)服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)的使用，也有利于單元機組與公用系統(tǒng)之間信號傳遞，對于采用C/S架構(gòu)的系統(tǒng)，一旦服務(wù)器不可用將無法監(jiān)控整個脫硫系統(tǒng)，后果比較嚴重，對于采用對等網(wǎng)架的系統(tǒng)影響會較小。

2）公用系統(tǒng)單獨一個網(wǎng)段。此方案的特點在于：可以避免不同機組間的相互干擾，各網(wǎng)段系統(tǒng)內(nèi)的檢修試驗工作獨立，互相之間沒有干擾。但該方案的成本相對較高，而且因為通常不同機組的控制器號是對稱布置的，工作人員在進行邏輯修改、下裝等工作時一定要嚴格區(qū)別機組號，否則容易導致誤操作。

2.2 公用系統(tǒng)設(shè)備無法停運

由于珠海發(fā)電廠是由兩臺700 MW火電機組組成，沒有兩機同時檢修的窗口期，所以脫硫公用系統(tǒng)部分改造必須在脫硫系統(tǒng)運行過程中完成。設(shè)備運行過程中對控制系統(tǒng)進行改造，對施工方案的計劃和細節(jié)以及施工項目組與運行人員的配合提出了很高的要求。如何在保證設(shè)備正常運行的前提下完成控制系統(tǒng)改造，是制定改造方案時需要考慮的重點和關(guān)鍵。

3 珠海發(fā)電廠脫硫DCS系統(tǒng)改造方式

珠海電廠脫硫DCS改造選擇了艾默生的OVATION控制系統(tǒng)（以下簡稱艾默生），以替代改造前的東芝TOAMAP控制系統(tǒng)（以下簡稱東芝）。

3.1 網(wǎng)絡(luò)配置方式

珠海發(fā)電廠脫硫DCS系統(tǒng)改造采用了三網(wǎng)段設(shè)計，即1號機組吸收塔煙氣設(shè)備控制系統(tǒng)為一個網(wǎng)段、2號機組吸收塔煙氣設(shè)備控制系統(tǒng)為一個網(wǎng)段、公用系統(tǒng)為一個網(wǎng)段。其中每個網(wǎng)段下配備一臺工程師站，一臺歷史數(shù)據(jù)站、一臺OPC站。1、2號機組脫硫系統(tǒng)網(wǎng)段各配備兩臺操作員站，公用系統(tǒng)配備一臺操作員站。三網(wǎng)段間通過核心交換機連接，使操作員站可以實現(xiàn)跨網(wǎng)段操作。

3.2 公用系統(tǒng)運行中改造方案

公用系統(tǒng)改造制定了艾默生控制系統(tǒng)和東芝控制系統(tǒng)同時監(jiān)視同時操作，對東芝控制系統(tǒng)CPU逐個進行改造的方案。首先做出每個CPU內(nèi)所有測點信號和控制設(shè)備清單并進行梳理分析，羅列出無法停運或嚴重影響設(shè)備安全性的測點和執(zhí)行機構(gòu)，在改造施工前確認對這部分重點信號的處理方式和執(zhí)行機構(gòu)的操作模式，以CPU為單位制定施工方案，方案經(jīng)過詳細論證后再進行施工工作。

1）6號CPU改造施工方案。

6號CPU主要處理脫硫380 V脫硫公用電源進線等電氣信號，同時有石灰石漿液和事故罐相關(guān)設(shè)備信號。

2）5號CPU改造施工方案。

5號CPU主要處理脫硫2號濕磨、2號真空皮帶、2石灰石漿液、工藝水系統(tǒng)等相關(guān)控制信號。

3）4號CPU改造施工方案。

4號CPU主要處理脫硫1號濕磨、1號真空皮帶、1號吸收塔石灰石漿液、工藝水系統(tǒng)等設(shè)備相關(guān)控制信號。

通過以上的臨時措施和兩套DCS系統(tǒng)的共同使用方式，逐步對脫硫公用系統(tǒng)的三套CPU及相關(guān)設(shè)備進行拆除和更換，實現(xiàn)了在公用系統(tǒng)不停運的同時完成DCS系統(tǒng)改造的預期項目目的。

3.3 1、2號機組脫硫DCS系統(tǒng)設(shè)備物理耦合拆分方案

由于改造無法提供兩臺機組全部停運的檢修窗口期，所以改造計劃必須在不影響運行機組正常運行的前提下進行。根據(jù)我廠1、2號機組脫硫控制系統(tǒng)特點和電子間實際布置情況，項目方案最終確定為使用先安裝調(diào)試部分艾默生系統(tǒng)，后進行信號遷移的方案。具體施工分為以下幾個步驟：

1）2號機組脫硫控制系統(tǒng)土建改造工作。在1、2號機組脫硫控制系統(tǒng)電子間地板上進行穿孔作業(yè)，以滿足2號機組艾默生控制系統(tǒng)所需的進線孔洞。由于原設(shè)計樓板沒有開孔，所以需要重新計算承重能力，最終該項目使用鋼梁對樓板進行了加固，加固后測試承重符合要求，再進行后續(xù)的樓板施工工作。

2）2號機組新系統(tǒng)立柜上電調(diào)試。在土建工作基礎(chǔ)上，按照艾默生控制系統(tǒng)廠家技術(shù)要求，安裝槽鋼和絕緣墊，并將控制2號機組風煙吸收塔設(shè)備的控制系統(tǒng)機柜進行立柜工作，之后系統(tǒng)上電調(diào)試正常后，將所有卡件從卡槽拔出，以配合下一步的信號電纜移位工作。

3）2號機組設(shè)立中間端子柜，信號線移位。2號機組脫硫控制系統(tǒng)新機柜的安裝位置與原機柜有一定距離，針對可能發(fā)生電纜長度不足問題，同時也為了利用改造前的原有電纜,減少重新敷設(shè)電纜的工作量。項目采用了中間端子柜的施工方案，根據(jù)2號機組脫硫系統(tǒng)的實際點數(shù)，在電纜橋架附近位置提前設(shè)置中間端子柜，改造共設(shè)置了ZJ01-05五個中間端子柜（如下圖5），并將新系統(tǒng)至中間端子柜的信號電纜預先敷設(shè)，完成信號點測試。在2號機組停機后只需要對信號進行移位工作就可以進行調(diào)試，最大限度地降低了2號機組停機所需要的時間。

4）1號機組改造。在2號機組改造完成后，1號、2號機組艾默生和東芝系統(tǒng)同時使用，在1號機組停運的檢修窗口期，再進行1號機組脫硫東芝系統(tǒng)解線拆除、艾默生系統(tǒng)立柜接線和調(diào)試等工作，最終全面完成1號、2號機組脫硫控制系統(tǒng)改造工作。

4 結(jié)語

經(jīng)過珠海電廠脫硫系統(tǒng)DCS升級改造項目，解決了由于設(shè)計原因造成的諸多使用問題，在控制系統(tǒng)層面上真正做到了與1號、2號機組及公用脫硫系統(tǒng)的獨立性與重要性相匹配，并通過多種嘗試，克服了施工中公用系統(tǒng)不能停運、1、2號機組脫硫DCS系統(tǒng)設(shè)備物理耦合性高等難點問題，為今后的脫硫系統(tǒng)控制系統(tǒng)改造提供了借鑒經(jīng)驗。