600MW超臨界機(jī)組DCS一體化改造經(jīng)驗(yàn)簡述

□柏海崢 羅 濤

一、DCS系統(tǒng)一體化改造原因及方案

某公司5號6號機(jī)組2006年投產(chǎn)，運(yùn)行至今已超過11年。DCS采用北京ABB貝利控制有限公司的Symphony控制系統(tǒng)，只控制主廠房內(nèi)設(shè)備。脫硫、除塵、石膏廢水、循環(huán)水泵等設(shè)備單獨(dú)控制，隨著新增脫硝系統(tǒng)、低溫省煤器系統(tǒng)、濕除系統(tǒng)的增加，有必要進(jìn)行DCS—體化改造。

(一)改造原因。#5、#6機(jī)組DCS系統(tǒng)自2006年運(yùn)行以來，主要存在以下問題。電源系統(tǒng)故障信號誤發(fā),引起DEH控制柜中的控制器重啟，導(dǎo)致汽機(jī)主汽門及調(diào)節(jié)閥門誤關(guān)，機(jī)組停運(yùn)；控制器死機(jī)失控,存在主輔機(jī)誤停運(yùn)及機(jī)組主設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)；網(wǎng)絡(luò)通訊能力差，在機(jī)組運(yùn)行中多次出現(xiàn)操作員站畫面信號中斷、畫面不刷新等現(xiàn)象；存在網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)在傳播過程中誤發(fā)現(xiàn)象，多次造成重要輔機(jī)停運(yùn)；DCS系統(tǒng)硬件故障率高、I/O卡件抗干擾能力差。#5、#6機(jī)組投產(chǎn)以來共更換端子板卡48塊、I/O卡件損壞81塊、僅DEH伺服卡一項(xiàng)損壞14塊。自2006年7月DCS投運(yùn)以來，#5、#6機(jī)組各工作站缺陷總計(jì)215個(gè)；DCS系統(tǒng)歷史站的數(shù)據(jù)追憶功能弱，歷史站只能存儲半個(gè)月的數(shù)據(jù)；SOE功能落后，不直觀，無檢索功能，不利于大型機(jī)組快速事故分析；DCS畫面和邏輯組態(tài)數(shù)據(jù)不是同一數(shù)據(jù)庫，不利于數(shù)據(jù)庫維護(hù)。

(二)改造方案。原#5、#6機(jī)組主機(jī)DCS系統(tǒng)升級改造為可靠性和安全性更高的DCS；操作員站及工程師站、歷史站、OPC站進(jìn)行更換；原主機(jī)ETS系統(tǒng)、A、B小機(jī)ETS系統(tǒng)、循環(huán)水泵PLC系統(tǒng)、新增加供熱系統(tǒng)監(jiān)控功能、低溫省煤器系統(tǒng)監(jiān)控功能、原除塵PLC控制系統(tǒng)、原全廠石膏脫水PLC控制系統(tǒng)等改造為DCS系統(tǒng)，納入機(jī)組DCS中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控一體化；在主機(jī)DCS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)、鍋爐吹灰程控系統(tǒng)的監(jiān)視和操作功能；通過大屏實(shí)現(xiàn)光字牌報(bào)警功能，控制臺只保留MFT、汽機(jī)跳閘、真空破壞門、直流潤滑油泵、交流潤滑油泵、事故油泵、氫側(cè)密封油直流油泵、空側(cè)密封油直流油泵、跳磁開關(guān)、發(fā)變組斷路器緊急跳閘、柴油發(fā)電機(jī)緊急啟動等設(shè)備操作按鈕。其它設(shè)備通過監(jiān)控畫面進(jìn)行操作。

二、DCS系統(tǒng)一體化改造經(jīng)驗(yàn)

(一)前期準(zhǔn)備階段。本次改造在機(jī)組A修期間進(jìn)行，主要完成電子間的裝修，舊機(jī)柜拆線，舊機(jī)柜拆、新機(jī)柜的安裝、新新機(jī)柜的接線、對校線，單體調(diào)試、分步調(diào)試、整體調(diào)試等工作。工期緊、工作量大、調(diào)試時(shí)間短、責(zé)任重大，所以前期準(zhǔn)備工作是重中之重，決定改造是否成功。

1.業(yè)主工程技術(shù)人員全過程全方位參與。編制進(jìn)度計(jì)劃表、技術(shù)措施、施工方案、文件包、工序卡，這些是保證后續(xù)工作順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。進(jìn)度計(jì)劃表越詳細(xì)越好，把各項(xiàng)工作精確到天。盡早召開一聯(lián)會，以保證隨后的邏輯畫面組態(tài)及硬件采購的時(shí)間。在一聯(lián)會上，業(yè)主應(yīng)提供詳細(xì)的測點(diǎn)清單、控制功能說明書、機(jī)組控制原邏輯圖、原監(jiān)控畫面、及這次改造工程所涉及的控制接口類型；討論并決定DCS系統(tǒng)控制器功能的劃分及測點(diǎn)的布置。二聯(lián)會確定詳細(xì)邏輯功能說明以及系統(tǒng)畫面，改造工程的硬件方案，重大的邏輯修改及優(yōu)化方案，在此次階段必須確定下來。每個(gè)DCS子系統(tǒng)安排一個(gè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行全程負(fù)責(zé)，從工程進(jìn)度，硬件分配、軟件組態(tài)、邏輯設(shè)計(jì)全程參與，把能想到的問題在前期解決，例如改造前存在邏輯問題，以及需要優(yōu)化邏輯與畫面，在設(shè)計(jì)階段就給解決，給后期調(diào)試留出更多時(shí)間。

2.合理設(shè)計(jì)新機(jī)柜位置和卡件的位置，充分利用原有電纜。本次改造為最大程度減少改造成本和工作量，所有電纜利舊。設(shè)計(jì)時(shí)舊電纜盡量安排進(jìn)原來所在機(jī)柜位置的新機(jī)柜里，在必須變動的情況下，盡量安排在電纜來源方向的新機(jī)柜里，以盡量減少或避免電纜長度不夠造成的改造工作量。原來在機(jī)柜下排的卡件仍放在新機(jī)柜的下排，或者布置在電纜來源方向的機(jī)柜中。對于少量長度不夠的原電纜，增加中間接線端子轉(zhuǎn)接。同一電纜中的信號盡量分配在同一卡件，或者同一分支，避免同一電纜里不同信號的分叉使用。

3.制訂合理實(shí)施方案，要求施工隊(duì)責(zé)任到人，提高工作效率，縮短施工工期。拆接線是工作量最大工序，正確的拆接線方法是提高效率，保證工期的關(guān)鍵。停機(jī)前按接線圖打好號頭，拆下的每根信號線的線芯號頭上有原機(jī)柜接線位置，新機(jī)柜接線位置。拆下的電纜標(biāo)簽上要有原電纜編號、原機(jī)柜號、新機(jī)柜號、卡件號，電纜下撤時(shí)在同一新機(jī)柜的電纜捆在一起下撤電纜夾層。這樣保證在新機(jī)柜安裝完成后能迅速準(zhǔn)確地回抽到位，也便于迅速準(zhǔn)確定位新的接線位置。臨時(shí)電纜標(biāo)簽可以使用塑料帶，防止在下撤及回抽過程中磨損，在工作過程中為了更好地保護(hù)已套號頭的線芯，對拆下的電纜在回抽前用透明膠帶包覆在號頭上；同時(shí)在電纜外表面上粘貼該電纜新機(jī)柜號的電纜標(biāo)簽。這些具體工作會大大提高工作效率。

(二)實(shí)施階段。

1.設(shè)計(jì)人員與業(yè)主應(yīng)密切配合。大量老設(shè)備裝置的改造及設(shè)計(jì)，需要通過熟悉設(shè)備、有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的業(yè)主人員提供現(xiàn)場情況，包括現(xiàn)場對線，校線，現(xiàn)場設(shè)備單體調(diào)試。施工方案、技術(shù)措施是保證施工進(jìn)度和質(zhì)量的關(guān)鍵。業(yè)主監(jiān)督外包施工單位嚴(yán)格按照文件包及工序卡進(jìn)行施工，該停工待檢的地方，必須停工待檢，驗(yàn)收通過才能進(jìn)行下一步工序，若返工修改，勢必會影響工程進(jìn)度。

2.推行項(xiàng)目工序負(fù)責(zé)制，改造的各個(gè)工序具體到人。例如機(jī)柜盤臺的拆除、安裝有個(gè)工序負(fù)責(zé)人；施工人員要和甲方人員對接，清楚全部施工的工作量，在準(zhǔn)備過程中，一些施工中的工作也可以提前完成。例如新機(jī)柜的底座預(yù)制，確定施工中需要拆除更換的機(jī)柜，清楚新?lián)Q機(jī)柜的尺寸，按照設(shè)計(jì)圖紙確定各個(gè)卡件柜、電源柜、端子柜的拆除及安裝順序；拆線工作可以說是整個(gè)DCS改造成敗的關(guān)鍵工序。拆線工作一定要按事先制訂好的方案，工序來執(zhí)行，所以一定要安排接線人員提前進(jìn)入現(xiàn)場，熟悉接線圖紙，施工方案、工藝、工序卡。拆線時(shí)做清晰明顯的標(biāo)記后，接線就事半倍了，接線的時(shí)候也要有一兩個(gè)對整個(gè)儀表點(diǎn)清楚的人負(fù)責(zé)，最好由這個(gè)人來安排其他接線人員的工作，把任務(wù)分散開，接線人員必須是技術(shù)好、有責(zé)任心、細(xì)心的人員，因?yàn)檎麄€(gè)DCS改造的質(zhì)量要集中在接線這一個(gè)環(huán)節(jié)體現(xiàn)。

3.制訂網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度圖，確保工程有序可控進(jìn)行。確定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度圖的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，主要控制拆線、機(jī)柜拆除、機(jī)柜安裝、接線、校線、單體調(diào)試、分步調(diào)試、聯(lián)鎖試驗(yàn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的完成時(shí)間。

4.不停公用系統(tǒng)進(jìn)行公用系統(tǒng)更換。公用系統(tǒng)主要的電氣設(shè)備，涉及到變壓器，開關(guān)等設(shè)備，在檢修期間需要帶電，采取切至就地操作方式進(jìn)行機(jī)柜拆除安裝及接線工作。

(三)調(diào)試階段。

1.制訂測點(diǎn)傳動試驗(yàn)表、單體調(diào)試驗(yàn)表、分步聯(lián)鎖試驗(yàn)表。在DCS送電后，應(yīng)對每個(gè)模塊的每一個(gè)通道進(jìn)行檢查，從現(xiàn)場加信號，觀察DCS操作員站畫面上的顯示正確即可，不同的模塊采用不同的信號進(jìn)行測試，如果顯示不正確再繼續(xù)調(diào)試。測點(diǎn)傳動，必須在設(shè)備停電不會誤動的情況下進(jìn)行。單體調(diào)試必須在機(jī)務(wù)已完工，機(jī)務(wù)工作票已結(jié)票后進(jìn)行，熱控重新辦理工作票，送電進(jìn)行單體調(diào)試。分步調(diào)試，要在整個(gè)分系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備檢修完成已結(jié)票的基礎(chǔ)上進(jìn)行。整個(gè)調(diào)試過程中，必須牢記安全是第一位，避免誤啟、誤停造成人身傷害和設(shè)備損壞。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行修改的，要填寫修改記錄，以備查詢。調(diào)試過程中出現(xiàn)的比較大的問題，多方商量分析解決。

2.業(yè)主與DCS廠家專人一對一配合進(jìn)行組態(tài)調(diào)試。業(yè)主根據(jù)系統(tǒng)(MCS、FSSS、SCS、DEH)分別安排負(fù)責(zé)人與DCS廠家及調(diào)試隊(duì)進(jìn)行協(xié)調(diào)及聯(lián)絡(luò)，負(fù)責(zé)整個(gè)子系統(tǒng)從測點(diǎn)傳動，單體調(diào)試，分步調(diào)試。這樣能保證調(diào)試連貫性，清楚調(diào)試發(fā)現(xiàn)的邏輯設(shè)計(jì)問題及現(xiàn)場設(shè)備問題，這樣能保證峻工圖的正確性，也為業(yè)主后期維護(hù)積累下豐富經(jīng)驗(yàn)。

表1 機(jī)組主要被參數(shù)動態(tài)靜態(tài)品質(zhì)指標(biāo)

三、DCS系統(tǒng)一體化改造效果

DCS系統(tǒng)一體化改造結(jié)果如下：第一，優(yōu)化溫度保護(hù)聯(lián)鎖保護(hù)邏輯，改造前，送、引、一次風(fēng)機(jī)等軸溫保護(hù)采用單點(diǎn)保護(hù)信號，溫度信號超過定值時(shí)直接觸發(fā)保護(hù)動作。改造后采用三取二保護(hù)邏輯，并增加速率判斷和測點(diǎn)質(zhì)量判斷，提高了保護(hù)的可靠性。第二，采用全新的協(xié)調(diào)、主汽壓力等自動控制系統(tǒng)控制策略，使機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)速率優(yōu)于電網(wǎng)考核要求，提高整體的控制品質(zhì)。第三，DEH伺服卡采用冗余控制，提高了DEH的可靠性。對控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，解決不能進(jìn)行閥門試驗(yàn)問題。第四，提高了自動化水平，實(shí)現(xiàn)了集中控制。改造后，實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電、爐、脫硫、除塵一體化監(jiān)控，減少了運(yùn)行人員數(shù)量和運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度，達(dá)到減員增效的目的。

四、結(jié)語

#5#6機(jī)組的DCS改造，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)組、脫硫、除灰、石膏廢水等的DCS一體化，徹底實(shí)現(xiàn)了單元機(jī)組的一體化集中監(jiān)控，減少了運(yùn)行人員的工作量，也降低了人為誤操作的可能性。主汽壓力、給水、主汽溫、AGC性能得到大幅提升。此類改造方案對同類機(jī)組的改造具有指導(dǎo)意義。