DCS Control Transformation and Optimization of the Low Pressure Bypass valve Petrol Station of a 660MW Unit
CHENG Sheng-lin
Fengtai Power Plant，Huaizhe Coal & Electricity Co.，Ltd.，Huainan 232131
ABSTRACT： The low pressure bypass valve petrol station of unit 4 in Huaizhe Coal & Power Fengtai Power plant was controlled by PLC，and had frequently encountered failures since it was put into operation，which affected the stability of the low side valve.The petrol station was stable and reliably supplied hydraulic power oil to the low side valve after the PLC local control was changed into DCS remote control in an overhaul.
KEY WORD： low side valve petrol station；PLC；DCS
摘要：淮浙煤电凤台发电厂4号机组低旁阀油站原设计为PLC控制，自投产以来故障较多，影响到低旁阀的稳定性。后经过大修改造，将PLC就地控制变更为DCS远方控制。改造后低旁阀油站运行稳定，可靠地为低旁阀提供液压动力油。
关键词：低旁阀油站；PLC；DCS
1 基本概况
淮浙煤电凤台发电厂二期3、4号机组为660MW超超临界机组，汽轮机高低压旁路系统从德国Bopp&Reuther公司引进，采用高压、低压两级串联，并个配有一套独立的液压动力控制系统。液压油系统由2台液压油泵、1台冷却风扇、1台循环过滤油泵、2台加热器、1个过压保护电磁阀等组成。它作为两个低旁阀的公用油站，为阀门提供稳定的压力油。压力油从低旁油站的出口母管供至低旁阀液压缸内，依据远方的模拟量控制指令和保护信号控制两个低旁阀的打开和关闭。
依据出厂设计，低旁油站采用PLC（可编程控制器）进行控制，PLC控制器为德国西门子公司生产的S7-300。现场电动设备和仪表的信号均送至PLC，PLC与DCS之间无控制信号，所有操作都通过就地液晶触摸屏进行，液晶触摸屏上有手自动切换，正常运行时切至自动，依靠PLC内部逻辑实现泵、冷却风扇和加热器的自动启停功能。PLC只送出油站准备就绪，油站故障和油站报警3个信号到DCS，以告知运行人员当前油站运行状态。
2 存在问题
自投产以来，低旁油站故障比较多，尤其是4号机组就地控制屏损坏后，失去了油站的就地手动控制功能，只能通过现场压力、温度信号进行自动控制。同时，由于厂家技术保密，PLC内部的逻辑无法获取，控制系统逻辑及其开放性大大降低，给日常的运行和维护造成一定的困难。
鉴于上述原因，经过相关专业讨论，决定将4号机组低旁油站的PLC控制取消，将油站的控制逻辑集中于DCS进行控制。这样，通过DCS对就地油站进行控制，既能满足运行远方启停和监控的需要，又可以提高油站控制逻辑的开放性，给日后的运行和维护带来较大的便利。
3 改造及优化
3.1 改造实施方案
改造涉及到电气和热控专业。为提高系统可靠性，电气专业更换就地控制箱，优化控制回路，增加就地启停功能，取消就地紧急停功能，使之满足就地启停和远方启停等监控功能。就地液压油泵的电源将放置两路冗余电源，确保油站运行可靠性。因此需增加1路备用电源，改造后A液压油泵、A加热器和冷却风扇使用一路电源；B液压油泵、B加热器使用另一路电源。热控专业设计IO通道，将原有相关信号送入DCS，并修改控制逻辑和画面，满足操作员在集控室远方启停相关设备。
3.2 改造后的DCS信号
3.2.1模拟量输入：低旁油站液压油母管压力1、低旁油站液压油母管压力2、低旁油站油箱温度。
3.2.2数字量输入：低旁油站油箱液位低及低低，低旁油站液压油滤网差压高，两台液压油泵、两台加热器、循环过滤油泵及冷却风扇的状态反馈。
3.2.3数字量输出：两台液压油泵、两台加热器、冷却过滤油泵、冷却风扇的启停指令及过压保护电磁阀的得电指令。
3.3 改造后的DCS控制策略
3.3.1液压油泵A/B的控制及保护
3.3.1.1当油箱温度高于20℃且油箱液位不低时允许启动油泵；
3.3.1.2当液压油母管压力低于18MPa时，一台油泵运行，可由操作员预先选择启动哪台泵；
3.3.1.3当一台油泵运行15秒后液压油母管压力低于16MPa时，联启另一台油泵；
3.3.1.4当运行油泵跳闸，联启备用油泵；
3.3.1.5当液压油母管压力高于21MPa或油箱温度高于70℃或油箱液位低低时自动停油泵。
3.3.2循环过滤油泵及冷却风扇的控制及保护
3.3.2.1当油箱温度高于45℃时自动启循环过滤油泵及冷却风扇；
3.3.2.2当油箱温度低于30℃时自动停循环过滤油泵及冷却风扇。
3.3.3加热器的控制及保护
3.3.3.1当油箱油位不低时允许启动加热器；
3.3.3.2当油箱温度低于25℃时自动启两台加热器；
3.3.3.3当油箱温度高于35℃或油箱油位低时自动停两台加热器。
3.3.4过压保护电磁阀的得、失电
3.3.4.1当液压油母管压力高于23MPa时，过压保护电磁阀得电泄压；
3.3.4.2当液压油母管压力低于21MPa时，过压保护电磁阀失电报压。
4 改造后的成效
改造后，在DCS上设计有低旁油站液压油站画面，运行人员可通过画面监视油站温度、液位和油站母管压力，也可对相关设备进行预选、投联锁及启停操作，画面清晰简单。
低旁液压油站DCS画面
Fig 1
根据改造后投运观察，正常运行时油站母管压力最高可达21.06MPa，最低为17.96MPa，高于21MPa时液压油泵停运，低于18MPa时液压油泵联启，油压呈周期性变化，每一个周期约8min25s。运行人员可根据需要预选一台液压油泵进行启动，实现两台液压油泵交替启动。
低旁液压油站母管油压变化曲线
Fig 2
低旁油站改造实现DCS控制和优化后，油站运行稳定，为低旁阀提供了稳定可靠的液压动力油，有效减轻了巡检人员的劳动强度和监盘人员的工作压力，确保了运行人员对低旁油站的及时操作，提高了低旁阀动作的及时性和可靠性，从而保证了机组的安全稳定运行。此改造可推广应用到后续其它旁路油站的改造优化。
参考文献：
[1] Bopp & Reuther Operating and maintenance manual
[2] 火力发电厂热工保护系统设计技术规定
[3] 凤台电厂4号机组低旁油站PLC改造施工方案
作者简介：
程胜林（1987年-），男，湖北黄梅，大学本科，助理工程师，目前从事火力发电厂热工控制与仪表维护。
论文作者:程胜林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/26
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