摘要：本文介绍了某百万超超临界机组的总线应用情况，阐述了安装调试过程中总线系统出现的一些问题及处理方法，探讨了施工监理控制要点。由于本工程机组容量大、现场总线应用程度高，本文所讨论的问题具有较大的借鉴意义。
关键词：火电厂；DCS；现场总线技术；监理
1 概述
随着信息化社会的快速发展，数字网络技术得到了全面提高，工业数字化的深度和广度直接反应工业信息化水平。火电厂作为国家重要能源产业，更应与时俱进，加紧向数字化和网络化的改革。现场总线技术作为工厂数字通信网络的基础，突破了传统的“点对点”传输,不仅能够提供I/O数据，而且能够提供设备状态、诊断以及历史统计数据；沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多有实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。
在欧美一些国家, 现场总线技术在火电厂单元机组中应用实例较多。如美国Xcel能源集团的Comanche电厂#3机组(1 ×750 MW)和Omaha公用事业的Nebraska#2机组(1 ×663 MW)OPPD工程中均采用了艾默生公司的Ovation现场总线控制系统。现场总线技术在国内大容量机组火电厂辅助车间也已经有一些成功的应用经验，华能玉环电厂的锅炉补给水处理系统和工业废水处理系统的控制系统、华能金陵电厂的锅炉补给水处理系统、三河电厂二期工程的热网系统的控制系统等, 均采用了现场总线技术。
2.电厂设备概况及控制系统
2.1设备概况
本电厂三大主机均选用目前市场上性能和参数均处于前列的产品。锅炉选用东方锅炉厂生产的超超临界参数变压运行直流炉，采用一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天布置（考虑到建筑景观要求，采用局部封闭）、全钢构架。锅炉采用∏型布置方式，前后墙对冲燃烧方式。汽轮机选用上海汽轮机厂生产的超超临界、一次中间再热、四缸、四排汽、单轴、凝汽式汽轮机；发电机选用上海电气集团股份有限公司生产的水-氢-氢冷却汽轮发电机，静态励磁。
电厂辅机设备情况：制粉系统采用中速磨煤机一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机，燃烧设计煤种时，5台运行，1台备用；烟风系统采用平衡通风系统；锅炉设有两台回转式三分仓空气预热器；每台锅炉配2台50%容量动叶可调轴流式送风机；配2台50%容量的动叶可调轴流式一次风机；配2台50%容量动叶可调轴流式引风机；机组配1套40%容量高低压二级串联旁路。
2.2现场控制系统概况
本文所述某电厂DCS系统采用北京ABB贝利工程有限公司（简称“ABB”）的SYMPHONY-PLUS分散控制系统。此系统是ABB公司针对现场总线的应用在原SYMPHONY系统上开发的最新产品。按照建设数字化电厂的目标，本电厂除联锁保护、重要调节等系统采用硬接线控制外，其余现场设备大范围采用现场总线技术，现场设备总线使用率约60%，在百万机组中全国第一。
3 现场发现的问题及处理方法
3.1 控制系统下装过程
现场总线施工过程中，出现DCS系统无法安全下装的问题，表现为下装复位、组态程序下装过程慢。实际监理过程中发现，造成下装复位的原因为OZD（光电转换器）拨码开关S1设置不正确；下装过程慢的原因是网卡设置不正确。调试单位在监理人员的指导下经过多次检查、试验判断，将OZD（光电转换器）拨码开关S1修改设置为1，并修改网卡设置后，即可消除以上故障。
组态程序下装过程中，经常出现常规DO点、总线信号等不能保持当前状态信号。经对系统软件进行检测，发现是DCS系统软件问题，功能码设置不完善从而引起了故障。在监理人员的指导下，调试单位对DCS系统软件进行了升级，并将功能码中设置改为下装保持或跟踪信号输初，从而消除了该故障。
3.2 控制系统的运行过程
监理工作中发现，应用现场总线控制技术时，时常发生DCS系统稳定性不高的问题——控制器运行过程中偶尔存在DPU离线、网段通讯中断。通过对DCS系统进行试验测试，对历史数据及SOE记录进行分析，发现在通讯中断或DPU出现离线等故障时，PDP（通讯卡件）卡件会同时报故障或通讯错误，判断为PDP卡件故障造成上述问题。更换报错的PDP卡件后，系统恢复正常。这一问题存在范围广，报错率高，由此怀疑是设备本身的质量问题。若属实，则需要全部更换该批次卡件。
本电厂应用的ABB系统DI811卡件输入电路设计，在回路带电情况下进行接线工作时如果正端接地，会造成卡件保险熔丝烧坏的情况。如果在接线时避免带电线路接地则可以避免此类情况的发生。实际工作中应采取先接就地设备，后接卡件接线的方案。监理工作中发现，由于在基建安装调试过程中施工顺序交叉较多，此种情况会经常出现，待机组正常运行后可通过规范施工顺序加以避免。
另外，在控制系统运行过程中，还存在着DCS系统画面不稳定、不完善的现象。通过对DCS系统软件进行检查，发现造成DCS系统显示画面不稳定的原因为软件修改过程中不同服务器软件版本存在时间差；同时，由于DCS系统画面组态较早，现场优化与修改较多，造成调试过程中画面存在不够完善的现象。在对DCS系统软件版本统一升级、画面修改完善工作完成后，将不会存在此类问题。
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3.3 控制站相关问题
服务器、工程师站及操作员站偶尔会出现死机现象。经过对多次出现的服务器死机现象进行分析，发现服务器出现死机时，网络通讯均出现异常；组织对网络通讯卡件（PNI）进行全面排查，发现DCS系统5块PNI卡件中有3块存在故障或通讯不正常。现场监理工程师判断为PNI故障引起服务器死机。在完成故障PNI卡件更换工作后，DCS系统运行正常。
经过分析，认为系统操作员站死机的原因是由于通讯卡件容量限制以及S+操作员软件2.0.1版本存在问题。通过对通讯卡件设置进行了更改，并升级了DCS系统软件版本，操作员站运行正常。
经分析，工程师站死机原因是调试期间，远程桌面登录占用C-net网络负荷过多造成。将工程师站增加一路1000M网络直接连接服务器，减少C-net网络占用后，工程师站运行正常，进行组态下装等试验工作未出现死机现象。
3.4 其他调试过程中发现的问题
监理人员通过多次对现场安装质量集中检查，发现总线安装过程中,存在电缆铺设不规范、接地不规范、DCS系统网线标识不全、线缆号牌缺少、光缆熔接缺陷等安装质量问题。这些问题都给施工过程埋下了未知的隐患，都需要监理人员进行严谨细致的检查并督促整改验收。
4 现场总线施工中的监理控制要点
超超临界总线机组热控安装工程点多面广，施工准备时间长，安装调试时间短，工作密度大，受其它相关专业影响大。鉴于以上特点，监理工程师宜多采取事前控制和过程控制方式，并结合事后验评，对工程质量进行监督管理。
4.1、事前控制要点
所有现场总线设备在确定型号前，都由西安热工研究院与ABB公司对其与Smyphony Plus系统的兼容性进行测试，并选择在控制领域有成功运行业绩的产品,包括压力、差压、液位、流量变送器，控制对象有电机、电动执行机构和气动阀门等。因此，热控设备和控制盘、台等运送到现场后，监理工程师应及时组织有关单位进行开箱检验工作，检验到货设备与合同文件的技术规范是否一致 、与供货范围是否一致；当出现不一致现象时，不能出具验收单，应立即向业主报告，要求供货商按合同文件供货。
4.2、事中控制要点
从现场总线在国内外及本电厂的应用情况看，当通信出现中断或故障时，90%以上是安装问题造成的，如：PROFIBUS电缆的两根A、B线接反、短路、对地短路、虚接等等造成连接故障。因此，在监理工作中应该明确总线安装注意事项，并严格督查施工单位落实执行。总线安装时需要注意以下几点：
（1）安装中要注意通信电缆的接线方式。
（2）注意屏蔽方式，通信屏蔽不同于常规DCS，DP电缆在总线柜和设备现场要两端接地。
（3）电缆长度要求：500Kbps速度时一个DP子网段总长度不大于400米，一个PA网段(31.25Kbps)总长度(干线和支路之和)不大于1900米。
（4）终端电阻要正确接入，且尽量使用有源终端。
（5）现场总线电缆和现场设备安装之后应该经过严格测试，电缆线间绝缘电阻、对地绝缘、线间和对地电容以及总线信号的波形测试等应符合总线标准的要求。
针对发现的DCS系统存在的安装质量问题，监理要求施工单位严格按照相关规范标准组织施工，强化总包对现场施工质量的管控。对每次检查发现的问题发出整改通知单，要求各单位限期整改，组织闭环验收；对重复发生类似问题和质检控制不严问题进行考核。
5 结论
随着火电厂的不断发展，采取有效的措施大幅度降低工程造价已成为火电厂设计方案优化中越来越重要的因素。而降低工程造价最为有效的措施之一就是控制系统的功能分散和物理分散。随着DCS控制器功能越来越强大，传统的DCS在实际工程中对于工程造价的影响越来越不明显，因此控制系统的物理分散就显得尤为重要。从DCS的远程控制站、远程I/O、配电柜、电源柜的分散布置到使用远程智能采集前端，进而取消集控楼进行电子设备间的分散布置，这些措施都能在一定程度上减少安装材料(电缆和桥架等)的使用。但是, 如果不对控制系统进行革命性变革, 单纯通过优化主厂房的布置来进一步降低安装材料的用量已经非常困难。所以，采用现场总线技术, 将控制功能和I/O移到现场设备是从根本上解决这一问题的关键。本文介绍了某百万超超临界机组主、辅机选型，总线应用情况，安装调试过程中总线系统出现的一些问题及处理方法，在此情况下，探讨了施工监理的控制要点。由于本工程机组容量大、现场总线应用程度高，本文所讨论的问题具有较大的借鉴意义。
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论文作者:柯凤枝
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
标签：系统论文; 现场论文; 电厂论文; 总线论文; 控制系统论文; 机组论文; 过程中论文; 《电力设备》2018年第18期论文;