(许昌龙岗发电有限责任公司 河南禹州 461690)
摘要：大唐许昌龙岗发电有限责任公司1号机为350MW亚临界机组，小汽机控制系统WDPF-Ⅱ和PLC设备均已停产，设备老化，备件不足，人机界面落后，对机组安全运行造成隐患，通过对控制系统的升级、PLC纳入DCS及逻辑优化，提高系统的稳定性，简化控制构成，优化设备控制，以提高小汽机及整个机组的的安全经济性。
1 概述
大唐许昌龙岗发电有限责任公司1号机为350MW亚临界机组，2000年投入运行。锅炉给水方式为1台汽泵正常给水，1台电泵备用（50%额定负荷）。小汽机控制系统DCS分两部分：由WDPF-Ⅱ控制系统构成的MEH和PLC构成的METS系统，均为20世纪80年代后期的系统，因设备的老化和备品备件的停产，小汽机运行存在重大的隐患，通过对其控制系统的改造及优化，提高小汽机运行的可靠性。
2 改造方案的确定
2.1改造的必要性
WDPF-Ⅱ和PLC的软硬件均已停产，部分备品备件甚至停止了供应，只能对故障的备件进行维修后使用，降低了系统的可靠性，即使备件供应商有库存，但采购周期长、价格昂贵。PLC控制柜在汽机运转层小汽机旁，环境温度高,降低PLC运行的可靠性；控制程序及过程无法监视和修改，即使用软件进行通讯查看，因程序没有标注，必须一一比对进行判断，影响故障分析和维护，增加事故处理时间；与控制DCS通讯点多，继电器用量大，导致故障点多因此，要保证装置长周期稳定生产，必须对控制系统进行改造。
2.2改造方案
DCS、PLC系统的改造牵涉到整个工艺生产，要结合整套装置的设备大检修同时进行。如果简单的将系统推倒重建，那么就会造成原有的资源浪费及操作方式改变。为保证小汽机控制系统改造后的兼容性、可靠性和先进性，改造成本的节约，运行人员操作的习惯性，综合分析各方因素，结合本厂的设备及控制要求，采用同是艾默生的控制系统ovation控制系统（WDPF-Ⅱ的升级控制系统），控制系统采用电源、DPU及网络冗余配置，并将原小汽机保护的PLC纳入DCS，实现小汽机控制系统的一体化；DCS电子间机柜位置不变，根据原接线位置布置新模件，电缆尽量采用原电缆，原电缆无法使用时，考虑重新敷设电缆，节约改造成本，同时要求新系统机柜具有15％的备用空间，I／O通道留有不少于15％的备用量，以备以后扩容需要；在逻辑组态及画面组态方面，尽可能的遵从原逻辑及画面，保证操作的习惯性。
3 改造方案实施过程
3.1 改造前期准备
3.1.1 制作清单及卡件布置
对WDPF-Ⅱ控制机柜接线进行统计，记录各个信号电缆的信号编码、接线端子位置、正负接线方式、短接线及小汽机小汽机保护的I/O信号，制作小汽机控制系统I/O清单；为了保证原信号电缆的利用率，卡件布置尽量遵循原卡件布置方式，必须调整的卡件，遵循接线靠近原则，即原接线在机柜上部的卡件，尽量布置在上部，原接线在机柜下部的卡件，尽量布置在下部。最终确定电源分配、IO及硬件配置、MEH硬跳闸方案、通讯接口等。
3.1.2 逻辑组态
改造工程开始前，提前对逻辑进行组态，保证现场设备的调试。系统组态过程是整个改造的重点，我们坚持原则是：在理解原有控制功能的基础，尽可能保持原有系统的原貌特别是那些和工艺操作习惯密切相关的流程图、操作组、棒图等。对原有设计理解透不透的查找资料分析原有程序，保持原功能，并进行严格的功能测试。逻辑组态有2个人进行专项跟踪，一同与工程人员进行DCS组态，学习ovation控制系统的组态工具及方法，负责逻辑组态一致性的核对、组态优化的沟通与讨论、现场系统的调试验收及机组运行后日常维护工作。
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3.2改造施工
3.2.1 施工步骤
施工主要步骤：
1.电子间机柜电缆标记、拆除、退到电缆夹层，拆除WDPF-Ⅱ机柜。
2.ovation机柜现场验收，安装。
3.电缆敷设、机柜接线。
4.机柜上电，单体调试。
5.整体调试，优化，验收。
3.2.2 施工注意事项
重点注意事项主要有以下几个：
1.电缆标识的丢失。在拆线之前，对端子柜接线进行拍照，保留最原始的接线资料。
2.机柜的安装工艺。机柜与基础之间采用减震胶垫，每块盘内应有大于1×20mm2的接地线，保证盘外壳有可靠的接地，接地电阻小于1Ω，且保证单点接地。
3.电缆的接线及整理。用于跳闸、重要的联锁和超驰控制的信号，直接采用硬接线，而不通过数据通讯总线发送。保证屏蔽从就地元件到系统柜为连续、且只有一点接地，杜绝屏蔽线的乱接、漏接的情况。电缆接线完成后对所有的电缆孔洞进行防火密封，并保证施工工艺。
4.系统的调试。保证逻辑功能的安全可靠性、合理性、完整性和优良性，设置参数时要进行等量换算；组织现场调试及相关试验，做好记录，形成最终I/O清单、SAMA图、逻辑图及相应记录等资料。
3.3组态优化
随着对机组控制理念的改变，许多控制逻辑组态不符合机组运行安全性、经济性的要求，利用本次小机控制系统的升级，对小机MEH进行逻辑组态优化，满足机组运行需求。小机控制系统的优化主要体现在两处，一是小机的跳闸保护系统METS由PLC改造为DCS控制，二是对小汽机部分保护逻辑进行优化。
3.3.1小机保护系统METS由PLC的改造为DCS
DCS中对保护输入信号进行定义，设置输入信号在DCS控制机柜输入端子位置，依据优化后的逻辑对小汽机保护进行组态，并下装到控制器中。在源头加信号进行小汽机保护传动试验，确保每一个保护信号正确无误，DCS上小汽机首出实时、准确显示。因为将METS纳入ovation系统中，将小汽机跳闸电磁阀硬接线回路由就地改为MEH机柜内，110VDC由110V直流配电屏直接提供，保证电源的稳定、可靠。
3.3.2小汽机保护联锁逻辑优化
小汽机冲动室疏水压力高（PS48250）和小汽机排汽压力高（PSHH48260）两处逻辑均不是必要的保护联锁，且都为单点控制，容易造成小汽机误动，影响给水流量，甚至跳机。小机冲动室疏水压力高（PS48250）为小汽机喷嘴后压力，不应有切除小汽机遥控，禁开的限制，取样该逻辑；小汽机排汽压力高（PSHH48260）与小汽机排汽绝对压力高（SHH48259A\B\C）都测量小汽机排汽压力，SHH48259A\B\C三取二后保护先与PSHH48260动作，正常情况PSHH48260对小汽机不起保护作用。经过论证，取消PS48250测点的联锁，设置一级报警，并修改点名为小机喷嘴后压力高；PSHH48260取消跳小汽机逻辑，设一级报警。
4 结论
通过对小汽机控制系统的改造，提高了这个系统的稳定性、故障率大幅降低，简化了系统构成，提高了控制系统的处理速度、冗余化程度、流程图、趋势及组态性能。改善了人机界面，点信息的调用、流程图及逻辑组态更为简单、直接，方面了设备故障的查看、分析、处理。小汽机控制系统优化改造，减少了小汽机故障对电泵、机组负荷的影响，提高了小汽机及整个机组的的安全经济性。
参考文献
[1]孙修玉，张文，宋益纯 WSPF移植升级为ovation控制系统在石横电厂的应用，山东石横发电厂，山东电力高等专科学校学报，2004
[2]WDPF-Ⅱ系统使用说明书，美国西屋公司（艾默生公司）
[3]ovation控制系统使用说明书，美国艾默生公司
论文作者:尹高旭
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/1
标签：汽机论文; 组态论文; 控制系统论文; 机柜论文; 接线论文; 逻辑论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第18期论文;