远程DPU在大唐安阳发电厂的应用

2014-10-17朱保群

河南科技 2014年19期

朱保群

（大唐安阳发电厂，河南安阳 455000）

1 引言

火力发电厂循环水系统是重要的辅助系统，循环水系统为凝汽器输送充足的冷却水，以保证汽轮机排汽真空，如果循环水量减少甚至中断，将导致机组减负荷运行甚至停机。大唐安阳发电厂300MW机组每台机组配套2台循环水泵，使用新华公司XDPS-400系统远程DPU系统进行DCS改造后，有效地提高了控制系统的安全性和稳定性，大大提高了机组的安全性。

2 原控制系统状况

大唐安阳电厂#9、10机组为国产300MW燃煤纯凝机组，控制系统主要采用西屋公司生产的WDPF分散控制系统，包含子系统燃烧器管理系统（BMS）、模拟量控制系统（CCS）、顺序控制系统（SCS）、数据采集系统（DAS）等。汽轮机 DEH、MEH 采用新华公司XDPS-400系统。

2.1 循环水控制系统改造前的状况

由于我厂300MW机组初设计时间较早，设计理念比较落后，虽然主要控制系统采用了DCS系统，但辅助系统较多采用远离主厂房单独布置的形式，如水处理车间、升压泵房、循环水泵房等。循环水泵房与主厂房直线距离300米左右，设置值班室，全天有人值班，共有四台循环水泵，由长沙水泵厂生产。其型号为72LKXC-26型，电机容量为1 800KW，转速为720rpm。值班室内安装一循环水系统控制柜，柜内设备包括热工信号、电流表、电机定子线图及轴瓦温度巡检仪、操作开关、联锁开关、指示灯具等。循环水泵及出口门控制系统为使用组合开关、按钮、继电器、时间继电器搭建的常规控制系统，每台机组的两台泵有四种联锁，即：循环水泵与循环水泵之间联锁、循环水泵出口母管压力低启备用泵联锁、

循环水泵启停联开联关出口门联锁、关出口门联跳循环水泵联锁。

通过联锁开关进行投、切。其中循环水泵启停联开联关出口门联锁，关门跳循环水泵联锁为互动联锁，即启动循环水泵联开出口门、停泵联关出口门，关闭出口门循环水泵联停。

2.2 存在的问题

原循环水泵及出口门控制系统为用组合开关、按钮、继电器、时间继电器搭建的常规控制系统，其结构复杂、分立元件多，自安装后运行就不太可靠，经常出现操作拒动、联锁拒动、误动的情况。经过长期运行，系统的电气回路性能下降，不断出现问题，故障、检修频繁，造成设备联锁不能正确动作，设备长期带病运行，给运行安全造成了重大隐患。

如图1所示循环水泵出口门开门回路中，开启循环水泵出口门的继电器J3需要组合开关、按钮、行程开关、继电器自锁接点共8个接点闭合才能动作。并且在控制柜内和就地控制箱内又经过端子排多次转接，造成系统复杂、故障点多，不但易发生问题，并且不易查找和消除。

图1 原循环水泵出口门开门回路

更为不利的是，常规控制系统无事故追忆功能，在实际运行过程中多次发生故障但经过试验又正常，无法判断故障原因和处理，造成故障原因不清，设备长期带病运行，给机组的运行安全造成了隐患。另外，由于常规控制系统控制策略不易修改，进行逻辑优化非常困难。

3 改造方案

为了彻底解决循环水泵房控制系统不可靠的问题，我厂计划对其进行改造，DCS系统因其可靠性高、组态方便、操作简单无疑是改造的第一选择。但由于我厂循环水泵房距离主厂房比较远，将现场信号直接接入DCS系统比较困难，不但需要敷设大量长距离控制电缆，还需要解决控制信号长距离传输的干扰问题。如使用PLC进行改造，则循环水泵房设备基本不变，将控制系统主要逻辑部分用PLC代替，但仍需要通过组合开关、按钮控制泵和出口门的启、停；泵与出口门之间的联锁投、切，仍需要有人值班，并且仍不具备历史记录功能，改造产生的效果不明显。

图2 新华公司XDPS-400系统网络拓朴图

经过调研发现新华公司开发的XDPS-400支持以光纤以太网为基础的远程控制器及远程技术，通过光纤以太网延伸XDPS-400的分布式控制单元，完成对远程子系统或对分散功能组的监控。而我厂DEH、MEH正是新华公司XDPS-400型DCS系统，经过认真的分析和研究，我厂决定使用新华公司的远程DPU系统进行改造。

3.1 控制系统配置

在循环水泵房内设置2对DPU，每对DPU控制1台机组的2套循环水泵系统，每对DPU配置了2块DI卡，2块DO卡，1块MA-V，2块PT100热电阻输入卡，使DPU具备了开关量输入、输出，模拟量的输入功能。现场信号直接接入DPU柜，输出信号由DPU柜输出接入现场设备，远程DPU的网络通过光缆、光端机接入集控室内DCS实时网络。

3.2 控制画面

在操作员站上设置了循环水泵房设备的监控画面，如图3，将轴承温度、泵的运行状态、出口门的开关状态实时显示，运行人员在集控室内即可监视循环水泵运行的所有参数。

图3 循环水泵控制系统画面

当出现循环水泵跳闸、冷却风机跳闸时，操作员站界面下方工具栏切换按钮上的循环水按钮将出现闪动，并发出事故音响，提醒运行人员注意。

在控制画面上设置了“检修设置”，如某设备需要检修和维护，只需要将该设备设置为“检查”，即禁止该设备的操作，即使发生误操作，设备也不会执行操作命令。

3.3 新增功能

得益于DCS系统强大的软件组态功能，我们在原控制逻辑的基础上又新增加了更加方便的控制逻辑，在实际运行中取得了良好的较果。

（1）顺控启、停，启动（或停止）时只需要操作一下，系统即可根据设定好的程序依次操作冷却风机、循环水泵、出口门等设备，非常方便，减轻了运行人员的劳动强度，也提高了安全性，避免了出现误操作。

（2）多种故障报警功能：1）母管压力低。现场压力开关信号整定值为：0.1Mpa。2）电源故障。现场控制柜有双24VDC、双5VDC电源，当其中单个电源故障后，将发出电源故障信号。机柜两路进线有一路掉电，也将报电源故障。3）卡件故障。机柜任一卡件故障，将报警。4）控制回路断线，泵的电气柜送出报警信号。5）保护动作信号，泵的电气柜送出报警信号。6）过电流，电流超过224A持续2秒以上，将产生过电流报警（启动30秒内不报）。7）冷却风机未运行，泵运行5秒以上，而相应冷却风机未运行。8）温度，轴温超过80度将报警，电机线圈温度超过100度报警（只报警，不跳泵）。9）油泵十分钟启动两次，报警时，字体红色闪动，确认后，停止闪动。

4 改造后的优点

改造后值班员在集控室内操作循环水泵，现场不需要有人值班，通过DPU进行控制，实现循环水系统设备的控制、联锁、保护和监视等功能。DCS系统本身的可靠性加上逻辑优化带来的可靠性，使控制系统稳定可靠，功能齐全。

4.1 逻辑修改简单

实际上远程DPU单元只是通过光纤以太网与DCS系统组成同一个实时网络，远程DPU与本地DPU没有区别，逻辑修改十分简单，无需改动现场线路，只要在工程师站上进行软件修改即可。如：原逻辑中“关门跳泵”逻辑没有延时，只要“关门”行程开关动作即跳循环水泵，在实际运行中多次出现由于行程开关误动而跳泵的情况，经改造，该逻辑中加了5秒钟的延时而且加入了“门未开”条件确认，进一步增加了安全性。