GE 9FA汽机及余热锅炉控制系统电源升级改造
2015-10-31樊斌
樊斌
（福建晋江天然气发电有限公司 福建 晋江 362251）
GE 9FA汽机及余热锅炉控制系统电源升级改造
樊斌
（福建晋江天然气发电有限公司福建晋江362251）
介绍某电厂汽机及余热锅炉分散控制系统的艾默生公司的Ovation控制器电源出现的问题，针对问题进行升级改造，提高DCS控制器电源系统的可靠性，为机组的安全稳定运行提供了保障。
分散控制系统（DCS）；控制器电源；电源升级改进
前言
某电厂建设规模为四套F级燃气——蒸汽联合循环发电机组，属于CE STAG 109FASS（1109FA）系列。燃气轮机、蒸汽轮机及发电机由GE成套提供的MARK VI控制系统，余热锅炉及BOP设备有美国西屋艾默生公司提供的OVATION分散控制系统（DCS）控制。其中#3机组于2012年4月投产，分散控制系统（DCS）的部分电源陆续出现故障，辅助触点接触不良导致24V电源丢失，电源风扇不转等情况。分散控制系统（DCS）控制系统可靠运行的前提是需要有一套可靠的电源系统，其自身的安全、稳定与否，将直接对DCS系统，以至于对整个生产过程的安全、稳定运行产生重要的影响。
1 分散控制系统（DCS）控制电源配置
晋江气电#1～#4机组分散控制系统（DCS）电源分为三部分，分别为机组单元机组分散控制系统（DCS）电源；公用网络交换机和公用控制器电源；就地公用系统分散控制系统（DCS）远程控制器电源。
机组分散控制系统（DCS）系统分别配置了独立的两路电源，由机组不间断电源（UPS）、机组保安电源分别给机组控制器和自动切换（APC）电源切换装置供电。公用网络柜和公用的控制器电源由公用系统不间断电源（UPS）和公用系统保安电源进公用电源柜后再给供电。就地公用系统分散控制系统（DCS）远程控制器电源用母线段的两路自动切换的可靠电源。
Ovation控制器供电系统描述：
为了给其Ovation控制器和输入输出I/O线路提供可靠稳定的供电，设计了可转换供电模块。Ovation控制器供电系统提供冗余交流AC或直流DC供电，冗余二极管脉冲主电源，每一控制器机架的分离电源，每一输入输出I/O线路冗余直流DC给供电及当指定时为发送回路和数字触点提供辅助的输入输出I/O供电。Ovation控制器供电系统由两个功率因素校正供电模块和一个电源分配模块组成。交流AC或直流DC电源位于电源分配模块终端区并分配给两个电源供电模块。不同的供电模块组能获得交流AC或直流DC输入。两个供电模块提供了一个冗余结构。交流AC或直流DC供电对一个特定的机柜能混合使用。输入电能被滤波、功率因素校正也被使用，二极管脉冲输出供给了控制器机架和输入输出IO线路。
2 存在问题
我厂#3机组投产后，电源陆续的出现辅助24V直流DC故障、风扇不转等故障现象，加之电源已停产，如图1，由于市面上备件难以采购，价格偏高。随着电源运行时间的加长，故障现象就越明显。
3 改造方案的提出
通过对其他兄弟电厂新机组输入输出配置的调研，建议采用艾默生公司提供的最新的配置如图2，配置如下：
图1 新电源图图2旧电源图
艾默生过程管理推出OvationDIN导轨安装式电源，集成四个模块化无风扇电源，为Ovation控制器和I/O总线提供可靠而稳定的供电。Ovation控制器供电系统能够接受冗余交流和直流输入，冗余的耦合二极管输出电路不仅为控制器供电，还为每路I/O总线提供冗余的直流电源；如果需要，还可以为信号回路和继电器节点提供48VDC/5A/240W辅助电源，电源输出配置为24VDC/10A/240W。
3.1新设计的电源（如图3所示）
A.交直流电源输入端；
B.直流电源输出端；
C.直流电压状态监视触点（常开）；
D.输出电压调节（带保护盖）；
E.输出电压状态监视灯（绿色）（当输出大于90％额定输出时，灯亮）；
F.输出过载监视灯（红色）（当输出短路或小于90％额定输出时，灯亮）。
3.2新电源故障诊断（如表1）
3.3新电源分配模块
图3 新电源分配模块
表1
（1）去除了盖板。
（2）新增了散热模块。
（3）新增了辅助24VDC回路总保险及状态监视灯。
（4）电缆接口的两边新增了固定螺丝。
（5）方便维护和更换。
3.4两款电源性能参数的比较
表2
3.5Ovation导轨式安装电源优势
（1）新设计的电源当刚启动和输出短路或超载时，会立即启动Bonus PowerR功能。该功能可以支持短时间（一般3～5s）的输出超载，而不会损坏电源或导致电源没有输出；并且在7s的恢复期后可再次生效。
（2）体积小，重量轻，可插拔式接线器，更换方便。
（3）独立的主电源和辅助电源，降低了备件种类。
（4）无冷却风扇，减少了易磨损部件，增加了可靠性。
（5）混合式的交流或直流输入，增加了辅助电源的可用性。
（6）提高了电源效率，降低了发热量，延长了设备寿命。
4 方案的实施
这套改造组件包含一块背板，预装安装导轨，新电源分配模块、断路器、进线端子和四个新开发的电源，可用于替换Ovation系统原有的24VDC电源和电源分配模块。
2013年10月，#3机进行电源设备的组装，将组装好的电源设备直接现场替换原有机柜的电源。Ovation公司派工程师来现场进行调试，进行相关试验，系统电源正常。
改造注意事项是电源改造前，需精确统计原输入输出IO机柜主、辅24V直流DC电源的使用情况，尤其是依旧使用OCR 161控制器的；如果主电源容量超过240W，可考虑将机柜风扇电源改为220V交流AC供电。
5 总结
更换新的分散控制系统（DCS）电源拥有独立的主电源和辅助电源，模块化设计，降低备件种类；无冷却风扇，减少了易磨损部件，一定程度上减小了设备维护成本；降低了因电源系统本身故障影响安全生产的可能；提高了电源效率，降低了发热量，延长了设备寿命，保证了机组运行的安全性。
[1]艾默生.《Ovation OW351-R1005用户手册》.过程控制有限公司.
[2]艾默生.《OvationTM24VDC电源介绍》.过程控制有限公用事业部竺纪定.
TK223.3+2
A
1673-0038（2015）27-0267-02
2015-6-11
樊斌（1969-），男，工程师，大专，主要从事电厂热控专业工作。
