火电机组脱硫DCS系统升级改造的策略与应用

傅喻帅

（广东省粤电集团有限公司珠海发电厂，广东 珠海 519000）

1 脱硫DCS系统分机组改造的意义及其发展趋势

脱硫DCS系统分机组升级改造是针对21世纪初期设计制造并投入使用的脱硫控制系统，该脱硫系统特点为：脱硫系统存在旁路功能，即在脱硫系统异常时机组可以无需脱硫运行。2011年前后，出于环保要求,火电厂陆续取消机组的旁路改造。改造后，控制系统的设计方式与新系统的安全可靠性要求不匹配。所以脱硫DCS系统分机组改造，即将脱硫设备根据不同机组、单元公用的分类方式，对设备进行控制，杜绝因为脱硫控制系统故障导致全厂停机的可能性，同时为机组停运时脱硫设备的停机检修提供了平台。在实现基本分机组、公用系统改造的同时，应进一步提升脱硫控制系统的可靠性，进而为环保部门对火电机组50、35、5的烟气排放要求打下坚实基础。

2 珠海发电厂脱硫DCS系统改造意义以及改造过程中的难点

脱硫DCS系统改造的意义在于，可以将两台机组的脱硫控制系统完全物理隔离，杜绝因控制系统故障而导致双机停运的可能性，对于机组检修期间控制系统的维护以及试验工作也十分便利。对于火电厂现阶段对脱硫系统可靠性的要求而言，这种改造势在必行。脱硫DCS系统改造工程主要面临以下问题：

2.1 网络构成方式选择

对于改造方案控制系统网络构成的选择，基本原则是两台机组的脱硫烟气及吸收塔设备控制部分需要各为一个网段，所以网络构成的决策重点主要在于脱硫公用系统的网络配置问题，配置方式有两种方案：

1）公用系统与1号机组或者2号机组为同一网段。这种方案的优点在于可以节省交换机与组态服务器或网关的使用，也有利于单元机组与公用系统之间信号传递，对于采用C/S架构的系统，一旦服务器不可用将无法监控整个脱硫系统，后果比较严重，对于采用对等网架的系统影响会较小。

2）公用系统单独一个网段。此方案的特点在于：可以避免不同机组间的相互干扰，各网段系统内的检修试验工作独立，互相之间没有干扰。但该方案的成本相对较高，而且因为通常不同机组的控制器号是对称布置的，工作人员在进行逻辑修改、下装等工作时一定要严格区别机组号，否则容易导致误操作。

2.2 公用系统设备无法停运

由于珠海发电厂是由两台700 MW火电机组组成，没有两机同时检修的窗口期，所以脱硫公用系统部分改造必须在脱硫系统运行过程中完成。设备运行过程中对控制系统进行改造，对施工方案的计划和细节以及施工项目组与运行人员的配合提出了很高的要求。如何在保证设备正常运行的前提下完成控制系统改造，是制定改造方案时需要考虑的重点和关键。

3 珠海发电厂脱硫DCS系统改造方式

珠海电厂脱硫DCS改造选择了艾默生的OVATION控制系统（以下简称艾默生），以替代改造前的东芝TOAMAP控制系统（以下简称东芝）。

3.1 网络配置方式

珠海发电厂脱硫DCS系统改造采用了三网段设计，即1号机组吸收塔烟气设备控制系统为一个网段、2号机组吸收塔烟气设备控制系统为一个网段、公用系统为一个网段。其中每个网段下配备一台工程师站，一台历史数据站、一台OPC站。1、2号机组脱硫系统网段各配备两台操作员站，公用系统配备一台操作员站。三网段间通过核心交换机连接，使操作员站可以实现跨网段操作。

3.2 公用系统运行中改造方案

公用系统改造制定了艾默生控制系统和东芝控制系统同时监视同时操作，对东芝控制系统CPU逐个进行改造的方案。首先做出每个CPU内所有测点信号和控制设备清单并进行梳理分析，罗列出无法停运或严重影响设备安全性的测点和执行机构，在改造施工前确认对这部分重点信号的处理方式和执行机构的操作模式，以CPU为单位制定施工方案，方案经过详细论证后再进行施工工作。

1）6号CPU改造施工方案。

6号CPU主要处理脱硫380 V脱硫公用电源进线等电气信号，同时有石灰石浆液和事故罐相关设备信号。

2）5号CPU改造施工方案。

5号CPU主要处理脱硫2号湿磨、2号真空皮带、2石灰石浆液、工艺水系统等相关控制信号。

3）4号CPU改造施工方案。

4号CPU主要处理脱硫1号湿磨、1号真空皮带、1号吸收塔石灰石浆液、工艺水系统等设备相关控制信号。

通过以上的临时措施和两套DCS系统的共同使用方式，逐步对脱硫公用系统的三套CPU及相关设备进行拆除和更换，实现了在公用系统不停运的同时完成DCS系统改造的预期项目目的。

3.3 1、2号机组脱硫DCS系统设备物理耦合拆分方案

由于改造无法提供两台机组全部停运的检修窗口期，所以改造计划必须在不影响运行机组正常运行的前提下进行。根据我厂1、2号机组脱硫控制系统特点和电子间实际布置情况，项目方案最终确定为使用先安装调试部分艾默生系统，后进行信号迁移的方案。具体施工分为以下几个步骤：

1）2号机组脱硫控制系统土建改造工作。在1、2号机组脱硫控制系统电子间地板上进行穿孔作业，以满足2号机组艾默生控制系统所需的进线孔洞。由于原设计楼板没有开孔，所以需要重新计算承重能力，最终该项目使用钢梁对楼板进行了加固，加固后测试承重符合要求，再进行后续的楼板施工工作。

2）2号机组新系统立柜上电调试。在土建工作基础上，按照艾默生控制系统厂家技术要求，安装槽钢和绝缘垫，并将控制2号机组风烟吸收塔设备的控制系统机柜进行立柜工作，之后系统上电调试正常后，将所有卡件从卡槽拔出，以配合下一步的信号电缆移位工作。

3）2号机组设立中间端子柜，信号线移位。2号机组脱硫控制系统新机柜的安装位置与原机柜有一定距离，针对可能发生电缆长度不足问题，同时也为了利用改造前的原有电缆,减少重新敷设电缆的工作量。项目采用了中间端子柜的施工方案，根据2号机组脱硫系统的实际点数，在电缆桥架附近位置提前设置中间端子柜，改造共设置了ZJ01-05五个中间端子柜（如下图5），并将新系统至中间端子柜的信号电缆预先敷设，完成信号点测试。在2号机组停机后只需要对信号进行移位工作就可以进行调试，最大限度地降低了2号机组停机所需要的时间。

4）1号机组改造。在2号机组改造完成后，1号、2号机组艾默生和东芝系统同时使用，在1号机组停运的检修窗口期，再进行1号机组脱硫东芝系统解线拆除、艾默生系统立柜接线和调试等工作，最终全面完成1号、2号机组脱硫控制系统改造工作。

4 结语

经过珠海电厂脱硫系统DCS升级改造项目，解决了由于设计原因造成的诸多使用问题，在控制系统层面上真正做到了与1号、2号机组及公用脱硫系统的独立性与重要性相匹配，并通过多种尝试，克服了施工中公用系统不能停运、1、2号机组脱硫DCS系统设备物理耦合性高等难点问题，为今后的脱硫系统控制系统改造提供了借鉴经验。