燃气轮机DCS系统升级改造

朱俊

摘要：文章介绍了江苏华电望亭发电厂两台由美国GE公司生产的9FA型燃气轮机DCS计算机控制系统在升级改造前存在的一系列威胁到机组安全稳定运行的问题，列出了具体的升级改造方案及操作步骤，对改造中所做的措施及工作进行了详细的阐述，并对两台燃气轮机DCS计算机控制系统升级改造后的性能及效果与原来进行了对比。

关键词：燃气轮机；DCS；计算机控制系统；改造

1 改造前存在的问题

望亭发电厂两台燃机作为调频调峰、迎峰度夏的主力机组，自2005年双投以来已连续运行十多年，作为两台机组的核心控制部分分布式控制系统（Distributed Control System，DCS），其还是2004年时期的产品，目前存在的主要问题如下。

（1）8台工作站采用的是戴尔公司生产的OptiplexGX280，两台服务器是PRECISION370系列，两台历史站是POWEREDGE2800，由于这些机器连续每天24 h不间运行，各台机器都发生过主板、硬盘等部件的损坏，我们都通过戴尔公司提供的质保，及时进行修理，未对生产系统造成影响。由于是2004年时期的产品，这批机器目前的运行速度明显变慢，出现死机的频率增多，而且都已超出戴尔公司的质保期，市场上已找不到同类型全新的备品备件，因此一旦再出现故障将很难修理[1]。

（2）DCS系统中的16个控制器分散处理单元（Distributed Processing Unit，DPU）与交换机的连接是单网连接，一旦由于交换机故障或者网线接头松动，DPU则会立刻切换到备用DPU，在故障未解除之前，机组是单DPU运行，一旦该DPU出现故障，将直接导致解列、跳闸事故的发生，严重影响到电力企业的安全生产。

（3）DCS系统软件采用的是基于Windows系统的Ovation2.3.1版本，由于版本较早，对于控制器、卡件今后升級的兼容性较差；每个控制器的闪存过小，只有32 MB，影响到系统的稳定性。

（4）历史站采用的是老版本的Edb2.4.1系统，该系统依赖于Oracle数据库，查询数据时其数据回放速度极慢，严重影响到运行对数据分析的效果，对历史事件的追忆也极为不便。

（5）OPC，AMS站软件版本过老，会发生通新中断、设备无法连接等问题，运行不够稳定。

2 改造方案

基于以上存在的这些问题，两台燃机DCS系统的升级改造工作势在必行。通过讨论研究及调研学习，最终我们决定与上海艾默生过程控制有限公司签署合作协议来共同完成两台燃机DCS系统的升级改造工作。具体改造方案如下。

（1）8台工作站采用戴尔公司最新的主流配置OPTIPLEX 990系列工作站；两台服务器和历史站均采用戴尔公司主流服务器PowerEdge T310系列；显示器用戴尔24LCD（16：9）宽屏显示器替代原来的21显示器。

（2）修改原有网络交换机配置，网络架构升级为100 Mbps的Fast Ethernet双网架构，增强Ovation系统网络的稳定性，控制器网络实现冗余[2]。

（3）Ovation版本升级为基于Windows系统的Ovati。n3.0.4 版本，系统软件的性能及兼容性大大增强，控制器的闪存更换为128 MB。

（4）历史站升级为OPH3.4，不再依赖Oracle数据库，历史数据查询速度加快，历史站性能大大增强。

（5）OPC，AMS站的软件分别升级到OPC4.1和AMS8.1，提高了OPC站和AMS站的工作稳定性。

DCS系统升级前后的对比如表1所示。

3 改造中所做的具体工作

在两台机组的检修中完成具体的改造工作。检修前分别编制了《1号机组DCS计算机控制系统升级安全技术措施》和《2号机组DCS计算机控制系统升级安全技术措施》，在检修中严格按照措施进行施工。

改造前事先做好原系统数据库、组态程序和画面的备份工作。对原系统所有采用常闭触点和常为“1”信号的DO指令进行整理，对系统内所有模件进行检查并记录故障情况，记录系统中的强制点。系统断电前先与运行联系好，把DCS系统停运期间所有需要运行的设备全部拔掉就地操作和监视。

拔出系统内所有DOC和DOX卡件的保险丝，所有控制器下电，更换新闪存于OCR161控制器中，所有老工作站移除，敷设控制器和工作站的网线，安装新工作站，修改原有网络交换机配置，网络系统内部连接检查。

所有控制器上电、重新定义控制器并进行下装，确认控制器各模件状态正常后恢复DO卡件的保险丝。添加历史点，恢复历史死区设置，完成OPC，AMS站的配置，强制点恢复检查，确认系统各重要保护、自动等参数正常无误。

完成控制器、网络设备、电源部分的切换试验及控制器、网络的负荷测试，检查DCS系统画面各项操作功能正常，测点数据显示准确，OPC站的EDS，SIS数据传输正常，AMS站与848的通信、DCS与MK VI之间的通信正常无中断。实时检查历史站功能，历史趋势调用响应速度快，内容准确无误。

4 改造后的效果

两台机组DCS系统升级改造后，两套DCS计算机控制系统均正常工作，系统功能完好，从未发生过控制器切换、服务器、历史站、网络通信等软硬件故障问题，各台操作员站性能良好，反应迅速，未曾发生死机、不能操作等现象。对于系统内的12台工作站，戴尔公司提供了 2年的质保服务，我们还能通过续签质保再延长4年共计6年的戴尔公司质保服务，解决了我们对于硬件问题的后顾之忧。系统软件升级到Ovati。n3.0.4，性能及兼容性得到增强，与江苏华电望亭发电厂两台60万机组的Ovation系统版本一致，DPU，I/O卡件都可以通用，可以实现备品备件的统一管理。AMS软件版本的升级，可以支持更高版本的848T等通信卡件，解决了老版本卡件停产的问题。网络构架从单网变成双网，减少了控制器切换的概率，提升了系统的安全稳定性。历史站从EDB升级为OPH，提升了数据的查询速度，为机组运行分析、故障追忆提供了保障。

5 结语

综上所述，望亭发电厂两台燃气轮机通过对DCS系统的升级改造，大大提升了系统的稳定性及可靠性，有效降低了机组非停事件的发生率，为机组今后的安全稳定运行提供了坚强的保障。

[参考文献]

[1]兰昌洪，王力民.火电厂分散控制系统创新设计与安装调试及检修运行维护实用手册[M].北京：中国科技文化出版社，2006.

[2]华能国际电力股份有限公司.热工控制系统运行维护手册[M].北京：中国电力出版社，2008.