DCS＼DEH系统升级改造研究

谢增

（山西兆丰铝电有限责任公司自备电厂，山西阳泉045209）

自备电厂2＃机组DCS、DEH控制系统原系统在现场已运行多年，存在部分模件已停止生产。新生产的工控机与旧系统兼容性差、厂家熟悉旧系统的技术人员变少，对旧系统技术支持能力变弱，未配置安全审计和入侵等问题。为保证机组安全可靠运行，有必要对2＃机组DCS／DEH系统进行升级改造。自备电厂2＃机组DCS、DEH系统改造后，提升了电厂控制系统运行的可靠性，优化了设备的控制逻辑，使得运行人员和维护人员对系统的操作和维护更加方便简单。同时也解决了DCSDEH系统的备品备件问题，可以有效避免因DCSDEH系统不稳定造成的降出力运行和非计划停运及设备损坏事故的发生。改造完成后，达到了预期的效果和目的。

1 DCS／DEH系统改造前的状况和改造的必要性

1．1 2＃机组DCS系统改造前的状况

自备电厂2＃机组由2005年投产的135MW火电机组，热工控制系统DCS、DEH采用EDPFNT的分散控制系统，该系统共有15对DPU控制器，配置有1台工程师站、2台历史站，7台操作员站、4台网络交换机。系统包含FSSS系统、SCS系统、MCS系统、DEH系统，采用2004年生产的控制产品［1］。

1．2 DCS／DEH 改造的必要性

DCS／DEH系统采用EDPF－NT模件，自2005年至今已连续运行15年，由于特殊性一直带电运行，只有在机组检修的时候对其清灰。在近期出现大批量的损坏，故障率很高，给机组稳定运行带来了极大的安全隐患。且在近15年间改造项目繁多，增加的逻辑和测点通道繁多，多个DPU的负荷率也达到了近50%，远远大于设计的20%，DEH柜的负荷率更达到了89%，也不符合国家防止电力系统重大事故的25项反措的要求。

采购备件方面的考虑:长周期运行导致的元器件老化，故障高，影响机组正常运行。原有的DPU控制器部分已停产，发生故障是无法处理。且新生产的工控机与旧系统兼容性差。控制器故障将会造成一个系统的设备失控，机组存在重大安全隐患。网络交换机老旧，无防火墙，不能确保长时间正常工作。

厂家熟悉旧系统的技术人员变少，对旧系统技术支持能力变弱等问题，原系统组态在DOS下进行，有些内部参数无法读取，组态不能一目了然。

DCS系统共使用10台工控机，包括历史站和工程师站。自2005年投产以来，工控机就没有停止过运行，只能在停机期间对工控机进行一次清扫，由于运行时间过长部分工控机硬件频繁出现故障，显示器图像发暗不清晰给操作人员带来不便，也给机组带来很大安全隐患。在之前都是报配件来维修工控机，外委修理显示器。但是由于年限较长，现有工控机主板也已经停止生产，市场上已经无法采购。而新主板和原有的CPU、内存不能兼容。

综上所述建议采用现有DCS／DEH系统最新设备来完成机组DCS／DEH系统的改造，由原来的EDPF－NT系统升级为新的 EDPF－NT＋系统。

2 工程改造的范围和具体实施

2．1 硬件方面

原机柜保留，绝大部分模件保留，保持电缆接线位置不改变。更换DPUⅢ控制器合计15对，且由于新的DPUⅢ控制器不能和部分老旧模件通讯，对VC模件、SD模件、AO模件、COM卡模件进行了更换。将原有的DPUⅡ模件更换为性能更好、可靠性更高的DPUⅢ型模件，更换现有4台网络交换机为国产带防火墙工业交换机，保证了交换机通讯安全性，为适应新DPU通讯更换交换机与DPU及工控机连接的通讯网线为超六类工业级铠装网线，更换DCS／DEH控制柜内的电源开关为框架式的一体化电源模块，保证了DCS／DEH柜电源稳定性更便于进行系统电源画面监视。

2．2 软件方面

2．2．1 控制器及上位机

控制器及10台上位机安装目前主推的EDPF NT＋版本，将工控机操作系统升级为windows7。

2．2．2 数据库和逻辑组态

原有的点名以及点信息不变的情况下，按照NT＋系统的数据库格式和要求重新生成数据库并下载，控制逻辑以目前机组实际控制逻辑为本，进行逻辑组态，对每个DPU站，重新绘制逻辑图，将原有DCS／DEH系统的LOOP，LADDER以及TEXT算法用更加方便的图形化工具进行绘制，最终生成NT＋系统需要的SAMA图。操作画面尽量保持原控制运行操作界面基本不变，适应运行习惯。

设备安装完成后先对系统上电，所有模件工作正常。对DPU组态进行检查和核对，对所有组态进行优化，尤其是操作画面优化，有些修改20多次，以达到最优控制的目的［2］。

组态完成后，进入整体调试和实验阶段。首先对所有的模拟量通道进行测试和A／D转换校对以保证模拟量输入、输出转换精度和测量量程准确、开关量通断正常、测试合格。其次进行了所有SCS、MCS、FSSS、DEH系统的模拟实验:包括测量信号、远控指令、执行机构调试，系统手动控制、自动控制、联锁控制和保护等等，均正常。

系统改造完成后进行首次启机、达到了一次点火成功、一次冲转成功、一次并网成功，启动带满负荷后保护投入率100%。

3 工程改造的遇到问题和改进

3．1 高调门升级曲线问题

在进行DEH逻辑发现原有的DEH系统逻辑中阀门控制的流量曲线为一条线性直线并未按照阀门实际进行进行修正，随即对针对高调门现场运行情况进行了阀门曲线的重新设计，使得高调门动作更加平稳。

3．2 系统调试和优化

组态是按原控制策略完成的部分系统控制进行了修改:增加了锅炉热态启动的操作员复位按钮，使得热态启动后无需热工人员强制复位，运行人员在操作员站即可及时进行操作。电气II段倒切时增加了出口闭锁功能，电门调门画面增加了手动设置目标值功能等对过去的控制方案在现有基础上进一步优化。

3．3 DEH系统中转速信号问题

原有的DEH系统转速信号除了DEH超速信号跳闸外，2＃机组汽轮机DEH转速在机组并网后，实际转速正常，但如果有两路转速信号同时下降至2850转／分。发出报警两路转速不可靠，会造成机组DEH转速故障跳闸，2＃机组汽轮机并网后就出现过该问题，经论证，该保护在这机组启动过程中起作用，通过本次改造对汽轮机转速逻辑进行了优化。

将汽轮机转速两路转速不可靠值应用于机组汽轮机启动阶段，在升速中入如果出现两路转速不可靠，会联锁汽轮机跳闸，而在机组启动3000转／分定速并网后，三路转速只在升高至DEH超速定值后动作，在出现故障情况下报警两路转速不可靠不会出现汽轮机跳闸。

过上述方案的实施，消除了保护逻辑设计上的不足和问题，保证了保护系统的安全、可靠性。经过改进后，机组安全稳定运行可靠性大大提高。

4 工程改造前后对比分析、效果评价

对于运行人的操作和检修人员的维护更加便利，新系统的操作和处理问题更加简便。原有DCS／DEH系统改造更换的部分设备可为其它两台机组的DCS系统做备件，缓解目前运行系统配件无法更换和购置的压力，解决DCS系统目前存在的安全隐患，可以解决DCS／DEH系统操作员站、工程师站、历史站主机电子元件老化造成系统不稳定的问题，消除了内在隐患，DPU的负荷率由原来的40%降为5%，改造前后的效果对比，可通过表1对比表对照改造的效果，通过对比可见2＃机组DCS／DEH系统改造取得的经济效益是可观的，大大提高了2＃机组的设备健康水平，使安全生产有了更可靠的保证，是值得推广的技术改造形式。

表1 改造前后效果对比表

5 结束语

机组DCS／DEH系统有改造的必要性和可行性，机组DCS／DEH系统改造后，可以保证系统安全可靠运行，同时也解决了另外两台机组的备品备件的问题，可以有效避免因单网DCS系统不稳定造成的降出力运行和非计划停运及设备损坏事故的发生。