900 MW 机组灰渣控制系统DCS改造及分析

2021-11-05余忠喜

上海节能 2021年10期

王珏余忠喜

上海外高桥第二发电有限责任公司

0 原灰渣系统概况

1)系统概况

外高桥第二发电厂灰渣程控系统分为除灰PLC、石子煤PLC、除渣PLC及电除尘A、B侧共5套PLC系统。2007年，灰渣系统进行了第一次改造，将除灰与除渣合并，且各控制系统通过以太网组成灰渣辅控网络。除灰、除渣为AB-ControLogixL62系列PLC，其他为施耐德Modicon-Quantum系列。

2)存在问题

原灰渣系统存在以下几个问题：

(1)2007年进行辅网改造后，虽然各子系统之间实现了通信，方便了运行人员画面操作，但各子系统所采用的PLC品牌不一，通信协议不一，从而导致网络通信经常发生故障。

(2)PLC已运行多年，系统可靠性及安全性大幅下降，硬件报警增加，影响了系统的安全稳定运行。

(3)PLC通信模块没有冗余配置，通信质量不稳定,故障率较高。

(4)PLC许多核心硬件面临淘汰，甚至停产问题，备品备件采购不易，维护困难。

(5)PLC来自多家供应商，增加了维护量和备品备件费用，且市场上配置WindowsXP的工控机已停产，系统面临着软、硬件无法维护的困境。

综上所述，控制系统的改造刻不容缓。

1 DCS改造

1)DCS控制系统的优点

DCS控制系统可靠性高[1]。DCS一般采用冗余电源、冗余CPU、冗余网络模块配置方案[2]，当某一节点出现故障时，能迅速无扰切换至备用节点，从而保证了系统的安全可靠运行。

DCS控制系统扩展性和兼容性强[3]。各品牌DCS之间虽然内部通信协议不同，但外部操作平台均采用TCP/IP协议，从而提高了系统的扩展性。

DCS控制系统采用统一数据库[4]。系统软件功能强大，人机界面友好，方便用户组态、调用趋势及查看报表等。

DCS控制系统数据处理能力强。数据采样周期短、速度快、精度高[5]，且在模拟量控制和函数运算等方面有着PLC无法比拟的优势。

DCS控制系统所具备的这些优点解决了PLC所存在的问题,改造将大幅提升灰渣控制系统运行水平。

2)改造的可行性

2017年对主厂房锅炉岛和汽机岛进行了DCS控制系统一体化改造，选用艾默生公司的Ovation控制系统，故灰渣系统改造同样采用该系统，以实现主辅控制系统的一致性。

硬件方面：由于与主控制系统一致，故备品备件可相互通用，无需额外购买，节约了采购成本和原采购困难的问题。

软件方面：Ovation控制系统使用方便，且运行、维护人员对该系统已较熟悉，大大缩短了适应时间和培训工作量。

项目人员配置：现场服务工程师和施工人员都参与过主DCS改造，经验丰富，可确保改造的顺利进行。

2 改造过程

1)改造方案

根据外二发电厂实际情况，艾默生公司给出了灰渣系统独立组网的改造方案。根据该方案，灰渣辅控网独立于主DCS网，配置了电除尘、除渣、除灰、石子煤4对控制器。

针对原有网络电源没有冗余配置问题，新系统增设2面电源分配柜，用于分配两路交流220 VAC电源给DCS。每个过程控制单元DPU接受相应侧电源分配柜来的两路交流电源，经内部电源模块后以冗余方式为柜内模件及现场变送器供电。正常时，每一模件柜的二路电源同时工作，各带50%负荷，当一路电源故障后，另一路电源自动带100%负荷。

信号接地方面，新机柜利用了原有的信号地和安全地接地铜排，采用信号地和安全地分开连结，最终以单点接地方式接入接地网，保证了信号的稳定性。

灰渣系统网络架构如图1所示：每台机组配置3台操作员站，2台布置于主机集控室,1台布置于灰渣系统电子室；配置2台工程师站，1台服务器；此外，还配置了1对冗余交换机用于控制器、操作员站、工程师站等的通信。