火電廠循環水泵遠程控制站方案及應用

關洪亮，陳人波，李 清

（1.華能海南發電股有限公司，海南 海口 570311；2.華能海南發電股有限公司海口電廠，海南 海口570311；3.華能山東分公司黃臺電廠，山東 濟南 250100）

0 引言

2006年海口電廠8號機組因循環水泵的出口蝶閥一控制電磁閥故障原因造成了重大設備事故，其控制系統及設備的安全運行關系機組的安全運行，影響重大；該控制系統設計上存在合用情況，設備無法進行有效的維護，各種險情不斷發生，2臺330 MW機組存在同時非停情況，已嚴重危急到海南電網的安全運行，因此其控制站必須進行改造；2011年底利用機組C修，分別對8號、9號機組循環水泵控制站進行了改造，徹底消除了安全生產隱患。

1 存在問題

海口電廠的8號、9號機組于2006年、2007年相繼投產，實際運行中存在諸多問題。

1.1 設備布置

海水泵遠程控制站按公用系統方式設計（圖1），造成設備無法進行有效的維護：當8號機停運時，要進行設備清掃將導致上部的灰塵掉到9號機組運行設備上；當9號機停運時，要進行設備清掃將導致上部的灰塵飛揚到8號機組運行設備上及掉到電源切換箱里。電源系統的檢修及清掃因共用設計無法進行。

1.2 設備腐蝕

因電子設備間不合格導致灰塵及空氣中含鹽份大，對設備產生腐蝕造成了DPU、BC通信卡經常自動切換等重大設備不安全隱患。

1.3 交流220 VAC電源設計隱患

圖2為輸煤 PC4A、PC4B段來的兩路交流220VAC電源進入 8號機組、9號機組海水泵公用遠程站的電源切換箱，其輸出分別分配220 VAC給8號、9號機組海水泵控制站的兩對DPU、柜內冗余的5 V、24 V、48 V直流電源模塊、柜內風扇；此設計為8號、9號機組分別供一路電源方式。當兩路電源正常運行時，其供電安全系數能滿足要求，當8號或9號機組大修時，6 kV 8 A或6 kV 9 A中的一路電源會停運，輸煤PC4A、PC4B段所供電實際上是一路電源（其中一段上電源是通過聯絡開關方式從另一段母線獲得），如運行機組所供的母線出現失電，將導致遠程站失電引起運行機組的循環海水泵控制失靈。控制站DPU工作電源為220V，其電源切換箱當母線電壓瞬間變為0 V時才能切換，導致該DPU初始化，原因是其繼電器失電切換動作電壓比DPU失電重啟電壓低。

圖1 設備布置圖

1.4 控制柜內直流電源設計隱患

柜內設計冗余的5 V、24 V、48 V直流電源提供給控制柜內板卡工作電源、信號設備工作及查詢電源；其電源采用合用電源設計方式，DCS設計5 V、24 V、48 V直流電源模塊分別供8號、9號機組卡件、信號設備電源及DI查詢電源。 當單元機組大修時，因另一臺機組運行，導致直流電源模塊無法進行相應的檢修，此情況嚴重影響設備安全運行。

1.5 UPS供電設計隱患

兩臺機組遠程控制站共用一個小UPS裝置，供電時間1 h；此設計UPS的供電時間較短，無法為處理故障提供足夠的時間。

1.6 遠程站設計隱患

8號、9號機組A、B循環水泵的控制設計為均采用一對獨立冗余的DPU，但A、B泵I/O卡在同一的機箱內，且兩臺泵的啟停在同一DO板卡上、反饋狀態信號也在同一DI板卡上。如某機組控制站的卡件機箱出故障，對應的兩臺循環水泵控制失靈，勢必造成機組跳閘。

當四臺循環水泵均運行時（聯絡門開），如發生8號機組控制站的卡件機箱故障，對應的循環水泵控制失靈，此時如發生8號機組循環水泵跳閘，因出口蝶閥無法關閉，9號機組循環水將從8 A、8 B循泵倒流，導致8號、9號機組無循環冷卻水引起兩臺機組真空低跳閘；當9號機組控制站的卡件機箱出問題也會出現類似情況。

圖2 交流220 VAC設計接線圖

1.7 操作界面

因公用系統的操作權限只能提供給其中一臺機組，如8號機組有控制權限時發生了9號機組海水泵發生跳閘，就會造成操作上的不及時；另一種情況是兩臺機組的設備在一畫面上，容易發生誤操作。

2 改造方案及實施

2.1 電源系統

遠程控制站DCS硬件由原來的XDPS-400+升級XDPS-400e系列，DPU工作電源為直流電源，兩路220 V經切換箱后分別供給直流電源模塊。兩路220 V采用如圖3供電方式：8號機組海水泵遠程站220V電源1的為輸煤PC4A段，其電源是6KV 8 A段經輸煤變來，8號機組海水泵遠程站220 V電源2的為汽機PC 8B段，其電源是6 kV 8 B段經汽機PC變來；9號機組海水泵遠程站220 V電源1的為輸煤PC 4B段，其電源是6 kV 9 A段經輸煤變來，9號機組海水泵遠程站220 V電源2的為汽機PC 9B段，其電源是6 kV 9B段經汽機PC變來。此設計保證了8號、9號機循環水遠程站的兩路電源的獨立性，可隨機組檢修同時進行。

直流電源為開關電源24/48 V和5 V開關電源 (插拔式)，5 V直流電模塊采用隔離冗余供電給DPU及柜內卡件；24/48 V直流電模塊采用隔離冗余供電給就地熱控信號設備及DI查詢；8號機組與9號機組分別獨立設計。考慮到電源負荷點距離較遠，電纜易受外部因素影響而發生短路，對主機UPS產生沖擊，甚至導致遠程站斷電，各機組遠程站分別設計就地小UPS方式，發生電纜短路時，供電的電源開關跳閘，就地UPS不受影響；設計的遠程站內小UPS供電時間長達6 h，可以保證故障發生后具備足夠的檢修時間。

圖3 兩路220VAC供電方式

2.2 控制設備選型

為保證DCS系統硬件一致性及通信的穩定性，XDPS400e做為DCS硬件設備的首選。 XDPS400e合并了DPU與I/O模塊，由eDPU直接與I/O模件通過背板總線通信，使實時性有了一定提高；簡化了系統結構，故障環節大量減少，系統可靠性提升；采用模件式插拔模式，提高系統的可利用率；采用表貼工藝，使用最新的低功耗電子元件，并在表面噴涂絕緣漆，能夠更好的適應當前循環水泵房相對惡劣的環境。

2.3 遠程站設計

為提高系統可靠性，降低風險，遠程站設計采用控制柜和DPU相互獨立的設計原則，如圖4所示，同時單臺機組的A、B泵I/O設計采用獨立的卡件箱，A泵為1號I/O卡件箱、B泵為2號I/O卡件箱；風扇盒中的風扇采用EDPU電源開關箱中帶有空氣開關分配的供電方式，避免風扇故障影響主電源。

以上設計方式使軟硬件安全系數得到提高，解決了8、9號機組循泵控制電源共用問題；做到了一臺泵一控制機箱，分散了設計危險；內部電源分級管理，不會影響到主電源的跳閘；保證了單元機組控制方式，方便了設備檢修；采用的DCS硬件抗腐蝕能力強；DPU采用直流供電，電源切換引起系統重啟的安全隱患。

2.4 環境

為了保證8、9號機組循環泵遠程控制站設備的運行環境，加裝空調，確保設備的室內工空氣溫度、濕度正常，減少空氣中鹽份。

圖4 遠程站設計

2.5 操作界面

因遠程站按單元機組設計，相應的8、9號機組遠程站的實時數據分別進入單元機組的環網，原通信方式相應進行改動。 新畫面不存在8號機組操作畫面上有9號機組設備的操作畫面，也不存在9號機組操作畫面上有8號機組設備的操作畫面，確保了快速操作避免了人為誤操作情況發生。

2.6 數據通信設計

通信光纜原兩臺機組共用，本次重新放置光纜，8號機組、9號機組分別采用各自冗余光纜傳送數據到單元機組環網上，此通信方式設計，實現了單元機組方式。

8號機組點目錄文件Pointgrp.cfg中屬8號機組循環水泵I/O點，其站號由原來的 75號虛擬DPU改為 73DPU；9號機組點目錄文件Pointgrp.cfg中屬8號機組循環水泵I/O點，其站號由原來的75號虛擬DPU改為76DPU。

修改網橋上Asdpu.cfg文件中的 “NETAO”及“NETDO”發送的點信息范圍，原“8號機組循環水泵I/O點”及“9號機組循環水泵I/O點”不再通過網橋向單元機組發送該點數據信息。

以上兩點修改是針對硬件更改進行相應的組態，實現了DPU73/93、DPU76/96的信息直接接受單元機組的指令，不再通過中間環節“網橋”的實現信息的傳遞，提高了數據傳輸的高速、穩定、可靠。

3 結語

海口電廠循環水泵遠程控制站改造后，設備能隨主機同時進行檢修；電源系統的可靠系數得到很大的提高，解決發生DPU初始化的致命隱患；設備的運行環境得到明顯改善，提高了電子器件的壽命；操作畫面按單元機組設計，避免了人為誤操作；消除了循環水泵控制系統存在造成兩臺330 MW機組全停的安全隱患。

熱工控制系統設計應結合設備運行特點，合理規劃各個控制單元對應的受控設備，盡可能考慮其冗余度及分散性，方便系統維修，同時考慮控制系統運行環境對設備的影響。