遠程DPU在大唐安陽發電廠的應用

朱保群

（大唐安陽發電廠，河南 安陽 455000）

1 引言

火力發電廠循環水系統是重要的輔助系統，循環水系統為凝汽器輸送充足的冷卻水，以保證汽輪機排汽真空，如果循環水量減少甚至中斷，將導致機組減負荷運行甚至停機。大唐安陽發電廠300MW機組每臺機組配套2臺循環水泵，使用新華公司XDPS-400系統遠程DPU系統進行DCS改造后，有效地提高了控制系統的安全性和穩定性，大大提高了機組的安全性。

2 原控制系統狀況

大唐安陽電廠#9、10機組為國產300MW燃煤純凝機組，控制系統主要采用西屋公司生產的WDPF分散控制系統，包含子系統燃燒器管理系統（BMS）、模擬量控制系統（CCS）、順序控制系統（SCS）、數據采集系統（DAS）等。 汽輪機 DEH、MEH 采用新華公司XDPS-400系統。

2.1 循環水控制系統改造前的狀況

由于我廠300MW機組初設計時間較早，設計理念比較落后，雖然主要控制系統采用了DCS系統，但輔助系統較多采用遠離主廠房單獨布置的形式，如水處理車間、升壓泵房、循環水泵房等。循環水泵房與主廠房直線距離300米左右，設置值班室，全天有人值班，共有四臺循環水泵，由長沙水泵廠生產。其型號為72LKXC-26型，電機容量為1 800KW，轉速為720rpm。值班室內安裝一循環水系統控制柜，柜內設備包括熱工信號、電流表、電機定子線圖及軸瓦溫度巡檢儀、操作開關、聯鎖開關、指示燈具等。循環水泵及出口門控制系統為使用組合開關、按鈕、繼電器、時間繼電器搭建的常規控制系統，每臺機組的兩臺泵有四種聯鎖，即：循環水泵與循環水泵之間聯鎖、循環水泵出口母管壓力低啟備用泵聯鎖、

循環水泵啟停聯開聯關出口門聯鎖、關出口門聯跳循環水泵聯鎖。

通過聯鎖開關進行投、切。其中循環水泵啟停聯開聯關出口門聯鎖，關門跳循環水泵聯鎖為互動聯鎖，即啟動循環水泵聯開出口門、停泵聯關出口門，關閉出口門循環水泵聯停。

2.2 存在的問題

原循環水泵及出口門控制系統為用組合開關、按鈕、繼電器、時間繼電器搭建的常規控制系統，其結構復雜、分立元件多，自安裝后運行就不太可靠，經常出現操作拒動、聯鎖拒動、誤動的情況。經過長期運行，系統的電氣回路性能下降，不斷出現問題，故障、檢修頻繁，造成設備聯鎖不能正確動作，設備長期帶病運行，給運行安全造成了重大隱患。

如圖1所示循環水泵出口門開門回路中，開啟循環水泵出口門的繼電器J3需要組合開關、按鈕、行程開關、繼電器自鎖接點共8個接點閉合才能動作。并且在控制柜內和就地控制箱內又經過端子排多次轉接，造成系統復雜、故障點多，不但易發生問題，并且不易查找和消除。

圖1 原循環水泵出口門開門回路

更為不利的是，常規控制系統無事故追憶功能，在實際運行過程中多次發生故障但經過試驗又正常，無法判斷故障原因和處理，造成故障原因不清，設備長期帶病運行，給機組的運行安全造成了隱患。另外，由于常規控制系統控制策略不易修改，進行邏輯優化非常困難。

3 改造方案

為了徹底解決循環水泵房控制系統不可靠的問題，我廠計劃對其進行改造，DCS系統因其可靠性高、組態方便、操作簡單無疑是改造的第一選擇。但由于我廠循環水泵房距離主廠房比較遠，將現場信號直接接入DCS系統比較困難，不但需要敷設大量長距離控制電纜，還需要解決控制信號長距離傳輸的干擾問題。如使用PLC進行改造，則循環水泵房設備基本不變，將控制系統主要邏輯部分用PLC代替，但仍需要通過組合開關、按鈕控制泵和出口門的啟、停；泵與出口門之間的聯鎖投、切，仍需要有人值班，并且仍不具備歷史記錄功能，改造產生的效果不明顯。

圖2 新華公司XDPS-400系統網絡拓樸圖

經過調研發現新華公司開發的XDPS-400支持以光纖以太網為基礎的遠程控制器及遠程技術，通過光纖以太網延伸XDPS-400的分布式控制單元，完成對遠程子系統或對分散功能組的監控。而我廠DEH、MEH正是新華公司XDPS-400型DCS系統，經過認真的分析和研究，我廠決定使用新華公司的遠程DPU系統進行改造。

3.1 控制系統配置

在循環水泵房內設置2對DPU，每對DPU控制1臺機組的2套循環水泵系統，每對DPU配置了2塊DI卡，2塊DO卡，1塊MA-V，2塊PT100熱電阻輸入卡，使DPU具備了開關量輸入、輸出，模擬量的輸入功能。現場信號直接接入DPU柜，輸出信號由DPU柜輸出接入現場設備，遠程DPU的網絡通過光纜、光端機接入集控室內DCS實時網絡。

3.2 控制畫面

在操作員站上設置了循環水泵房設備的監控畫面，如圖3，將軸承溫度、泵的運行狀態、出口門的開關狀態實時顯示，運行人員在集控室內即可監視循環水泵運行的所有參數。

圖3 循環水泵控制系統畫面

當出現循環水泵跳閘、冷卻風機跳閘時，操作員站界面下方工具欄切換按鈕上的循環水按鈕將出現閃動，并發出事故音響，提醒運行人員注意。

在控制畫面上設置了“檢修設置”，如某設備需要檢修和維護，只需要將該設備設置為“檢查”，即禁止該設備的操作，即使發生誤操作，設備也不會執行操作命令。

3.3 新增功能

得益于DCS系統強大的軟件組態功能，我們在原控制邏輯的基礎上又新增加了更加方便的控制邏輯，在實際運行中取得了良好的較果。

（1）順控啟、停，啟動（或停止）時只需要操作一下，系統即可根據設定好的程序依次操作冷卻風機、循環水泵、出口門等設備，非常方便，減輕了運行人員的勞動強度，也提高了安全性，避免了出現誤操作。

（2）多種故障報警功能：1）母管壓力低。現場壓力開關信號整定值為：0.1Mpa。2）電源故障。現場控制柜有雙24VDC、雙5VDC電源，當其中單個電源故障后，將發出電源故障信號。機柜兩路進線有一路掉電，也將報電源故障。3）卡件故障。機柜任一卡件故障，將報警。4）控制回路斷線，泵的電氣柜送出報警信號。5）保護動作信號，泵的電氣柜送出報警信號。6）過電流，電流超過224A持續2秒以上，將產生過電流報警（啟動30秒內不報）。7）冷卻風機未運行，泵運行5秒以上，而相應冷卻風機未運行。8）溫度，軸溫超過80度將報警，電機線圈溫度超過100度報警（只報警，不跳泵）。9）油泵十分鐘啟動兩次，報警時，字體紅色閃動，確認后，停止閃動。

4 改造后的優點

改造后值班員在集控室內操作循環水泵，現場不需要有人值班，通過DPU進行控制，實現循環水系統設備的控制、聯鎖、保護和監視等功能。DCS系統本身的可靠性加上邏輯優化帶來的可靠性，使控制系統穩定可靠，功能齊全。

4.1 邏輯修改簡單

實際上遠程DPU單元只是通過光纖以太網與DCS系統組成同一個實時網絡，遠程DPU與本地DPU沒有區別，邏輯修改十分簡單，無需改動現場線路，只要在工程師站上進行軟件修改即可。如：原邏輯中“關門跳泵”邏輯沒有延時，只要“關門”行程開關動作即跳循環水泵，在實際運行中多次出現由于行程開關誤動而跳泵的情況，經改造，該邏輯中加了5秒鐘的延時而且加入了“門未開”條件確認，進一步增加了安全性。

4.2 歷史記錄

改造后，循環水控制系統運行參數數據接入DCS系統歷史站，可對各種信號和操作命令進行追憶，方便了故障診斷和排除。

5 結論

通過本次改造，我廠廣大技術人員加深了對新華遠程DPU的認識，掌握了系統的功能，提高了技術水平。鑒于遠程DPU系統在減人增效、提高系統功能、自動化水平和可靠性方面的突出優點，我廠準備在今后選擇合適的機會對其它外圍控制系統進行改造，以達到提高系統可靠性，減少運行人員的目的。

[1]新華控制工程有限公司.XDPS-400分散控制系統資料.