DCS＼DEH系統升級改造研究

謝增

（山西兆豐鋁電有限責任公司自備電廠，山西陽泉045209）

自備電廠2＃機組DCS、DEH控制系統原系統在現場已運行多年，存在部分模件已停止生產。新生產的工控機與舊系統兼容性差、廠家熟悉舊系統的技術人員變少，對舊系統技術支持能力變弱，未配置安全審計和入侵等問題。為保證機組安全可靠運行，有必要對2＃機組DCS／DEH系統進行升級改造。自備電廠2＃機組DCS、DEH系統改造后，提升了電廠控制系統運行的可靠性，優化了設備的控制邏輯，使得運行人員和維護人員對系統的操作和維護更加方便簡單。同時也解決了DCSDEH系統的備品備件問題，可以有效避免因DCSDEH系統不穩定造成的降出力運行和非計劃停運及設備損壞事故的發生。改造完成后，達到了預期的效果和目的。

1 DCS／DEH系統改造前的狀況和改造的必要性

1．1 2＃機組DCS系統改造前的狀況

自備電廠2＃機組由2005年投產的135MW火電機組，熱工控制系統DCS、DEH采用EDPFNT的分散控制系統，該系統共有15對DPU控制器，配置有1臺工程師站、2臺歷史站，7臺操作員站、4臺網絡交換機。系統包含FSSS系統、SCS系統、MCS系統、DEH系統，采用2004年生產的控制產品［1］。

1．2 DCS／DEH 改造的必要性

DCS／DEH系統采用EDPF－NT模件，自2005年至今已連續運行15年，由于特殊性一直帶電運行，只有在機組檢修的時候對其清灰。在近期出現大批量的損壞，故障率很高，給機組穩定運行帶來了極大的安全隱患。且在近15年間改造項目繁多，增加的邏輯和測點通道繁多，多個DPU的負荷率也達到了近50%，遠遠大于設計的20%，DEH柜的負荷率更達到了89%，也不符合國家防止電力系統重大事故的25項反措的要求。

采購備件方面的考慮:長周期運行導致的元器件老化，故障高，影響機組正常運行。原有的DPU控制器部分已停產，發生故障是無法處理。且新生產的工控機與舊系統兼容性差。控制器故障將會造成一個系統的設備失控，機組存在重大安全隱患。網絡交換機老舊，無防火墻，不能確保長時間正常工作。

廠家熟悉舊系統的技術人員變少，對舊系統技術支持能力變弱等問題，原系統組態在DOS下進行，有些內部參數無法讀取，組態不能一目了然。

DCS系統共使用10臺工控機，包括歷史站和工程師站。自2005年投產以來，工控機就沒有停止過運行，只能在停機期間對工控機進行一次清掃，由于運行時間過長部分工控機硬件頻繁出現故障，顯示器圖像發暗不清晰給操作人員帶來不便，也給機組帶來很大安全隱患。在之前都是報配件來維修工控機，外委修理顯示器。但是由于年限較長，現有工控機主板也已經停止生產，市場上已經無法采購。而新主板和原有的CPU、內存不能兼容。

綜上所述建議采用現有DCS／DEH系統最新設備來完成機組DCS／DEH系統的改造，由原來的EDPF－NT系統升級為新的 EDPF－NT＋系統。

2 工程改造的范圍和具體實施

2．1 硬件方面

原機柜保留，絕大部分模件保留，保持電纜接線位置不改變。更換DPUⅢ控制器合計15對，且由于新的DPUⅢ控制器不能和部分老舊模件通訊，對VC模件、SD模件、AO模件、COM卡模件進行了更換。將原有的DPUⅡ模件更換為性能更好、可靠性更高的DPUⅢ型模件，更換現有4臺網絡交換機為國產帶防火墻工業交換機，保證了交換機通訊安全性，為適應新DPU通訊更換交換機與DPU及工控機連接的通訊網線為超六類工業級鎧裝網線，更換DCS／DEH控制柜內的電源開關為框架式的一體化電源模塊，保證了DCS／DEH柜電源穩定性更便于進行系統電源畫面監視。

2．2 軟件方面

2．2．1 控制器及上位機

控制器及10臺上位機安裝目前主推的EDPF NT＋版本，將工控機操作系統升級為windows7。

2．2．2 數據庫和邏輯組態

原有的點名以及點信息不變的情況下，按照NT＋系統的數據庫格式和要求重新生成數據庫并下載，控制邏輯以目前機組實際控制邏輯為本，進行邏輯組態，對每個DPU站，重新繪制邏輯圖，將原有DCS／DEH系統的LOOP，LADDER以及TEXT算法用更加方便的圖形化工具進行繪制，最終生成NT＋系統需要的SAMA圖。操作畫面盡量保持原控制運行操作界面基本不變，適應運行習慣。

設備安裝完成后先對系統上電，所有模件工作正常。對DPU組態進行檢查和核對，對所有組態進行優化，尤其是操作畫面優化，有些修改20多次，以達到最優控制的目的［2］。

組態完成后，進入整體調試和實驗階段。首先對所有的模擬量通道進行測試和A／D轉換校對以保證模擬量輸入、輸出轉換精度和測量量程準確、開關量通斷正常、測試合格。其次進行了所有SCS、MCS、FSSS、DEH系統的模擬實驗:包括測量信號、遠控指令、執行機構調試，系統手動控制、自動控制、聯鎖控制和保護等等，均正常。

系統改造完成后進行首次啟機、達到了一次點火成功、一次沖轉成功、一次并網成功，啟動帶滿負荷后保護投入率100%。

3 工程改造的遇到問題和改進

3．1 高調門升級曲線問題

在進行DEH邏輯發現原有的DEH系統邏輯中閥門控制的流量曲線為一條線性直線并未按照閥門實際進行進行修正，隨即對針對高調門現場運行情況進行了閥門曲線的重新設計，使得高調門動作更加平穩。

3．2 系統調試和優化

組態是按原控制策略完成的部分系統控制進行了修改:增加了鍋爐熱態啟動的操作員復位按鈕，使得熱態啟動后無需熱工人員強制復位，運行人員在操作員站即可及時進行操作。電氣II段倒切時增加了出口閉鎖功能，電門調門畫面增加了手動設置目標值功能等對過去的控制方案在現有基礎上進一步優化。

3．3 DEH系統中轉速信號問題

原有的DEH系統轉速信號除了DEH超速信號跳閘外，2＃機組汽輪機DEH轉速在機組并網后，實際轉速正常，但如果有兩路轉速信號同時下降至2850轉／分。發出報警兩路轉速不可靠，會造成機組DEH轉速故障跳閘，2＃機組汽輪機并網后就出現過該問題，經論證，該保護在這機組啟動過程中起作用，通過本次改造對汽輪機轉速邏輯進行了優化。

將汽輪機轉速兩路轉速不可靠值應用于機組汽輪機啟動階段，在升速中入如果出現兩路轉速不可靠，會聯鎖汽輪機跳閘，而在機組啟動3000轉／分定速并網后，三路轉速只在升高至DEH超速定值后動作，在出現故障情況下報警兩路轉速不可靠不會出現汽輪機跳閘。

過上述方案的實施，消除了保護邏輯設計上的不足和問題，保證了保護系統的安全、可靠性。經過改進后，機組安全穩定運行可靠性大大提高。

4 工程改造前后對比分析、效果評價

對于運行人的操作和檢修人員的維護更加便利，新系統的操作和處理問題更加簡便。原有DCS／DEH系統改造更換的部分設備可為其它兩臺機組的DCS系統做備件，緩解目前運行系統配件無法更換和購置的壓力，解決DCS系統目前存在的安全隱患，可以解決DCS／DEH系統操作員站、工程師站、歷史站主機電子元件老化造成系統不穩定的問題，消除了內在隱患，DPU的負荷率由原來的40%降為5%，改造前后的效果對比，可通過表1對比表對照改造的效果，通過對比可見2＃機組DCS／DEH系統改造取得的經濟效益是可觀的，大大提高了2＃機組的設備健康水平，使安全生產有了更可靠的保證，是值得推廣的技術改造形式。

表1 改造前后效果對比表

5 結束語

機組DCS／DEH系統有改造的必要性和可行性，機組DCS／DEH系統改造后，可以保證系統安全可靠運行，同時也解決了另外兩臺機組的備品備件的問題，可以有效避免因單網DCS系統不穩定造成的降出力運行和非計劃停運及設備損壞事故的發生。