火電廠循環(huán)水泵遠(yuǎn)程控制站方案及應(yīng)用

關(guān)洪亮，陳人波，李 清

（1.華能海南發(fā)電股有限公司，海南 ?？?570311；2.華能海南發(fā)電股有限公司?？陔姀S，海南 ?？?70311；3.華能山東分公司黃臺電廠，山東 濟(jì)南 250100）

0 引言

2006年?？陔姀S8號機(jī)組因循環(huán)水泵的出口蝶閥一控制電磁閥故障原因造成了重大設(shè)備事故，其控制系統(tǒng)及設(shè)備的安全運(yùn)行關(guān)系機(jī)組的安全運(yùn)行，影響重大；該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在合用情況，設(shè)備無法進(jìn)行有效的維護(hù)，各種險(xiǎn)情不斷發(fā)生，2臺330 MW機(jī)組存在同時(shí)非停情況，已嚴(yán)重危急到海南電網(wǎng)的安全運(yùn)行，因此其控制站必須進(jìn)行改造；2011年底利用機(jī)組C修，分別對8號、9號機(jī)組循環(huán)水泵控制站進(jìn)行了改造，徹底消除了安全生產(chǎn)隱患。

1 存在問題

?？陔姀S的8號、9號機(jī)組于2006年、2007年相繼投產(chǎn)，實(shí)際運(yùn)行中存在諸多問題。

1.1 設(shè)備布置

海水泵遠(yuǎn)程控制站按公用系統(tǒng)方式設(shè)計(jì)（圖1），造成設(shè)備無法進(jìn)行有效的維護(hù)：當(dāng)8號機(jī)停運(yùn)時(shí)，要進(jìn)行設(shè)備清掃將導(dǎo)致上部的灰塵掉到9號機(jī)組運(yùn)行設(shè)備上；當(dāng)9號機(jī)停運(yùn)時(shí)，要進(jìn)行設(shè)備清掃將導(dǎo)致上部的灰塵飛揚(yáng)到8號機(jī)組運(yùn)行設(shè)備上及掉到電源切換箱里。電源系統(tǒng)的檢修及清掃因共用設(shè)計(jì)無法進(jìn)行。

1.2 設(shè)備腐蝕

因電子設(shè)備間不合格導(dǎo)致灰塵及空氣中含鹽份大，對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕造成了DPU、BC通信卡經(jīng)常自動(dòng)切換等重大設(shè)備不安全隱患。

1.3 交流220 VAC電源設(shè)計(jì)隱患

圖2為輸煤 PC4A、PC4B段來的兩路交流220VAC電源進(jìn)入 8號機(jī)組、9號機(jī)組海水泵公用遠(yuǎn)程站的電源切換箱，其輸出分別分配220 VAC給8號、9號機(jī)組海水泵控制站的兩對DPU、柜內(nèi)冗余的5 V、24 V、48 V直流電源模塊、柜內(nèi)風(fēng)扇；此設(shè)計(jì)為8號、9號機(jī)組分別供一路電源方式。當(dāng)兩路電源正常運(yùn)行時(shí)，其供電安全系數(shù)能滿足要求，當(dāng)8號或9號機(jī)組大修時(shí)，6 kV 8 A或6 kV 9 A中的一路電源會停運(yùn)，輸煤PC4A、PC4B段所供電實(shí)際上是一路電源（其中一段上電源是通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)方式從另一段母線獲得），如運(yùn)行機(jī)組所供的母線出現(xiàn)失電，將導(dǎo)致遠(yuǎn)程站失電引起運(yùn)行機(jī)組的循環(huán)海水泵控制失靈?？刂普綝PU工作電源為220V，其電源切換箱當(dāng)母線電壓瞬間變?yōu)? V時(shí)才能切換，導(dǎo)致該DPU初始化，原因是其繼電器失電切換動(dòng)作電壓比DPU失電重啟電壓低。

圖1 設(shè)備布置圖

1.4 控制柜內(nèi)直流電源設(shè)計(jì)隱患

柜內(nèi)設(shè)計(jì)冗余的5 V、24 V、48 V直流電源提供給控制柜內(nèi)板卡工作電源、信號設(shè)備工作及查詢電源；其電源采用合用電源設(shè)計(jì)方式，DCS設(shè)計(jì)5 V、24 V、48 V直流電源模塊分別供8號、9號機(jī)組卡件、信號設(shè)備電源及DI查詢電源。 當(dāng)單元機(jī)組大修時(shí)，因另一臺機(jī)組運(yùn)行，導(dǎo)致直流電源模塊無法進(jìn)行相應(yīng)的檢修，此情況嚴(yán)重影響設(shè)備安全運(yùn)行。

1.5 UPS供電設(shè)計(jì)隱患

兩臺機(jī)組遠(yuǎn)程控制站共用一個(gè)小UPS裝置，供電時(shí)間1 h；此設(shè)計(jì)UPS的供電時(shí)間較短，無法為處理故障提供足夠的時(shí)間。

1.6 遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)隱患

8號、9號機(jī)組A、B循環(huán)水泵的控制設(shè)計(jì)為均采用一對獨(dú)立冗余的DPU，但A、B泵I/O卡在同一的機(jī)箱內(nèi)，且兩臺泵的啟停在同一DO板卡上、反饋狀態(tài)信號也在同一DI板卡上。如某機(jī)組控制站的卡件機(jī)箱出故障，對應(yīng)的兩臺循環(huán)水泵控制失靈，勢必造成機(jī)組跳閘。

當(dāng)四臺循環(huán)水泵均運(yùn)行時(shí)（聯(lián)絡(luò)門開），如發(fā)生8號機(jī)組控制站的卡件機(jī)箱故障，對應(yīng)的循環(huán)水泵控制失靈，此時(shí)如發(fā)生8號機(jī)組循環(huán)水泵跳閘，因出口蝶閥無法關(guān)閉，9號機(jī)組循環(huán)水將從8 A、8 B循泵倒流，導(dǎo)致8號、9號機(jī)組無循環(huán)冷卻水引起兩臺機(jī)組真空低跳閘；當(dāng)9號機(jī)組控制站的卡件機(jī)箱出問題也會出現(xiàn)類似情況。

圖2 交流220 VAC設(shè)計(jì)接線圖

1.7 操作界面

因公用系統(tǒng)的操作權(quán)限只能提供給其中一臺機(jī)組，如8號機(jī)組有控制權(quán)限時(shí)發(fā)生了9號機(jī)組海水泵發(fā)生跳閘，就會造成操作上的不及時(shí)；另一種情況是兩臺機(jī)組的設(shè)備在一畫面上，容易發(fā)生誤操作。

2 改造方案及實(shí)施

2.1 電源系統(tǒng)

遠(yuǎn)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(jīng)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(jī)組海水泵遠(yuǎn)程站220V電源1的為輸煤PC4A段，其電源是6KV 8 A段經(jīng)輸煤變來，8號機(jī)組海水泵遠(yuǎn)程站220 V電源2的為汽機(jī)PC 8B段，其電源是6 kV 8 B段經(jīng)汽機(jī)PC變來；9號機(jī)組海水泵遠(yuǎn)程站220 V電源1的為輸煤PC 4B段，其電源是6 kV 9 A段經(jīng)輸煤變來，9號機(jī)組海水泵遠(yuǎn)程站220 V電源2的為汽機(jī)PC 9B段，其電源是6 kV 9B段經(jīng)汽機(jī)PC變來。此設(shè)計(jì)保證了8號、9號機(jī)循環(huán)水遠(yuǎn)程站的兩路電源的獨(dú)立性，可隨機(jī)組檢修同時(shí)進(jìn)行。

直流電源為開關(guān)電源24/48 V和5 V開關(guān)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(nèi)卡件；24/48 V直流電模塊采用隔離冗余供電給就地?zé)峥匦盘栐O(shè)備及DI查詢；8號機(jī)組與9號機(jī)組分別獨(dú)立設(shè)計(jì)。考慮到電源負(fù)荷點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，電纜易受外部因素影響而發(fā)生短路，對主機(jī)UPS產(chǎn)生沖擊，甚至導(dǎo)致遠(yuǎn)程站斷電，各機(jī)組遠(yuǎn)程站分別設(shè)計(jì)就地小UPS方式，發(fā)生電纜短路時(shí)，供電的電源開關(guān)跳閘，就地UPS不受影響；設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程站內(nèi)小UPS供電時(shí)間長達(dá)6 h，可以保證故障發(fā)生后具備足夠的檢修時(shí)間。

圖3 兩路220VAC供電方式

2.2 控制設(shè)備選型

為保證DCS系統(tǒng)硬件一致性及通信的穩(wěn)定性，XDPS400e做為DCS硬件設(shè)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(shí)時(shí)性有了一定提高；簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，故障環(huán)節(jié)大量減少，系統(tǒng)可靠性提升；采用模件式插拔模式，提高系統(tǒng)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(yīng)當(dāng)前循環(huán)水泵房相對惡劣的環(huán)境。

2.3 遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)

為提高系統(tǒng)可靠性，降低風(fēng)險(xiǎn)，遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)采用控制柜和DPU相互獨(dú)立的設(shè)計(jì)原則，如圖4所示，同時(shí)單臺機(jī)組的A、B泵I/O設(shè)計(jì)采用獨(dú)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(fēng)扇盒中的風(fēng)扇采用EDPU電源開關(guān)箱中帶有空氣開關(guān)分配的供電方式，避免風(fēng)扇故障影響主電源。

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

2.4 環(huán)境

為了保證8、9號機(jī)組循環(huán)泵遠(yuǎn)程控制站設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，加裝空調(diào)，確保設(shè)備的室內(nèi)工空氣溫度、濕度正常，減少空氣中鹽份。

圖4 遠(yuǎn)程站設(shè)計(jì)

2.5 操作界面

因遠(yuǎn)程站按單元機(jī)組設(shè)計(jì)，相應(yīng)的8、9號機(jī)組遠(yuǎn)程站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分別進(jìn)入單元機(jī)組的環(huán)網(wǎng)，原通信方式相應(yīng)進(jìn)行改動(dòng)。 新畫面不存在8號機(jī)組操作畫面上有9號機(jī)組設(shè)備的操作畫面，也不存在9號機(jī)組操作畫面上有8號機(jī)組設(shè)備的操作畫面，確保了快速操作避免了人為誤操作情況發(fā)生。

2.6 數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)

通信光纜原兩臺機(jī)組共用，本次重新放置光纜，8號機(jī)組、9號機(jī)組分別采用各自冗余光纜傳送數(shù)據(jù)到單元機(jī)組環(huán)網(wǎng)上，此通信方式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了單元機(jī)組方式。

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

修改網(wǎng)橋上Asdpu.cfg文件中的 “NETAO”及“NETDO”發(fā)送的點(diǎn)信息范圍，原“8號機(jī)組循環(huán)水泵I/O點(diǎn)”及“9號機(jī)組循環(huán)水泵I/O點(diǎn)”不再通過網(wǎng)橋向單元機(jī)組發(fā)送該點(diǎn)數(shù)據(jù)信息。

以上兩點(diǎn)修改是針對硬件更改進(jìn)行相應(yīng)的組態(tài)，實(shí)現(xiàn)了DPU73/93、DPU76/96的信息直接接受單元機(jī)組的指令，不再通過中間環(huán)節(jié)“網(wǎng)橋”的實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚?、穩(wěn)定、可靠。

3 結(jié)語

海口電廠循環(huán)水泵遠(yuǎn)程控制站改造后，設(shè)備能隨主機(jī)同時(shí)進(jìn)行檢修；電源系統(tǒng)的可靠系數(shù)得到很大的提高，解決發(fā)生DPU初始化的致命隱患；設(shè)備的運(yùn)行環(huán)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(jī)組設(shè)計(jì)，避免了人為誤操作；消除了循環(huán)水泵控制系統(tǒng)存在造成兩臺330 MW機(jī)組全停的安全隱患。

熱工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，合理規(guī)劃各個(gè)控制單元對應(yīng)的受控設(shè)備，盡可能考慮其冗余度及分散性，方便系統(tǒng)維修，同時(shí)考慮控制系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境對設(shè)備的影響。