高寒區(qū)超臨界600?MW直接空冷機(jī)組的DCS應(yīng)用

楊有民　劉憲民

摘 要：高寒地區(qū)直接空冷機(jī)組的安全運(yùn)維具有一定的特殊性，機(jī)組自動(dòng)保護(hù)控制對(duì)電廠中國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)應(yīng)用提出更高的要求。該文闡述了內(nèi)蒙古國(guó)華呼倫貝爾發(fā)電有限公司兩臺(tái)超臨界600 MW直接空冷機(jī)組的DCS系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、軟硬件、DEH三方面的配置，并對(duì)系統(tǒng)功能劃分以及定期維護(hù)中的DCS日常巡檢內(nèi)容做出了概括性全面介紹。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)機(jī)組DCS系統(tǒng)投產(chǎn)5年來(lái)的問(wèn)題和改進(jìn)做了介紹。這對(duì)完善國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)功能、發(fā)展智能電廠具有一定的基礎(chǔ)意義。

關(guān)鍵詞：高寒地區(qū) 超臨界機(jī)組 直接空冷 DCS系統(tǒng) 應(yīng)用實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0122-03

關(guān)于DCS在直接空冷機(jī)組的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)已有相關(guān)研究：早期李健等人分析了國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在600 MW火電機(jī)組可能存在的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)并給出相應(yīng)建議[1]；張潔浩基于MATLAB軟件對(duì)導(dǎo)入的DCS內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，做了一些空冷系統(tǒng)部分的控制參數(shù)優(yōu)化和故障診斷工作[2]；朱志軍等人針對(duì)DCS在高寒地區(qū)超臨界600 MW機(jī)組中的應(yīng)用問(wèn)題，結(jié)合LN2000-DCS控制系統(tǒng)組成部分的結(jié)構(gòu)、配置和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹[3]；王麗麗針對(duì)和利時(shí)DCS在電廠應(yīng)用中出現(xiàn)的典型問(wèn)題進(jìn)行了探討研究，給出一些切合實(shí)際的優(yōu)化建議[4]。然而，針對(duì)高寒區(qū)超臨界600 MW直接空冷機(jī)組的DCS應(yīng)用實(shí)踐探討的文獻(xiàn)較少。內(nèi)蒙古國(guó)華呼倫貝爾電廠一期（2×600） MW超臨界直接空冷機(jī)組采用的杭州和利時(shí)MACS-V6分布式DCS與DEH一體化控制系統(tǒng)，硬件采用SM系列硬件。文章就呼倫貝爾電廠一期系統(tǒng)配置、功能劃分及日常巡檢內(nèi)容做出詳細(xì)介紹，并對(duì)投產(chǎn)后5年內(nèi)運(yùn)營(yíng)中遇見(jiàn)的問(wèn)題做出總結(jié)。

1 系統(tǒng)配置

1.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

和利時(shí)分散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由上到下分為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)3個(gè)層次。MACS-V6系統(tǒng)單元機(jī)組上層網(wǎng)配置5臺(tái)操作員站、兩臺(tái)工程師站。下層網(wǎng)共有34個(gè)I/O控制站在主機(jī)1號(hào)域（#10～#43站），完成單臺(tái)機(jī)組的DAS、MCS、SCS、FSSS、ECS、DEH功能；#44～#49站在公用0號(hào)域，完成公用系統(tǒng)的監(jiān)控功能。兩臺(tái)工程師站和五臺(tái)操作員站分別完成軟件組態(tài)和生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控管理。同時(shí)單元機(jī)組配置3臺(tái)（A、B、C）互相冗余的I/0服務(wù)器，公用系統(tǒng)配置2臺(tái)（A、B）互相冗余的I/0服務(wù)器，完成機(jī)組I/O功能；單元機(jī)組配置兩臺(tái)（A、B）互相冗余的歷史/實(shí)時(shí)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控及歷史數(shù)據(jù)存取功能。

1.2 軟硬件配置

MACS系統(tǒng)是通過(guò)以太網(wǎng)和基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)連接，由工程師站、操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制站、通訊站、系統(tǒng)服務(wù)器組成的綜合信息系統(tǒng)。MACS系統(tǒng)硬件由工程師站、操作站、現(xiàn)場(chǎng)控制站（包括控制器、電源模塊和I/O模塊）、通訊站、系統(tǒng)服務(wù)器、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)等組成。其中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工程師站、操作員站、通訊站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與過(guò)程I/O單元的通訊。MACS系統(tǒng)軟件包括：離線組態(tài)軟件、操作員站軟件、服務(wù)器軟件、現(xiàn)場(chǎng)控制器運(yùn)行軟件、工具包等。MACS實(shí)現(xiàn)功能：數(shù)據(jù)采集、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報(bào)警監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事件順序記錄、事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、高級(jí)計(jì)算、組態(tài)、打印、診斷等。

1.3 機(jī)組DEH系統(tǒng)

DEH系統(tǒng)采用和利時(shí)公司的MACS V6產(chǎn)品同類型控制器，同時(shí)縮短了控制器處理周期。通訊上采用與DCS同樣的通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，對(duì)設(shè)備的可靠性、網(wǎng)絡(luò)的安全性提出了更高的要求。

2 系統(tǒng)功能劃分

公司每套DCS系統(tǒng)包括FSSS、MCS、SCS、DEH、 DAS等功能，監(jiān)控范圍除鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組及輔機(jī)系統(tǒng)、發(fā)變組及電氣廠用電源系統(tǒng)外，還包括空冷系統(tǒng)、旁路控制、輔機(jī)冷卻水泵房系統(tǒng)、鍋爐吹灰設(shè)備、煙氣脫硝SCR區(qū)域、燃油泵房設(shè)備等的控制。單元機(jī)組共分3個(gè)域，#10～#49站情況如表1。

3 DCS日常巡檢

工程師站環(huán)境溫度保持在0℃～30℃，濕度保持在30%～70%范圍內(nèi)。

3.1 系統(tǒng)狀態(tài)畫(huà)面檢查

各I/O控制站內(nèi)主存主控單元顏色分別為綠色和黃色，各I/O模塊狀態(tài)顏色為綠色；負(fù)荷率不超過(guò)60%，機(jī)柜溫度不超過(guò)35℃?？刂凭W(wǎng)絡(luò)128網(wǎng)、129網(wǎng)及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)130網(wǎng)、131網(wǎng)顏色均為綠色。各主從服務(wù)器顏色分別為綠色和黃色，負(fù)荷率不超過(guò)40%。各操作員站、歷史站和通訊站顏色均為綠色。各I/O控制站負(fù)荷率最大不超過(guò)60%。

3.2 系統(tǒng)日志及報(bào)警檢查

設(shè)備日志檢查，無(wú)I/O設(shè)備故障信息及I/O模塊報(bào)警。SOE日志檢查，SOE信號(hào)動(dòng)作正常，分別率不小于1ms。工藝報(bào)警檢查，模擬量和開(kāi)關(guān)量報(bào)警正常動(dòng)作，系統(tǒng)正常記錄報(bào)警值。操作日志檢查，正常記錄設(shè)備操作。

3.3 工程師站設(shè)備檢查

液晶屏、鼠標(biāo)和鍵盤(pán)無(wú)污垢，顯示清晰；鼠標(biāo)和鍵盤(pán)靈敏。工程師站機(jī)柜主機(jī)衛(wèi)生清潔，運(yùn)行正常，UPS電源工作正常。機(jī)柜風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，機(jī)柜內(nèi)溫度不高于30 ℃。

3.4 DCS操作員站檢查

檢查內(nèi)容：操作員站畫(huà)面顯示清晰，畫(huà)面切換時(shí)間小于1 s。鼠標(biāo)和鍵盤(pán)使用靈敏。MACSVI系統(tǒng)運(yùn)行正常。操作員站機(jī)柜主機(jī)衛(wèi)生清潔，運(yùn)行正常。機(jī)柜風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，機(jī)柜內(nèi)溫度不高于30 ℃。操作員站機(jī)柜內(nèi)UPS電源工作正常。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)控制站檢查

檢查內(nèi)容如下：I/O站內(nèi)電源UPS空開(kāi)和保安段空開(kāi)處于合閘位置；電源分配板SM932狀態(tài)正常；電源模塊SM900狀態(tài)指示正常；電源模塊SM920狀態(tài)指示正常；電源模塊FM191狀態(tài)指示正常。I/O模塊、主控單元狀態(tài)指示正常，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常。I/O模塊及機(jī)籠表面清潔，濾網(wǎng)清潔，機(jī)柜溫度不超過(guò)35 ℃。機(jī)柜內(nèi)網(wǎng)段交換機(jī)電源及其他工作模塊的指示正常。

3.6 服務(wù)器檢查

服務(wù)器檢查內(nèi)容如下：服務(wù)器主機(jī)運(yùn)行正常、服務(wù)器顯示器正常、服務(wù)器各進(jìn)程運(yùn)行正常、接線端子緊固濾網(wǎng)清潔、服務(wù)器F盤(pán)是否工作正常、主機(jī)2個(gè)電源模塊工作狀態(tài)、硬盤(pán)指示燈工作狀態(tài)、主機(jī)箱中液晶屏為藍(lán)色，無(wú)報(bào)警、主機(jī)箱背面RAID卡指示燈為藍(lán)色閃爍，無(wú)報(bào)警聲音。

4 運(yùn)行中的問(wèn)題和改進(jìn)方向

公司機(jī)組自2010年12月1日投產(chǎn)至今，DCS系統(tǒng)暴露出了一些問(wèn)題并且有些部分需要改進(jìn)。

4.1 隱患部分問(wèn)題分析

服務(wù)器及操作員站所安裝的XP操作系統(tǒng)已停產(chǎn)，且微軟已停止后續(xù)支持服務(wù)，需升級(jí)相關(guān)DCS組件使其支持最新的操作系統(tǒng)。操作員在線軟件與Windows操作系統(tǒng)存在兼容性問(wèn)題，經(jīng)常出現(xiàn)在正常操作過(guò)程中操作員在線軟件異常退出的現(xiàn)象。自投產(chǎn)以來(lái)1、2號(hào)機(jī)組多次出現(xiàn)單側(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)全部中斷現(xiàn)象，經(jīng)交換機(jī)廠家查實(shí)并無(wú)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，服務(wù)器IE程序無(wú)故重啟。出現(xiàn)過(guò)主從控制器無(wú)法自動(dòng)切換的控制器故障。1號(hào)、2號(hào)機(jī)組操作員站工控機(jī)頻繁死機(jī)，操作員在線軟件頻繁退出，趨勢(shì)調(diào)用緩慢，畫(huà)面切換緩慢，工控機(jī)電源模塊維護(hù)時(shí)經(jīng)常燒壞。

4.2 有待改進(jìn)的地方

（1）硬件設(shè)計(jì)有待提高。從整體的硬件設(shè)計(jì)及制造方面，與國(guó)外DCS還有一定的差距。如模件的精細(xì)度、外觀的質(zhì)感、指標(biāo)說(shuō)明的全面性等方面都有待提高。

（2）目前，國(guó)外DCS已經(jīng)從提供分散控制系統(tǒng)軟硬件發(fā)展到提供全廠一體化解決方案這一階段。廠家不但提供系統(tǒng)的軟、硬件及相關(guān)服務(wù)，還應(yīng)成立如發(fā)電廠解決方案專門(mén)機(jī)構(gòu)，針對(duì)各企業(yè)不同性質(zhì)，提供不同的軟、硬件及相應(yīng)的控制策略。和利時(shí)在此方面相對(duì)滯后，需要積累經(jīng)驗(yàn)完善技術(shù)體系。

（3）通常DCS產(chǎn)品都會(huì)提供詳細(xì)的產(chǎn)品軟、硬件資料及故障處理說(shuō)明，包括卡件的結(jié)構(gòu)原理圖、各項(xiàng)性能指標(biāo)、使用注意事項(xiàng)等。和利時(shí)《系統(tǒng)維護(hù)手冊(cè)》內(nèi)容不全面，用戶在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)在手冊(cè)中找到相關(guān)問(wèn)題的處理方法比較困難。

5 結(jié)語(yǔ)

文章就和利時(shí)DCS系統(tǒng)配置、功能劃分及日常巡檢內(nèi)容做出了詳細(xì)介紹，并對(duì)投產(chǎn)后5年內(nèi)運(yùn)營(yíng)中遇見(jiàn)的問(wèn)題做出總結(jié)，給出了改進(jìn)方向。從投產(chǎn)至今全廠DCS正常運(yùn)行，機(jī)組保護(hù)、自動(dòng)投入率和動(dòng)作正確率100%，未發(fā)生因DCS原因造成的突發(fā)事件。這為迅速排查故障及機(jī)組異常原因提供了正確依據(jù)，為機(jī)組長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。

參考文獻(xiàn)

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