进口发电机组热工控制系统改造技术

电力18讯：    摘要：巴蜀江油电厂引进法国330 MW火力发电机组热工控制系统控制程序不透明，故障诊断能力差，控制组态修改困难，近年来系统故障导致机组跳闸一直困扰着机组安全经济运行，为此在DCS技术改造工程中采用了ABB贝利公司的Symphony分散控制系统代替原法国控制系统，从而解决了火电机组运行可靠性问题。
关键词：DCS；改造技术；火力发电机组

巴蜀江油电厂2×330 MW机组是法国ALSTOM公司成套提供的亚临界中间再热汽轮发电机组。该机组于1991年11月29日并网运行，至2002年底，累计运行63 922．61 h，累计发电1 804 734．9万kW．h，为四川经济发展作出了突出贡献。电厂热工控制系统采用方法随机组配套20世纪80年代初的T20系列数字控制系统，主要包括计算机数据监视系统CENTRALOG、逻辑控制系统CONTROBLOC、模拟量控制系统MICRO－Z、汽机控制系统MICROREC等四个子系统。控制系统能以自动方式完成从锅炉吹扫、点火至汽机冲转、并网、带负荷运行全过程控制和监视。机组运行12年来，控制系统逐渐暴露出诸多问题：控制程序不透明，部分系统故障诊断能力差，修改控制组态困难；核心备品配件长期依靠进口，价格昂贵且采购周期长，ALSTOM公司已明确将逐步淘汰该系统。尤其是近几年来，汽机控制系统、模拟量控制系统频繁出现故障，造成机组多次跳闸事故，使厂330MW机组安全、经济运行受到严重威胁。因此，决定对32号机组原有的法国控制系统进行全面改造。改造工程采用了ABB贝利公司的Symphony分散控制系统，该系统与贝利公司Infi－90 Open系统兼容，无论软、硬件及运行管理等方面都具有成熟的经验，而且进一步发扬了DCS控制器物理位置分散、控制控能分散、管理功能集中等优点，并且借助当今世界先进的微处理器技术、高速通讯技术、先进和现代控制技术，形成更加完善的、先进的、可靠的、开放式的新型控制系统。

1 改造原则、范围和系统配置

1．1改造原则和改造范围

针对机组的客观情况，在DCS改造初期就明确了DCS改造遵循的基本原则：确保机组改造后的安全运行、经济运行，体现当代DCS的先进水平，并在上述前提下实现投资省、见效快的目标。根据这一原则，认真了解国内机组改造情况，调查DCS发展和运用情况，分析机组实际现状，最终确定了如下具体目标和改造范围。

1）改造实现的所有功能应充分遵循主设备制造商ALSTOM公司的技术规范，并根据巴蜀江油电厂生产实际进行优化和完善。

2）改造范围包括CENTRALOG、MICRO－Z、MI－CROREC、CONTROBLOC，保留原系统中运行情况较好的汽机阀门驱动回路装置、低旁SULZERAV6系统、高旁伺服驱动装置、汽机机械量测量系统、球磨机噪音测量及转换装置等。

3）改造后新系统在控制台上仅设置8个必要的事故手动操作按钮：锅炉MFT打闸按钮、汽轮机打闸按钮、发电机打闸按钮、凝汽器真空破坏阀开关按钮、汽机润滑油泵（交、直流）启动按钮、密封油油泵（交、直流）启动按钮；原控制盘台常规显示仪表、记录仪、报警光字牌全部取消，只保留汽包电磁水位表、汽包水位电视、炉膛火焰电视。

4）第三方设备（包括一次风粉在线监视装置、锅炉炉管检漏装置、蒸汽吹灰PLC装置、上网负荷总加系统）使用通讯方式进入DCS，实现DCS一体化。

1．2 网络结构

该工程的Symphony系统采用了典型的多层网络系统结构。系统配置了一个冗余的控制网络Cnet（Control Network）作为系统中心环，现场控制单元HCU（Harmony Control Unit）、人系统接口HSI（HumanSystemInterface）等作为Symphony系统的节点挂在控制网络Cnet上。控制网络Cnet上采用以太网协议，符合IEEE802委员会颁布的802．2标准。网络速度10 MHz，最多可容纳250个节点。两相邻节点间距离可达到2000 m。Cnet通讯系统采用了面向字节的存储转发协议，以及安全校验措施保证通讯系统的安全，同时提高控制系统信息响应速度，减少信息通讯延迟。

过程控制层的控制网络CW（Control Way）是Cnet通讯系统的子系统，它是一个1M波特的串行通讯系统。最多支持30个控制器模件及网络处理模件之间的高速通讯。

过程I／O与多功能处理器之间的数据通讯通过并行子扩展总线XB（Expander Bus）完成。XB是一个高速8位高速并行通道，传送速率500 kHz。

1．3 现场控制单元HSU

该系统配置了二种处理模块：多功能处理器MFP12、顺序事件记录服务器INSOE01。系统配置了八种I／O模件：模拟量输入模件（TC／RTD）IMASI23、模拟量输入模件（15AI）IMFEC12、模拟量输出模件（14AO）IMAS011、数字量输入模件（16DI）IMDS014、数字量输出模件（16DO）IMDS014、脉冲量输入模件（8PI）IMDSM04、频率计数模件（1PI）IFCS01、控制I／O模件（4AI、2AO、3DI、4DO）IMCSI22。模件功能强、种类少，可为电厂备品配件储备节约大量资金。