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　　一、工程背景
　　
　　江油電廠是四川目前zui大的火力發(fā)電廠，其#８機(jī)組系９０年代初成套引進(jìn)的法國ＡＬＳＴＯＭ公司的產(chǎn)品，機(jī)組容量為３３０ＭＷ，控制系統(tǒng)和控制設(shè)備亦隨之引進(jìn)。這套控制系統(tǒng)包括：單元機(jī)組控制臺及模擬量控制系統(tǒng)ＭＩＣＲＯ－Ｚ（含ＦＲＧ爐控部分，ＫＲＧ機(jī)控部分），順序控制系統(tǒng)ＣＯＮＴＲＯＢＬＯＣＴ２０，主汽機(jī)控制系統(tǒng)ＭＩＣＲＯＲＥＣ，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)ＣＥＮＴＲＡＬＯＧ等。由于機(jī)組引進(jìn)時(shí)的時(shí)限性、局域性，該套控制系統(tǒng)自投用以來一直只能在ＣＲＴ上進(jìn)行現(xiàn)場參數(shù)的監(jiān)視測量，而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的啟、停及其它常規(guī)操作和控制均只能通過布置在操作臺的大量操作按紐和手操器等來完成，這樣就容易造成機(jī)組因監(jiān)控點(diǎn)面多，運(yùn)行人員不便于動態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控，增加了運(yùn)行人員的監(jiān)盤難度，影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著機(jī)組自動化水平要求的提高，自控技術(shù)向高精度、數(shù)字化的不斷發(fā)展，機(jī)組的協(xié)調(diào)及遠(yuǎn)程調(diào)度ＡＧＣ功能的運(yùn)用，原有那套“準(zhǔn)ＤＣＳ系統(tǒng)”已不能再滿足機(jī)組、高質(zhì)量的運(yùn)行要求，控制系統(tǒng)改造已是勢在必行。
　　
　　二、系統(tǒng)硬件配置
　　
　　此次#8機(jī)組DCS控制系統(tǒng)改造，選用的是ABB貝利公司的SYMPHONYInfi90DCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)為目前國內(nèi)使用的主流DCS控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過CRT及鍵盤和鼠標(biāo)就能實(shí)現(xiàn)所有現(xiàn)場參數(shù)的監(jiān)測和控制，機(jī)組的啟停和正常運(yùn)行，熱力系統(tǒng)監(jiān)控，報(bào)警處理，歷史記憶，SOE等功能，所有的常規(guī)運(yùn)行操作均可在OIS站上即可完成。除汽包水位CRT和爐膛火焰CRT外，取消了輔盤上所有的常規(guī)表計(jì)及光字牌。這套控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為如下幾大功能塊：
　　
　?、費(fèi)CS（模擬量控制系統(tǒng)）
　　
　?、赟CS（順序控制系統(tǒng)）
　　
　?、跙MS（鍋爐燃燒器監(jiān)控系統(tǒng)）
　　
　?、蹹AS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）
　　
　?、軩EH（汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)）
　　
　　⑥ECS（電氣量控制系統(tǒng)）。
　　
　　整套機(jī)組I/O點(diǎn)計(jì)4353點(diǎn)，電纜計(jì)1557根，各分系統(tǒng)功能塊的主、子模件分散布置，操作集中控制，其主模件MFP（MultiFunctionProcessor）冗余配置，從MFP模件備份有與主MFP模件*相同的一套組態(tài)，從MFP模件一直處于熱備用狀態(tài)。在主MFP模件故障狀態(tài)下，從MFP接替主MFP工作，保證了系統(tǒng)的安全。各功能塊的主模件通過網(wǎng)絡(luò)通信模件INNIS01，INNPM01連接到INFI-NET的雙路環(huán)網(wǎng)LOOP1，LOOP2上；操作員站，打印站，EWS等則通過網(wǎng)絡(luò)HUB連接，其網(wǎng)絡(luò)信號線通過IMMPI01子模件與INFI-NET環(huán)網(wǎng)相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。#1，#3操作站主機(jī)（服務(wù)器）分別布置在#5DEH機(jī)柜和#9DAS機(jī)柜中，通過長驅(qū)再連至操作臺，#2，#4操作站主機(jī)則就近布置。系統(tǒng)硬件配置如下：
　　
　　I/O機(jī)柜14個(gè)模件柜8個(gè)
　　
　　AC電源柜1個(gè)歷史站1個(gè)
　　
　　工程師站1個(gè)打印站1個(gè)
　　
　　操作員站4個(gè)GPS系統(tǒng)1套
　　
　?。ㄏ到y(tǒng)連接圖略）
　　
　　三、DCS系統(tǒng)改造的特點(diǎn)
　　
　　3.1電源系統(tǒng)
　　
　　DCS模件柜為雙路220VAC電源供電，雙路電源互為備用，一路交流主電源來自電氣保安段，一路交流電源來自電氣UPS。雙路交流電源經(jīng)布置于模件柜的雙路電源模件IPBLC01（本身自帶電源切換裝置和狀態(tài)報(bào)警輸出接點(diǎn)）處理后輸出+5V，+15V，-15V，+24V，+48V等直流電源，分供連接到各BUSBAR電源總線上，其中+5V，±15V，+24VDC電源用于提供給模件柜各主、子模件機(jī)架，為主、子模件供電，內(nèi)供+24VDC電源用于端子模件板的電源，內(nèi)供+48VDC為DI數(shù)據(jù)點(diǎn)提供信號查詢電壓。外供+48VDC電源由電氣直流裝置室提供，分9路供給SCS、ECS各端子柜，用作各路DO輸出點(diǎn)的控制電，外供48VDC連到各柜內(nèi)后由多路空氣開關(guān)按分系統(tǒng)進(jìn)行配電，達(dá)到由空氣開關(guān)按容量分配供電的目的，這樣就使外供48VDC電源在各分系統(tǒng)之間能夠相互隔離，避免了某一分系統(tǒng)出現(xiàn)接地等故障時(shí)，而引發(fā)其它分系統(tǒng)的48VDC電源故障。
　　
　　3.2接地系統(tǒng)
　　
　　江油電廠#8機(jī)組的DCS改造，所采用的貝利公司SYMPHONYInfi90DCS系統(tǒng)，該系統(tǒng)原則上不要求設(shè)置的儀表地，這與常規(guī)設(shè)計(jì)有一定的區(qū)別。該套DCS系統(tǒng)只有一個(gè)統(tǒng)一的公用地—即電氣地。按貝利公司可行而成熟的設(shè)計(jì)方案，在要求接地地極接觸電阻小于5Ω的情況下，再將電氣地再區(qū)分為DCCOM和ACCOM，即直流地和交流地。ACCOM用于外部弱信號的屏蔽地，如：熱偶、熱阻、電流信號等，ACCOM為故障電流和高頻噪聲提供了一個(gè)低阻抗的排泄通道，使設(shè)備外殼與地處于等電位。而DCCOM則作為內(nèi)供48VDC，24VDC等直流電源的公共地負(fù)端，它為系統(tǒng)的數(shù)字式過程控制建立了一個(gè)零電位參考點(diǎn)，同時(shí)它也可以有效地消除高頻噪聲。實(shí)際上，貝利公司已將DCCOM和ACCOM在DCS模件柜內(nèi)相互連通，不再需要專門的直流地系統(tǒng)。而在各系統(tǒng)模件柜（通過交流電源系統(tǒng)模件柜已與電氣地相互連接）和端子柜之間，DCCOM采用星形接法而互連，采用這種連接方法可以避免連接線中間某一環(huán)節(jié)脫落而造成的全DC系統(tǒng)的癱瘓；而ACCOM由于只作為屏蔽地，故其連接方式設(shè)計(jì)為盤間串向互連即可。
　　
　　3.3DEH系統(tǒng)
　　
　　江油電廠#8機(jī)組的DEH系統(tǒng)包括OPC，BTC，ATC，TSI，ETS，VMDS等一系列功能。改造前的主汽機(jī)控制系統(tǒng)由以下幾部分組成：
　　
　?。?）GSE001AR柜即汽機(jī)保安柜，含ETS，調(diào)門活動實(shí)驗(yàn)等功能。
　　
　?。?）GMA001AR柜即本體測量柜，含TSI及汽機(jī)本體的溫度壓力檢測點(diǎn)。
　　
　　（3）GRE001AR，GRE002AR，GRE003AR柜即AGC，調(diào)門控制，機(jī)組并網(wǎng)升荷等功能。這次DCS改造，已將其中的AGC功能已移至MCS，原改造設(shè)計(jì)除TSI系統(tǒng)外，其余的系統(tǒng)全部拆除，納入新DEH。
　　
　　在實(shí)際調(diào)整實(shí)驗(yàn)過程中，由于貝利公司提供的電液伺服驅(qū)動卡IMHSS03（HydraulicServoSlave）,其輸出的調(diào)門電/液驅(qū)動電流zui大只能夠達(dá)到±40mA左右，而原ALSTOM公司成套所配套的高、低壓調(diào)門的控制驅(qū)動電流為±600mA左右，貝利DEH的伺服卡件不能輸出如此高的電/液伺服驅(qū)動電流?？紤]在新DEH中再加入中間級驅(qū)動放大，被認(rèn)為系統(tǒng)安全性不穩(wěn)而只有放棄。zui終的連接方案為：保留原有的GRE003AR調(diào)門控制柜不動，由貝利DEH提供標(biāo)準(zhǔn)的電流驅(qū)動控制信號，原GRE003AR系統(tǒng)再負(fù)責(zé)成比例的放大，再用于輸出以驅(qū)動高、低壓調(diào)門。除GRE003AR調(diào)門控制柜保留外，GRE001AR柜中還保留了TSI的全部卡件和信號，如：高、低壓脹差和軸向位移等，但對其中的汽機(jī)轉(zhuǎn)速、軸振動信號作了部分的改動，原配的TSI系統(tǒng)為AMREIN系統(tǒng)，其軸振信號只有Y方向軸承振動。這次改造在就地新加裝了X方向BENTRY軸振動探頭，X向軸振動探頭對應(yīng)于新裝的BENTRYDM2000系統(tǒng)，其模擬量輸出值可直接送到DAS系統(tǒng)顯示分析報(bào)警。這樣就可以達(dá)到對任何一個(gè)汽機(jī)軸瓦實(shí)現(xiàn)X-Y方向軸振及瓦振的在線監(jiān)測，滿足了機(jī)組全頻分析的需要。汽機(jī)測速探頭，原系統(tǒng)為5只（3只測速式探頭，2只磁阻式探頭），其中3只測速式探頭用于汽機(jī)超速保護(hù)，一只磁阻探頭用于GMAST001系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制，另一只用于汽機(jī)機(jī)頭盤機(jī)頭轉(zhuǎn)速表。這次改造，除機(jī)頭轉(zhuǎn)速表對應(yīng)的磁阻探頭予以保留外，其余轉(zhuǎn)速探頭全部拆除，新裝了6個(gè)BENTRY電渦流式轉(zhuǎn)速探頭，這6個(gè)轉(zhuǎn)速探頭用于TSI超速保護(hù)和DEH，進(jìn)DEH的3個(gè)轉(zhuǎn)速信號由IMFCS（FrequencyControlSlave）子模件負(fù)責(zé)采集處理，經(jīng)3取2軟邏輯后用于DEH轉(zhuǎn)速控制的標(biāo)準(zhǔn)信號，其軟邏輯輸出的110%超速信號由DEH硬連接至ETS；另外3個(gè)轉(zhuǎn)速渦流探頭信號則送入DM2000的BENTRY轉(zhuǎn)速通道，當(dāng)轉(zhuǎn)速通道信號達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速高高限后，3個(gè)高高限轉(zhuǎn)速通道輸出的DO信號經(jīng)3取2硬連接后，直接輸出超速硬接點(diǎn)到ETS而遮斷汽機(jī)。
　　
　　3.4BMS系統(tǒng)
　　
　　在鍋爐BMS系統(tǒng)中，主MFT聯(lián)跳給粉機(jī)主電源采用了硬接線方式，其余MFT的輸出接點(diǎn)則為環(huán)路結(jié)點(diǎn)。給粉主電源為雙路交流電源主備互相切換供電，原給粉機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，如發(fā)生給粉機(jī)主備電源因故障切換時(shí)，會發(fā)生給粉機(jī)因電源切換的ms級時(shí)差而瞬時(shí)全部停轉(zhuǎn)，發(fā)出給粉機(jī)全停故障信號后，引發(fā)鍋爐主MFT動作，嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行（雖然給粉機(jī)的控制指令在上述情況下一直處于正常值給定）?，F(xiàn)DCS對給粉機(jī)全部故障信號發(fā)生后，作了如下修改，增加了1秒延時(shí)處理后DCS系統(tǒng)才確認(rèn)為全部給粉機(jī)跳閘，DCS才會發(fā)出停給粉機(jī)的工作指令。又對給粉機(jī)變頻器的參數(shù)作了進(jìn)一步的重新整定，現(xiàn)將給粉機(jī)ABB變頻器的斷電保護(hù)功能設(shè)置成無效后，使切換給粉電源時(shí)給粉變頻器由掉電到發(fā)出故障信號的時(shí)間延時(shí)了500ms，躲過了電源切換的ms級時(shí)差。現(xiàn)經(jīng)調(diào)試驗(yàn)證后，確保了給粉主備電源因故切換時(shí)給粉機(jī)的正常運(yùn)行不再受到切換影響，也不再會發(fā)生給粉機(jī)瞬間報(bào)故障全停的現(xiàn)象，保證了系統(tǒng)的安全。對于火檢系統(tǒng)，為了提高滅火保護(hù)的準(zhǔn)確度，此次將兩層天然氣（FDA層，F(xiàn)DD層）和一層煤（FEA層）的火檢系統(tǒng)進(jìn)行了改造，選用了增強(qiáng)型的火檢處理裝置，這種火檢裝置可通過軟件設(shè)置來判測火焰的強(qiáng)度和頻率，并有記憶和學(xué)習(xí)功能，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。
　　
　　3.5ECS系統(tǒng)
　　
　　將電氣ECS系統(tǒng)納入DCS是此次DCS改造的一大特色。ECS的系統(tǒng)控制，除包括常規(guī)的電氣高、低壓開關(guān)的分、合及狀態(tài)顯示，還包括有勵(lì)磁系統(tǒng)控制，發(fā)變組同期及并網(wǎng)等功能。發(fā)變組同期為軟邏輯實(shí)現(xiàn)，作為后備手操，電氣輔盤還保留有原有的自動同期裝置。
　　
　　3.6GPS系統(tǒng)
　　
　　通過衛(wèi)星天線（布置于爐頂）和T-GPS2022電力系統(tǒng)時(shí)鐘同步主機(jī)，接受衛(wèi)星時(shí)鐘同步信號，產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘同步信號送到各分系統(tǒng)的時(shí)鐘同步模件NTST01，從而為各分系統(tǒng)提供了準(zhǔn)確的同步時(shí)鐘，為事故SOE，順序記錄提供了準(zhǔn)確的時(shí)鐘參考點(diǎn)，保證了整個(gè)DCS網(wǎng)絡(luò)的時(shí)鐘同步。
　　
　　3.7外掛系統(tǒng)
　　
　　DCS除以上各功能塊外，外掛系統(tǒng)還包括：⑴低旁控制系統(tǒng)；（2）磨煤機(jī)噪聲控制系統(tǒng)；（3）爐管泄漏監(jiān)測系統(tǒng)；（4）一次風(fēng)在線監(jiān)測系統(tǒng)；（5）吹灰程控系統(tǒng)；（6）空預(yù)器間隙調(diào)整系統(tǒng)，對這些系統(tǒng)，由于其已采用獨(dú)立的PLC控制，DCS只需對其發(fā)出啟、停指令和返回其系統(tǒng)狀態(tài)作為監(jiān)視報(bào)警即可，如低旁控制。而其余各子系統(tǒng)的控制，則由人為控制PLC來完成系統(tǒng)啟停，其與DCS的只需取其報(bào)警接點(diǎn)硬連接至DCS或DCS送出閉鎖接點(diǎn)即可。DCS系統(tǒng)還提供有串行接口，通過RS-232串口與外部設(shè)備通訊，但系統(tǒng)必須進(jìn)行隔離。
　　
　　四、DCS改造的幾點(diǎn)體會
　　
　　4.1硬接線問題
　　
　　由于取消了輔盤及所有常規(guī)儀表，各分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信采用例外報(bào)告和數(shù)據(jù)打包技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)生故障時(shí)，各控制系統(tǒng)仍可單獨(dú)運(yùn)行。對于一些重要參數(shù)，如：SOE數(shù)據(jù)，手動MFT，手動跳機(jī)，發(fā)變組故障跳，主機(jī)油系統(tǒng)緊急啟動等則均采用硬接線方式來實(shí)現(xiàn)，操作臺設(shè)計(jì)有其后備手操按紐，按紐的硬接線輸出接點(diǎn)分別送出至DCSDI點(diǎn)和DO點(diǎn)各一個(gè)，DO點(diǎn)直接用于控制回路硬輸出，而DI信號則進(jìn)入邏輯組態(tài)作為FirstOut信號而使用。
　　
　　4.2ETS問題
　　
　　ETS（EmergencytripSystem）,作為主汽機(jī)緊急跳機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)，各輸入輸出保護(hù)信號的接口均為硬接線。常規(guī)設(shè)計(jì)是將其獨(dú)立于DEH之外，單獨(dú)采用雙路PLC來完成，跳機(jī)邏輯由PLC組態(tài)來實(shí)現(xiàn)，這樣設(shè)計(jì)的目的是基于系統(tǒng)安全性和響應(yīng)速度等原因。江油電廠#8機(jī)組DCS改造的ETS直接納入DEH，作為DEH的一部分而存在，這種設(shè)計(jì)尚不多見。當(dāng)然，從經(jīng)濟(jì)、盤柜數(shù)量方面來考慮，這種折中方案也還是可行的。
　　
　　4.3電子版化施工
　　
　　此次DCS改造，改造圖紙全部電子化是一大特色。由于無具體主設(shè)計(jì)方，我方，江油電廠，ABB貝利從改造施工前期，就開始了緊密而細(xì)致的配合。電子版化圖紙，為數(shù)據(jù)的檢索、分類、索引、統(tǒng)計(jì)、匹配、定位、打印等一系列繁復(fù)的工作提供了基礎(chǔ)。在實(shí)踐過程中，我方技術(shù)人員大量運(yùn)用VisualFoxPro等編程軟件，對原始的電子版化圖紙進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)處理，使之能zui終能滿足現(xiàn)場施工的要求。事實(shí)證明，我們的運(yùn)用處理相當(dāng)成功，這就為DCS改造的順利完成創(chuàng)造了*的條件。
　　
　　4.4人性化的界面設(shè)計(jì)
　　
　　在操作員站CRT中，有#8機(jī)組的所有系統(tǒng)的操作、所有測點(diǎn)的監(jiān)控畫面，畫面動態(tài)地顯示了所有的過程參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。而且作為程序控制功能，還為各系統(tǒng)提供了程序允許、程序啟動、程序停止等的聯(lián)鎖跳閘邏輯條件、報(bào)警信號、跳閘原因（即首出）。這些動態(tài)信號為運(yùn)行人員提供了極大的幫助，使操作員能夠及時(shí)調(diào)整工況，保證了設(shè)備的長期安全的運(yùn)行。系統(tǒng)還具有操作員操作記憶功能，可追憶任何時(shí)刻操作員對機(jī)組設(shè)備的操作，可以進(jìn)行控制方式的優(yōu)化和事故原因的分析。
　　
　　4.5其它
　　
　　在機(jī)組調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)部分DI點(diǎn)因?yàn)殡娎|絕緣老化等原因，線路產(chǎn)生的信號干擾電壓有120V左右，嚴(yán)重威脅到卡件的安全，為此，對部分電纜進(jìn)行了更換，對部分DI點(diǎn)我們增加了繼電器隔離。系統(tǒng)改造后使AGC功能也能夠順利實(shí)現(xiàn)，使機(jī)組能夠直接接受調(diào)度負(fù)荷指令，提高了機(jī)組上網(wǎng)的競爭能力。
　　
　　五、結(jié)束語
　　
　　江油電廠#8機(jī)組的DCS改造，從舊系統(tǒng)拆除到新系統(tǒng)的安裝調(diào)試完成，機(jī)組投入正常運(yùn)行，前后歷時(shí)35天。從改造后的情況看，質(zhì)量、效果還是令各方滿意的，運(yùn)行人員的監(jiān)盤強(qiáng)度大大減輕了，方便了運(yùn)行人員的監(jiān)控。事實(shí)證明，江油電廠#8330MW機(jī)組DCS機(jī)、電、爐一體化改造是*成功的。