楊有民　劉憲民

摘 要：高寒地區(qū)直接空冷機組的安全運維具有一定的特殊性，機組自動保護控制對電廠中國產(chǎn)DCS系統(tǒng)應(yīng)用提出更高的要求。該文闡述了內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司兩臺超臨界600 MW直接空冷機組的DCS系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、軟硬件、DEH三方面的配置，并對系統(tǒng)功能劃分以及定期維護中的DCS日常巡檢內(nèi)容做出了概括性全面介紹。在此基礎(chǔ)上，針對機組DCS系統(tǒng)投產(chǎn)5年來的問題和改進做了介紹。這對完善國產(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) 超臨界機組 直接空冷 DCS系統(tǒng) 應(yīng)用實踐

中圖分類號：TM62 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0122-03

關(guān)于DCS在直接空冷機組的應(yīng)用，國內(nèi)已有相關(guān)研究：早期李健等人分析了國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在600 MW火電機組可能存在的應(yīng)用風(fēng)險并給出相應(yīng)建議[1]；張潔浩基于MATLAB軟件對導(dǎo)入的DCS內(nèi)部數(shù)據(jù)進行分析，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DCS在高寒地區(qū)超臨界600 MW機組中的應(yīng)用問題，結(jié)合LN2000-DCS控制系統(tǒng)組成部分的結(jié)構(gòu)、配置和特點進行了介紹[3]；王麗麗針對和利時DCS在電廠應(yīng)用中出現(xiàn)的典型問題進行了探討研究，給出一些切合實際的優(yōu)化建議[4]。然而，針對高寒區(qū)超臨界600 MW直接空冷機組的DCS應(yīng)用實踐探討的文獻較少。內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾電廠一期（2×600） MW超臨界直接空冷機組采用的杭州和利時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)容做出詳細介紹，并對投產(chǎn)后5年內(nèi)運營中遇見的問題做出總結(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個層次。MACS-V6系統(tǒng)單元機組上層網(wǎng)配置5臺操作員站、兩臺工程師站。下層網(wǎng)共有34個I/O控制站在主機1號域（#10～#43站），完成單臺機組的DAS、MCS、SCS、FSSS、ECS、DEH功能；#44～#49站在公用0號域，完成公用系統(tǒng)的監(jiān)控功能。兩臺工程師站和五臺操作員站分別完成軟件組態(tài)和生產(chǎn)過程的監(jiān)控管理。同時單元機組配置3臺（A、B、C）互相冗余的I/0服務(wù)器，公用系統(tǒng)配置2臺（A、B）互相冗余的I/0服務(wù)器，完成機組I/O功能；單元機組配置兩臺（A、B）互相冗余的歷史/實時服務(wù)器，實現(xiàn)實時監(jiān)控及歷史數(shù)據(jù)存取功能。

1.2 軟硬件配置

MACS系統(tǒng)是通過以太網(wǎng)和基于現(xiàn)場總線技術(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)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與過程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)場控制器運行軟件、工具包等。MACS實現(xiàn)功能：數(shù)據(jù)采集、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報警監(jiān)視、遠程通信、實時數(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)、高級計算、組態(tài)、打印、診斷等。

1.3 機組DEH系統(tǒng)

DEH系統(tǒng)采用和利時公司的MACS V6產(chǎn)品同類型控制器，同時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)進行通訊，對設(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)電機組及輔機系統(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。單元機組共分3個域，#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60%，機柜溫度不超過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60%。

3.2 系統(tǒng)日志及報警檢查

設(shè)備日志檢查，無I/O設(shè)備故障信息及I/O模塊報警。SOE日志檢查，SOE信號動作正常，分別率不小于1ms。工藝報警檢查，模擬量和開關(guān)量報警正常動作，系統(tǒng)正常記錄報警值。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)和鍵盤無污垢，顯示清晰；鼠標(biāo)和鍵盤靈敏。工程師站機柜主機衛(wèi)生清潔，運行正常，UPS電源工作正常。機柜風(fēng)扇運轉(zhuǎn)正常，機柜內(nèi)溫度不高于30 ℃。

3.4 DCS操作員站檢查

檢查內(nèi)容：操作員站畫面顯示清晰，畫面切換時間小于1 s。鼠標(biāo)和鍵盤使用靈敏。MACSVI系統(tǒng)運行正常。操作員站機柜主機衛(wèi)生清潔，運行正常。機柜風(fēng)扇運轉(zhuǎn)正常，機柜內(nèi)溫度不高于30 ℃。操作員站機柜內(nèi)UPS電源工作正常。

3.5 現(xiàn)場控制站檢查

檢查內(nèi)容如下：I/O站內(nèi)電源UPS空開和保安段空開處于合閘位置；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)扇運轉(zhuǎn)正常。I/O模塊及機籠表面清潔，濾網(wǎng)清潔，機柜溫度不超過35 ℃。機柜內(nèi)網(wǎng)段交換機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)器主機運行正常、服務(wù)器顯示器正常、服務(wù)器各進程運行正常、接線端子緊固濾網(wǎng)清潔、服務(wù)器F盤是否工作正常、主機2個電源模塊工作狀態(tài)、硬盤指示燈工作狀態(tài)、主機箱中液晶屏為藍色，無報警、主機箱背面RAID卡指示燈為藍色閃爍，無報警聲音。

4 運行中的問題和改進方向

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

4.1 隱患部分問題分析

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)存在兼容性問題，經(jīng)常出現(xiàn)在正常操作過程中操作員在線軟件異常退出的現(xiàn)象。自投產(chǎn)以來1、2號機組多次出現(xiàn)單側(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)全部中斷現(xiàn)象，經(jīng)交換機廠家查實并無網(wǎng)絡(luò)問題，服務(wù)器IE程序無故重啟。出現(xiàn)過主從控制器無法自動切換的控制器故障。1號、2號機組操作員站工控機頻繁死機，操作員在線軟件頻繁退出，趨勢調(diào)用緩慢，畫面切換緩慢，工控機電源模塊維護時經(jīng)常燒壞。

4.2 有待改進的地方

（1）硬件設(shè)計有待提高。從整體的硬件設(shè)計及制造方面，與國外DCS還有一定的差距。如模件的精細度、外觀的質(zhì)感、指標(biāo)說明的全面性等方面都有待提高。

（2）目前，國外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)電廠解決方案專門機構(gòu)，針對各企業(yè)不同性質(zhì)，提供不同的軟、硬件及相應(yīng)的控制策略。和利時在此方面相對滯后，需要積累經(jīng)驗完善技術(shù)體系。

（3）通常DCS產(chǎn)品都會提供詳細的產(chǎn)品軟、硬件資料及故障處理說明，包括卡件的結(jié)構(gòu)原理圖、各項性能指標(biāo)、使用注意事項等。和利時《系統(tǒng)維護手冊》內(nèi)容不全面，用戶在出現(xiàn)問題時在手冊中找到相關(guān)問題的處理方法比較困難。

5 結(jié)語

文章就和利時DCS系統(tǒng)配置、功能劃分及日常巡檢內(nèi)容做出了詳細介紹，并對投產(chǎn)后5年內(nèi)運營中遇見的問題做出總結(jié)，給出了改進方向。從投產(chǎn)至今全廠DCS正常運行，機組保護、自動投入率和動作正確率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組異常原因提供了正確依據(jù)，為機組長周期穩(wěn)定運行提供有力保障。

參考文獻

[1] 李健，喬日平，高生輝.淺談國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在600MW火電機組的應(yīng)用風(fēng)險[C]//全國火電機組優(yōu)化運行技術(shù)研討會.2005.

[2] 張潔浩.火電機組直接空冷系統(tǒng)控制方法研究[D].北京交通大學(xué)，2009.

[3] 朱志軍，尹娜，孫遠忠.LN2000 DCS在600MW超臨界直接空冷機組的應(yīng)用[J].山東電力技術(shù)，2013（2）：62-67.

[4] 王麗麗.和利時DCS在電廠應(yīng)用中出現(xiàn)的典型問題探討[J].儀器儀表用戶，2014（3）：47-51.