朱 俊

(上海華電電力發(fā)展有限公司望亭發(fā)電分公司，江蘇 蘇州 215155)

1 原控制系統(tǒng)概述

上海華電電力發(fā)展有限公司望亭發(fā)電分公司兩臺(tái)燃機(jī)為美國GE公司生產(chǎn)的S109FA燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，機(jī)組上配備的CO2火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)是由美國Chemetron公司生產(chǎn)的帶Micro 1-EV型微處理器控制屏的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由CO2模塊、主控單元、熱敏式探測(cè)儀、壓力開關(guān)、電磁閥以及相關(guān)的閥門、噴嘴、連接管路組成。系統(tǒng)共分1區(qū)和2區(qū)兩部分，1區(qū)布置有10個(gè)熱敏式探測(cè)儀，2區(qū)布置4個(gè)，各分部在A，B兩側(cè)，當(dāng)火災(zāi)引起環(huán)境溫度升高，使A側(cè)和B側(cè)各有一個(gè)探測(cè)儀接點(diǎn)閉合動(dòng)作時(shí)，觸發(fā)機(jī)組跳閘信號(hào)、停用1區(qū)和2區(qū)冷卻風(fēng)機(jī)，并發(fā)出聲光報(bào)警，延時(shí)30 s觸發(fā)CO2系統(tǒng)噴射，進(jìn)行1 min的初噴和30 min的續(xù)噴射將火災(zāi)撲滅[1]。

2 改造前存在的問題

該公司兩臺(tái)燃機(jī)配套的CO2火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)自機(jī)組2005年投產(chǎn)后使用至今，已經(jīng)連續(xù)使用了15年，其核心控制單元——Micro 1-EV型控制器電路板組件已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的老化，其運(yùn)算速度、安全穩(wěn)定性已經(jīng)完全不能適應(yīng)目前機(jī)組運(yùn)行的要求，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了很大的隱患。現(xiàn)把存在的問題歸納如下：

(1)CO2火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)的核心控制單元Micro 1-EV 型控制器是高集成化的控制電路板組件，其板子上的微處理器、電容、二極管、固態(tài)繼電器等部件都出現(xiàn)不同程度的老化，某些元器件老化嚴(yán)重。目前，市面上該型號(hào)的產(chǎn)品早就停產(chǎn)，已經(jīng)采購不到全新的備件。其控制器里的程序固化在微處理器內(nèi)部，無法查看，更無法將程序拷出，即使有相同型號(hào)的備件也無法將程序直接拷入，需要逐條編譯，但目前沒有這樣的技術(shù)，而且Chemetron公司已被收購，無法找到對(duì)其產(chǎn)品的技術(shù)支持。

(2)CO2火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)的控制箱與CO2模塊布置在一起，是布置在汽機(jī)房廠房外的露天布置[2]，其放水等級(jí)只是普通的防雨等級(jí)，機(jī)組投產(chǎn)時(shí)并未布置專門的防雨檐，在暴雨等惡劣天氣下會(huì)有少量水滲入控制箱內(nèi)，使箱內(nèi)的濕度變大，加速控制電路板的老化。

(3)熱敏式探測(cè)儀、控制電纜以及終端電阻等部件都是布置在燃機(jī)艙、燃料模塊、二號(hào)軸承區(qū)內(nèi)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)的空間溫度在160～180 ℃，而且有些布置在高溫的管道附近，其工作溫度可能更高。由于長期工作在高溫的環(huán)境下，探測(cè)儀、控制電纜都發(fā)生了不同程度的老化，經(jīng)常出現(xiàn)開路、接地等報(bào)警信號(hào)。

(4)原系統(tǒng)1區(qū)有10個(gè)探測(cè)儀，分為A，B兩側(cè)各5個(gè)，2區(qū)有4個(gè)探測(cè)儀，分為A，B兩側(cè)各2個(gè)，所有A側(cè)及B側(cè)的探頭都是并接，任意一個(gè)探頭短路只能通過測(cè)量判斷是A側(cè)還是B側(cè)短路，無法確定具體是哪一個(gè)探測(cè)儀短路，這給故障分析帶來很大不便。探測(cè)儀是依次并接，如果在某處發(fā)生開路，并接在后面的探測(cè)儀都將不起作用，而且對(duì)開路故障的查找也很不方便。

(5)控制柜內(nèi)的電磁閥、噴射壓力開關(guān)以及電磁閥到初噴續(xù)噴閥之間的連接管路都出現(xiàn)了不同程度的老化，噴射時(shí)電磁閥漏氣、壓力開關(guān)卡澀、連接管路腐蝕嚴(yán)重等現(xiàn)象都存在。

(6)由于夏季高溫，該公司2號(hào)機(jī)組用來冷卻88BT風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承的噴水裝置的落水正好連續(xù)噴濺在CO2系統(tǒng)控制箱上部。由于水量大而且沒有防雨檐等遮擋設(shè)施，部分冷卻水滲入柜內(nèi)。隨著環(huán)境溫度的升高和降低，這些水漬就在柜內(nèi)蒸發(fā)和冷凝，正好滴在上部1區(qū)控制電路板的驅(qū)動(dòng)輸出部分。雖然事后采取了烘干等措施，但控制電路板還是受到了影響，不定期地發(fā)生了幾次無規(guī)律的系統(tǒng)誤動(dòng)作，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 改造方案

基于以上存在的問題，CO2火災(zāi)保護(hù)控制系統(tǒng)的升級(jí)改造勢(shì)在必行。通過討論研究以及到其他電廠調(diào)研學(xué)習(xí)，最終決定采用南京消防器材股份有限公司生產(chǎn)的國產(chǎn)型低壓CO2火災(zāi)保護(hù)控制系統(tǒng)來替代原來的美國進(jìn)口產(chǎn)品。具體改造方案如下：

(1)棄用原來的Micro 1-EV型微處理器及其控制系統(tǒng)部件，采用西門子S7-1214型PLC為核心控制器，安全可靠性高、通用性強(qiáng)，便于對(duì)控制程序的查看分析、編輯修改和導(dǎo)入導(dǎo)出，硬件發(fā)生故障更換也非常方便。

(2)棄用原來的主控制箱，采用南京消防器材股份有限公司專用的T19-68型控制箱替代，更換I/O擴(kuò)展模塊、控制電源、繼電器、按鈕開關(guān)、信號(hào)指示燈、蓄電池等所有箱內(nèi)控制設(shè)備。

(3)新增7寸薄膜晶體管四線電阻式彩色液晶觸摸屏為人機(jī)界面(Human Machine Interface，HMI)，全中文界面，系統(tǒng)狀態(tài)、報(bào)警信息、歷史事件追憶等功能一目了然，操作簡便、直觀。

(4)新增一個(gè)故障打印機(jī)，直接與控制系統(tǒng)連接，可以設(shè)置自動(dòng)打印和手動(dòng)打印兩種模式，便于對(duì)故障的分析處理。

(5)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有熱敏探測(cè)儀進(jìn)行檢查校驗(yàn)，對(duì)老化故障的進(jìn)行更換。對(duì)手動(dòng)釋放按鈕、隔離開關(guān)、聲光報(bào)警器、壓力開關(guān)、電磁閥等控制部件進(jìn)行檢查測(cè)試，對(duì)老化故障的設(shè)備進(jìn)行更換。

(6)把從電磁閥到噴射閥之間老化的橡膠管路全部更換為紫銅管，并在控制箱的上方制作專門的防雨檐，有效避免因下雨及其他因素造成水滴滲入控制箱內(nèi)，導(dǎo)致設(shè)備損壞。

(7)更換1區(qū)和2區(qū)所有老化的耐高溫電纜，并增加部分耐高溫電纜，把原來A，B側(cè)探測(cè)儀并接的模式改為一對(duì)一的控制模式，即把每一個(gè)熱敏探測(cè)儀的信號(hào)都分別接入控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)探測(cè)儀的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了系統(tǒng)的安全可靠性，同時(shí)也方便了對(duì)故障的分析和處理。

4 改造中所做的具體工作

(1)在機(jī)組停機(jī)期間完成具體的升級(jí)改造工作。在改造前編制了《燃?xì)廨啓C(jī)CO2火災(zāi)保護(hù)控制系統(tǒng)升級(jí)改造安全技術(shù)措施》，并辦理了工作票，在施工過程中嚴(yán)格按照措施的要求進(jìn)行施工。

(2)施工前先關(guān)閉CO2系統(tǒng)排放總門33FP-1A，拉掉控制系統(tǒng)電源，將觸發(fā)火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作、機(jī)組跳閘、聯(lián)停風(fēng)機(jī)的輸入輸出信號(hào)解除，防止改造過程中出現(xiàn)系統(tǒng)誤動(dòng)作[3]。

(3)將電源線、輸入輸出信號(hào)線從原系統(tǒng)端子上拆下，全部做好標(biāo)記。拆除老控制箱，安裝固定新的控制箱及其箱內(nèi)所有電源、控制、信號(hào)、輸入輸出等設(shè)備，并在控制箱的上方制作一個(gè)專門的防雨檐，可以避免因下雨及其他因素造成水滴滲入控制箱內(nèi)，導(dǎo)致設(shè)備損壞。

(4)把1區(qū)和2區(qū)14個(gè)熱敏探測(cè)儀拆下進(jìn)行校驗(yàn)檢查，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有手動(dòng)釋放按鈕、隔離開關(guān)、聲光報(bào)警器、壓力開關(guān)、電磁閥等控制部件進(jìn)行檢查測(cè)試，對(duì)老化故障的設(shè)備進(jìn)行更換。把從電磁閥到噴射閥之間老化的橡膠管路全部更換為紫銅管。

(5)拆除1區(qū)和2區(qū)所有熱敏探測(cè)儀到現(xiàn)場(chǎng)端子箱之間老化的電纜，全部更換為耐高溫電纜，并增加部分電纜，重新制作電纜穿線管敷設(shè)到主控制箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)儀一對(duì)一的控制模式，提高系統(tǒng)的安全可靠性。

(6)裝復(fù)所有拆下以及檢查校驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，恢復(fù)控制箱內(nèi)電源、輸入輸出等外部信號(hào)的接線，并對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的接線進(jìn)行檢查核對(duì)，為系統(tǒng)上電調(diào)試做好準(zhǔn)備。

(7)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備裝復(fù)、控制箱內(nèi)接線按圖紙核對(duì)準(zhǔn)確無誤后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行上電，啟動(dòng)可編程邏輯控制器控制模塊，查看系統(tǒng)信息，檢查邏輯組態(tài)程序是否正確，檢查系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常，有無異常報(bào)警信號(hào)。

(8)確認(rèn)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備工作正常后進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)試工作。首先，釋放觸發(fā)火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作、機(jī)組跳閘、聯(lián)停風(fēng)機(jī)的輸入輸出信號(hào)。其次，對(duì)熱敏探測(cè)儀每一個(gè)單獨(dú)短接，查看系統(tǒng)狀態(tài)及聲光報(bào)警信息。再次，把A，B側(cè)兩個(gè)探測(cè)儀同時(shí)短接，檢查是否觸發(fā)CO2系統(tǒng)噴射，機(jī)組跳閘信號(hào)以及聯(lián)停88BT，88BD，88BN風(fēng)機(jī)信號(hào)是否正常發(fā)出，聲光報(bào)警信號(hào)是否正常。最后，對(duì)手動(dòng)釋放按鈕、隔離開關(guān)、壓力開關(guān)、電磁閥、閥門位置開關(guān)等信號(hào)都一一進(jìn)行模擬測(cè)試，確?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)顯示和設(shè)備實(shí)際狀態(tài)完全一致。

(9)系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試正常后進(jìn)行CO2系統(tǒng)的實(shí)際噴射試驗(yàn)。首先，確認(rèn)1區(qū)和2區(qū)現(xiàn)場(chǎng)人員全都撤離，檢查燃機(jī)艙頂部重力擋板在開啟位置后，將燃機(jī)艙門關(guān)閉，打開CO2系統(tǒng)排放總門33FP-1A。其次，在控制器內(nèi)將初噴和續(xù)噴的時(shí)間改為0.2 min和1.0 min，強(qiáng)制啟動(dòng)88BT，88BD，88BN風(fēng)機(jī)。在控制箱內(nèi)將1區(qū)和2區(qū)A、B側(cè)各一個(gè)探頭同時(shí)短接，檢查機(jī)組跳閘信號(hào)是否發(fā)出，88BT，88BD，88BN風(fēng)機(jī)是否停止，現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。延時(shí)30 s觸發(fā)CO2系統(tǒng)初噴，檢查電磁閥、噴射閥是否都動(dòng)正常動(dòng)作，管道接頭處無CO2泄漏。0.2 min后進(jìn)行CO2系統(tǒng)續(xù)噴，檢查電磁閥、噴射閥是否都動(dòng)正常動(dòng)作，11.0 min后噴射結(jié)束。把短接的信號(hào)恢復(fù)，改回噴射時(shí)間，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，到1區(qū)和2區(qū)查看CO2系統(tǒng)的噴射情況，查看重力擋板是否關(guān)閉，查看CO2液罐內(nèi)CO2的消耗情況，確認(rèn)CO2系統(tǒng)實(shí)噴正常。

(10)對(duì)燃機(jī)艙重力擋板進(jìn)行復(fù)位開啟，將CO2罐體內(nèi)的液體補(bǔ)充至90%以上，把現(xiàn)場(chǎng)及控制箱上所有的手動(dòng)釋放按鈕全都做好鉛封，并加好保護(hù)罩，防止人員誤碰。在控制系統(tǒng)內(nèi)檢查所有設(shè)備狀態(tài)正常，無異常報(bào)警信號(hào)，CO2火災(zāi)保護(hù)系統(tǒng)恢復(fù)正常工作模式。

5 改造后的效果

CO2火災(zāi)保護(hù)控制系統(tǒng)升級(jí)改造后，系統(tǒng)的可靠性得到極大的提升，機(jī)組運(yùn)行中未再發(fā)生過因控制系統(tǒng)設(shè)備、回路老化而導(dǎo)致的開路、接地、短路等異常情況，系統(tǒng)的誤動(dòng)作率降低到零，有效避免了機(jī)組非停事件的發(fā)生，保障機(jī)組設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，把1區(qū)、2區(qū)所有熱敏探測(cè)儀改為一對(duì)一的控制模式，并增加了人機(jī)界面HMI以及故障打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每一個(gè)探測(cè)儀的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且可以自動(dòng)實(shí)時(shí)打印報(bào)警信息，對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行精確的歷史追憶，提升了整個(gè)系統(tǒng)的安全性和故障情況分析判斷的便捷性。

6 結(jié)語

通過對(duì)CO2火災(zāi)保護(hù)控制系統(tǒng)的升級(jí)改造，使得整個(gè)系統(tǒng)在安全可靠性方面得到了極大的提升，避免了因控制器、電路板、電纜、探測(cè)儀等設(shè)備老化故障導(dǎo)致的系統(tǒng)誤動(dòng)作，有效降低了機(jī)組非停事件的發(fā)生率，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。