火电厂循环水泵远程控制站方案及应用

关洪亮，陈人波，李 清

（1.华能海南发电股有限公司，海南 海口 570311；2.华能海南发电股有限公司海口电厂，海南 海口570311；3.华能山东分公司黄台电厂，山东 济南 250100）

0 引言

2006年海口电厂8号机组因循环水泵的出口蝶阀一控制电磁阀故障原因造成了重大设备事故，其控制系统及设备的安全运行关系机组的安全运行，影响重大；该控制系统设计上存在合用情况，设备无法进行有效的维护，各种险情不断发生，2台330 MW机组存在同时非停情况，已严重危急到海南电网的安全运行，因此其控制站必须进行改造；2011年底利用机组C修，分别对8号、9号机组循环水泵控制站进行了改造，彻底消除了安全生产隐患。

1 存在问题

海口电厂的8号、9号机组于2006年、2007年相继投产，实际运行中存在诸多问题。

1.1 设备布置

海水泵远程控制站按公用系统方式设计（图1），造成设备无法进行有效的维护：当8号机停运时，要进行设备清扫将导致上部的灰尘掉到9号机组运行设备上；当9号机停运时，要进行设备清扫将导致上部的灰尘飞扬到8号机组运行设备上及掉到电源切换箱里。电源系统的检修及清扫因共用设计无法进行。

1.2 设备腐蚀

因电子设备间不合格导致灰尘及空气中含盐份大，对设备产生腐蚀造成了DPU、BC通信卡经常自动切换等重大设备不安全隐患。

1.3 交流220 VAC电源设计隐患

图2为输煤 PC4A、PC4B段来的两路交流220VAC电源进入 8号机组、9号机组海水泵公用远程站的电源切换箱，其输出分别分配220 VAC给8号、9号机组海水泵控制站的两对DPU、柜内冗余的5 V、24 V、48 V直流电源模块、柜内风扇；此设计为8号、9号机组分别供一路电源方式。当两路电源正常运行时，其供电安全系数能满足要求，当8号或9号机组大修时，6 kV 8 A或6 kV 9 A中的一路电源会停运，输煤PC4A、PC4B段所供电实际上是一路电源（其中一段上电源是通过联络开关方式从另一段母线获得），如运行机组所供的母线出现失电，将导致远程站失电引起运行机组的循环海水泵控制失灵。控制站DPU工作电源为220V，其电源切换箱当母线电压瞬间变为0 V时才能切换，导致该DPU初始化，原因是其继电器失电切换动作电压比DPU失电重启电压低。

图1 设备布置图

1.4 控制柜内直流电源设计隐患

柜内设计冗余的5 V、24 V、48 V直流电源提供给控制柜内板卡工作电源、信号设备工作及查询电源；其电源采用合用电源设计方式，DCS设计5 V、24 V、48 V直流电源模块分别供8号、9号机组卡件、信号设备电源及DI查询电源。 当单元机组大修时，因另一台机组运行，导致直流电源模块无法进行相应的检修，此情况严重影响设备安全运行。

1.5 UPS供电设计隐患

两台机组远程控制站共用一个小UPS装置，供电时间1 h；此设计UPS的供电时间较短，无法为处理故障提供足够的时间。

1.6 远程站设计隐患

8号、9号机组A、B循环水泵的控制设计为均采用一对独立冗余的DPU，但A、B泵I/O卡在同一的机箱内，且两台泵的启停在同一DO板卡上、反馈状态信号也在同一DI板卡上。如某机组控制站的卡件机箱出故障，对应的两台循环水泵控制失灵，势必造成机组跳闸。

当四台循环水泵均运行时（联络门开），如发生8号机组控制站的卡件机箱故障，对应的循环水泵控制失灵，此时如发生8号机组循环水泵跳闸，因出口蝶阀无法关闭，9号机组循环水将从8 A、8 B循泵倒流，导致8号、9号机组无循环冷却水引起两台机组真空低跳闸；当9号机组控制站的卡件机箱出问题也会出现类似情况。

图2 交流220 VAC设计接线图

1.7 操作界面

因公用系统的操作权限只能提供给其中一台机组，如8号机组有控制权限时发生了9号机组海水泵发生跳闸，就会造成操作上的不及时；另一种情况是两台机组的设备在一画面上，容易发生误操作。

2 改造方案及实施

2.1 电源系统

远程控制站DCS硬件由原来的XDPS-400+升级XDPS-400e系列，DPU工作电源为直流电源，两路220 V经切换箱后分别供给直流电源模块。两路220 V采用如图3供电方式：8号机组海水泵远程站220V电源1的为输煤PC4A段，其电源是6KV 8 A段经输煤变来，8号机组海水泵远程站220 V电源2的为汽机PC 8B段，其电源是6 kV 8 B段经汽机PC变来；9号机组海水泵远程站220 V电源1的为输煤PC 4B段，其电源是6 kV 9 A段经输煤变来，9号机组海水泵远程站220 V电源2的为汽机PC 9B段，其电源是6 kV 9B段经汽机PC变来。此设计保证了8号、9号机循环水远程站的两路电源的独立性，可随机组检修同时进行。

直流电源为开关电源24/48 V和5 V开关电源 (插拔式)，5 V直流电模块采用隔离冗余供电给DPU及柜内卡件；24/48 V直流电模块采用隔离冗余供电给就地热控信号设备及DI查询；8号机组与9号机组分别独立设计。考虑到电源负荷点距离较远，电缆易受外部因素影响而发生短路，对主机UPS产生冲击，甚至导致远程站断电，各机组远程站分别设计就地小UPS方式，发生电缆短路时，供电的电源开关跳闸，就地UPS不受影响；设计的远程站内小UPS供电时间长达6 h，可以保证故障发生后具备足够的检修时间。

图3 两路220VAC供电方式

2.2 控制设备选型

为保证DCS系统硬件一致性及通信的稳定性，XDPS400e做为DCS硬件设备的首选。 XDPS400e合并了DPU与I/O模块，由eDPU直接与I/O模件通过背板总线通信，使实时性有了一定提高；简化了系统结构，故障环节大量减少，系统可靠性提升；采用模件式插拔模式，提高系统的可利用率；采用表贴工艺，使用最新的低功耗电子元件，并在表面喷涂绝缘漆，能够更好的适应当前循环水泵房相对恶劣的环境。

2.3 远程站设计

为提高系统可靠性，降低风险，远程站设计采用控制柜和DPU相互独立的设计原则，如图4所示，同时单台机组的A、B泵I/O设计采用独立的卡件箱，A泵为1号I/O卡件箱、B泵为2号I/O卡件箱；风扇盒中的风扇采用EDPU电源开关箱中带有空气开关分配的供电方式，避免风扇故障影响主电源。

以上设计方式使软硬件安全系数得到提高，解决了8、9号机组循泵控制电源共用问题；做到了一台泵一控制机箱，分散了设计危险；内部电源分级管理，不会影响到主电源的跳闸；保证了单元机组控制方式，方便了设备检修；采用的DCS硬件抗腐蚀能力强；DPU采用直流供电，电源切换引起系统重启的安全隐患。

2.4 环境

为了保证8、9号机组循环泵远程控制站设备的运行环境，加装空调，确保设备的室内工空气温度、湿度正常，减少空气中盐份。

图4 远程站设计

2.5 操作界面

因远程站按单元机组设计，相应的8、9号机组远程站的实时数据分别进入单元机组的环网，原通信方式相应进行改动。 新画面不存在8号机组操作画面上有9号机组设备的操作画面，也不存在9号机组操作画面上有8号机组设备的操作画面，确保了快速操作避免了人为误操作情况发生。

2.6 数据通信设计

通信光缆原两台机组共用，本次重新放置光缆，8号机组、9号机组分别采用各自冗余光缆传送数据到单元机组环网上，此通信方式设计，实现了单元机组方式。

8号机组点目录文件Pointgrp.cfg中属8号机组循环水泵I/O点，其站号由原来的 75号虚拟DPU改为 73DPU；9号机组点目录文件Pointgrp.cfg中属8号机组循环水泵I/O点，其站号由原来的75号虚拟DPU改为76DPU。

修改网桥上Asdpu.cfg文件中的 “NETAO”及“NETDO”发送的点信息范围，原“8号机组循环水泵I/O点”及“9号机组循环水泵I/O点”不再通过网桥向单元机组发送该点数据信息。

以上两点修改是针对硬件更改进行相应的组态，实现了DPU73/93、DPU76/96的信息直接接受单元机组的指令，不再通过中间环节“网桥”的实现信息的传递，提高了数据传输的高速、稳定、可靠。

3 结语

海口电厂循环水泵远程控制站改造后，设备能随主机同时进行检修；电源系统的可靠系数得到很大的提高，解决发生DPU初始化的致命隐患；设备的运行环境得到明显改善，提高了电子器件的寿命；操作画面按单元机组设计，避免了人为误操作；消除了循环水泵控制系统存在造成两台330 MW机组全停的安全隐患。

热工控制系统设计应结合设备运行特点，合理规划各个控制单元对应的受控设备，尽可能考虑其冗余度及分散性，方便系统维修，同时考虑控制系统运行环境对设备的影响。