摘 要：本文通過論述沙角A電廠#5脫硫DCS控制系統(tǒng)改造過程，并對其中一些功能進行完善，通過闡述脫硫DCS控制系統(tǒng)改造的過程和方法，以及后續(xù)運行中因就地設(shè)備改造而進行DCS系統(tǒng)邏輯修改的內(nèi)容，供大家參考交流。
關(guān)鍵詞：脫硫DCS、改造、功能完善
沙角A電廠#5機組脫硫系統(tǒng)于2004年投產(chǎn)，當(dāng)時由美國XX公司總承包，脫硫DCS系統(tǒng)原是北京和利時SmartProV3.1.3分散控制系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)軟件設(shè)計落后，使用不安全、不方便，經(jīng)過7年多的運行，設(shè)備老化，故障較多，備件不再生產(chǎn)，同時因為人機接口不是十分合理，處理缺陷調(diào)用邏輯及修改邏輯非常不方便，無法實現(xiàn)在線邏輯仿真及修改參數(shù)的功能，急需升級改造。
1 改造思路
通過對和利時公司介紹的升級產(chǎn)品分析，結(jié)合#1~4脫硫DCS系統(tǒng)的使用情況，決定整套DCS系統(tǒng)改造為GE新華的XDPS-400e系統(tǒng)。為了節(jié)約改造費用，決定只改造DCS控制機柜，而繼電器柜及接線轉(zhuǎn)接柜仍然保留不動，這樣從DCS電子間到就地設(shè)備的所有電纜都不用重新敷設(shè)更換，既節(jié)約了材料，也節(jié)約了人工成本及檢修的工作量。
2 改造情況
2.1 脫硫DCS系統(tǒng)設(shè)備和機柜安裝。
本次改造DCS系統(tǒng)共有操作員站4個，工程師站1個，歷史站1個，打印機2臺，遠程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一套，控制機柜共計8個。按照DCS系統(tǒng)機柜安裝要求進行安裝：從牢固性、平整性、垂直度等方面一一調(diào)整，底座用偏鐵或圓鋼與地網(wǎng)相連，底座與機柜絕緣(大于100 MΩ)。設(shè)備一次性安裝到位，符合驗收標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 電纜敷設(shè)和接線。
因為在脫硫碼頭有一套遠程控制機柜，因此需要敷設(shè)光纜2500米，其余各種規(guī)格跨盤電纜及部分新改造設(shè)備電纜鋪設(shè)了322條,長度共約20000米，系統(tǒng)時鐘GPS和天線50米。
2.3 系統(tǒng)上電。
根據(jù)原和利時導(dǎo)出的控制邏輯圖，結(jié)合運行人員的要求，重新設(shè)計完善了系統(tǒng)控制邏輯圖，現(xiàn)場在DCS系統(tǒng)做邏輯組態(tài)、控制畫面等。完成邏輯組態(tài)后進行I/O通道校驗，一一仿真各項控制功能，進行校對控制邏輯，最后進行系統(tǒng)功能及性能測試。
2.4 現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試。
當(dāng)邏輯功能測試完成后，開始按照運行部的試驗要求，配合運行人員進行所有設(shè)備的投運和跳閘、保護和聯(lián)鎖、順序控制等試驗，進一步完善控制邏輯和控制畫面?；就晟瓶刂七壿嫼螅瑢CS系統(tǒng)組態(tài)邏輯圖及畫面做了系統(tǒng)的全面?zhèn)浞?，使用光盤刻錄一式兩份，以便存放。
3 系統(tǒng)功能完善
在改造完成并且設(shè)備投入使用后，針對零零星星、陸陸續(xù)續(xù)的系統(tǒng)維護及改造項目，對DCS系統(tǒng)的邏輯組態(tài)及卡件分配，進行了系統(tǒng)功能完善。
3.1 取消脫硫旁路擋板的邏輯優(yōu)化
由于脫硫系統(tǒng)取消了旁路擋板，運行方式有了很大的變化，需要進行相應(yīng)的熱工保護及邏輯控制方改進，以保證鍋爐和FGD系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。根據(jù)“沙角A電廠5號機組脫硫系統(tǒng)取消旁路邏輯修改施工方案”的要求，取消煙氣旁路，涉及設(shè)備有：旁路擋板、入口擋板、出口擋板及相應(yīng)的密封風(fēng)機，并且完成了邏輯組態(tài)、操作畫面的修改。旁路擋板取消的設(shè)備的控制邏輯和相關(guān)畫面、報警信息全部取消。
鍋爐MFT跳閘后，不聯(lián)動跳閘脫硫系統(tǒng)的設(shè)備。脫硫煙道建立為一綜合信號，以硬接線方式送到機組DCS，包括以下信號(與的關(guān)系)：
(1)任一漿液循環(huán)泵已啟動;
(2)原煙氣煙塵濃度小于200mg/Nm3;
(3)GGH主或輔電機已啟動。
在FGD系統(tǒng)取消旁路后，鍋爐啟動時，按先啟動FGD煙風(fēng)系統(tǒng)，再啟動主機煙風(fēng)系統(tǒng)原則。在鍋爐啟動初期，電除塵器先行投運，然后脫硫系統(tǒng)再投運，F(xiàn)GD系統(tǒng)應(yīng)先于引風(fēng)機啟動，同時建議漿液循環(huán)泵投運2臺。鍋爐停止時，按先停主機煙風(fēng)系統(tǒng)，再停脫硫煙風(fēng)系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)的次序停機。在鍋爐停運冷爐過程，為防止由于漿液循環(huán)泵過早停運導(dǎo)致對吸收塔防腐層產(chǎn)生破壞，應(yīng)至少保留一臺漿液循環(huán)泵運行，以吸收塔入口煙氣溫度為監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)(入口煙溫低于75℃)，決定循環(huán)泵的停運時間。
3.2 GGH吹灰控制回路改造
原#5GGH吹灰原來由就地PLC控制，由于運行了近十年，整體設(shè)備的健康狀態(tài)不佳。而且該吹灰系統(tǒng)上下兩支吹灰器的控制回路由同一個PLC控制，兩支吹灰器的進退經(jīng)過同一個變頻器進行換向切換功能，并且所有狀態(tài)只有兩支吹灰器的運行狀態(tài)和吹灰故障共三個信號返回DCS系統(tǒng)，一旦發(fā)生吹灰器故障報警，運行人員無法快速判斷故障原因，并且無法得知吹灰器的具體位置。因此必須通知熱控人員和脫硫機械檢修人員同時到場，由熱控人員檢查PLC才能夠判斷故障原因，增加檢修時間，浪費人力和檢修成本。除此以外，不論是機械原因還是控制回路故障，都會導(dǎo)致PLC報錯，進而使上下兩支吹灰器都無法工作，嚴(yán)重影響#5脫硫GGH的吹灰效果。
具體改造內(nèi)容如下：取消就地PLC控制，對就地原控制柜內(nèi)設(shè)備進行拆除，并在合適位置安裝新控制柜，所有電纜重新鋪設(shè)，對柜內(nèi)設(shè)備進行安裝接線，敷設(shè)從DCS系統(tǒng)到就地柜的電纜并進行接線;邏輯改入DCS系統(tǒng)控制，控制邏輯在#5脫硫DCS系統(tǒng)工程師站進行編輯，組態(tài)畫面狀態(tài)。這樣就把GGH吹灰器所有狀態(tài)及蒸汽參數(shù)反饋到#5脫硫DCS系統(tǒng)，整個吹灰控制過程由DCS完成，同時運行人員可以在DCS系統(tǒng)看到吹灰器的狀態(tài)及蒸汽參數(shù)。
改造后的控制邏輯由DCS完成，現(xiàn)場控制柜內(nèi)只有簡單的控制繼電器、接觸器、熱繼電器和接線端子組成，接線非常簡潔明了。就地控制柜內(nèi)設(shè)備減少了很多，因此接線故障發(fā)生的幾率大大下降，檢查起來也非常簡單明了。由于取消就地PLC回路，這樣一來兩支吹灰器就變成獨立的控制回路，互相之間沒有任何聯(lián)系，不會因為一支吹灰器的某個故障而導(dǎo)致另外一支吹灰器無法運行，提高了GGH的吹灰效率。
3.3 石膏脫水皮帶轉(zhuǎn)速控制回路完善
原#5脫硫脫水皮帶調(diào)速裝置采用測厚裝置加就地PLC控制，就地測量石膏厚度信號送到PLC，PLC通過與DCS系統(tǒng)運行人員設(shè)定值比較，輸出電流信號到變頻器，變頻器再來控制脫水皮帶電機轉(zhuǎn)速，以達到調(diào)節(jié)石膏厚度的目的。每當(dāng)發(fā)生測厚設(shè)備測量不準(zhǔn)的故障，運行人員就無法控制皮帶運行，需要熱控人員到場維修，處理好厚度測量儀才能夠啟動皮帶運行。
經(jīng)過分析討論后，決定取消就地PLC裝置，把調(diào)節(jié)回路改入DCS系統(tǒng)，原來DCS系統(tǒng)供運行人員設(shè)定輸出的厚度信號，改為DCS輸出皮帶轉(zhuǎn)速控制信號，在就地控制柜里，用接線端子跳過PLC設(shè)備，直接送入變頻器。在DCS系統(tǒng)增加PID調(diào)節(jié)回路邏輯，就地測厚信號返回DCS系統(tǒng)，與DCS系統(tǒng)運行人員設(shè)定厚度比較，自動調(diào)節(jié)皮帶轉(zhuǎn)速的快慢。一旦測厚設(shè)備故障時，運行人員可以在DCS系統(tǒng)把控制方式切為手動，直接手動調(diào)節(jié)皮帶轉(zhuǎn)速，滿足石膏厚度調(diào)節(jié)的需要，不需要等待熱控人員相處故障后才能夠投入皮帶運行的缺點，大大提高了設(shè)備的運行效率。
這個改造的所有物資成本就是一對就地接線端子，完全沒有其它的任何材料消耗，改造成本低廉，既減少了就地PLC設(shè)備的備品采購，又避免了因PLC故障而引起的其它問題，對就地石膏厚度測量裝置的依賴性也大大降低。
3.4 A、C氧化風(fēng)機控制邏輯及狀態(tài)完善
由于原#5脫硫氧化風(fēng)機是進口設(shè)備，使用年限長久，機械故障非常多，風(fēng)機振動大的問題非常嚴(yán)重，嚴(yán)重?zé)o法徹底解決，維護成本非常高，因此機械專業(yè)決定先由C氧化風(fēng)機開始，對#5脫硫氧化風(fēng)機逐步進行國產(chǎn)化改造。
原氧化風(fēng)機在就地有一套控制裝置，風(fēng)機啟停控制均可以在就地完成，DCS系統(tǒng)對風(fēng)機的控制信號也是進入就地控制箱。本次改造則取消了就地控制回路，DCS系統(tǒng)的控制指令到達電氣配電室的配電控制箱，由配電箱內(nèi)的電氣回路完成控制盒和狀態(tài)返回，并且就地設(shè)備增加了六個溫度測點和一個出口排氣電動閥的控制需求。
因為C氧化風(fēng)機改造時#5機組已經(jīng)在運行狀態(tài)，脫硫DCS系統(tǒng)無法新增測溫卡件，而且任何一塊溫度卡已經(jīng)沒有六個備用通道，因此利用把增加的六個溫度測點分散到兩個控制DPU的三塊溫度卡上，通過上網(wǎng)通訊的方式送到C氧化風(fēng)機的控制保護邏輯。在DCS系統(tǒng)增加出口排氣電動閥的控制邏輯，并且與C氧化風(fēng)機的啟動邏輯一起組態(tài)，同時完成控制及監(jiān)視畫面的修改，最終完善了C氧化風(fēng)機控制邏輯及狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。
3.5 日粉倉螺旋給粉機保護邏輯完善
由于#5脫硫日粉倉螺旋輸送機會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致電機處于過流發(fā)熱的狀態(tài)，進而導(dǎo)致電機燒毀，因此通過與電氣專業(yè)人員及運行脫硫主管人員討論，決定在#5脫硫DCS增加#5脫硫日粉倉螺旋輸送機電機過流保護回路，具體運行情況如下(A、B邏輯一樣)：
對控制邏輯進行了二次優(yōu)化處理：無論自動還是手動，在每次啟動下料系統(tǒng)時，先開螺旋給料機一段時間，以便把螺旋給料機里面可能存在的石灰石粉先清理干凈，下料閥才具備打開條件，打開進行落粉;無論何種運行方式下，當(dāng)螺旋給料機跳閘時，立刻聯(lián)鎖關(guān)閉下料閥，避免有大量的粉積壓在給料機里面。增加保護回路：#5脫硫日粉倉螺旋輸送機啟動后，無論是處于手動還是自動模式，當(dāng)電機電流超過5.6A(1.1倍電機額定電流)時，DCS保護回路動作，把螺旋輸送機跳閘，同時延時10分鐘后方允許進行下一次合閘啟動。
4 結(jié)束語
隨著科技的不斷發(fā)展，國家對機組自動化控制和環(huán)保排放的要求也越來越高。國內(nèi)很多機組脫硫的DCS系統(tǒng)已安裝運行多年，同樣存在需要升級或者改造方面的一些問題，在確保安全和費用的前提下，通過改造DCS系統(tǒng)機柜，徹底解決了DCS控制系統(tǒng)硬件故障及提高控制品質(zhì)，并且在運行的過程中能夠逐步完善各項子系統(tǒng)的控制功能，為其它類似的改造提供一定的經(jīng)驗和參考。
（轉(zhuǎn)載）
