金華燃機聯(lián)合循環(huán)DCS系統(tǒng)調(diào)試中遇到問題的解決方法
| 1、工程概況 金華燃機擴建工程規(guī)模為1x180MW（1 x S109E）燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，燃機控制系統(tǒng)采用GE 公司的MARKV；其余熱發(fā)電部分控制系統(tǒng)使用北京貝利控制有限公司的Symphony系統(tǒng)，另外還配到MARKV、化水車間和SIS系統(tǒng)的接口。其中燃機MARKV的調(diào)試主要由Ge公司承擔(dān)；浙江調(diào)試火電調(diào)試所承擔(dān)了余熱發(fā)電部分ＤＣＳ系統(tǒng)的調(diào)試工作，具體工作有系統(tǒng)硬件檢查、通道測試、軟件檢查、邏輯確認(rèn)以及自動投用等，涉及ＥＣＳ、ＤＡＳ、ＳＣＳ、ＭＣＳ、ＤＥＨ和ＴＳＩ等系統(tǒng)。 2、系統(tǒng)簡介 金華燃機余熱發(fā)電部分 ABB Symphony系統(tǒng)有14只機柜、5臺操作員站、一個工程師站、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、打印機和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接口等設(shè)備。 Symphony系統(tǒng)采用了以下三層獨立的環(huán)型網(wǎng)絡(luò)和總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： 1) 過程數(shù)據(jù)管理層——控制網(wǎng)絡(luò)Control Network（Cnet） Cnet是一個無主站、首尾相連的環(huán)型通訊網(wǎng)絡(luò)，最多支持250個節(jié)點，兩相鄰節(jié)點間距離可達(dá)1000米。數(shù)據(jù)高速通道由一對冗余同軸電纜構(gòu)成，單向串行通訊，通訊速率高達(dá)10M波特。 2) 過程控制數(shù)據(jù)層——控制通道Contrl Way（C.W） C.W是一個HCU內(nèi)通訊用的串行通訊鏈，最多支持32個多功能處理器（MFP）、模擬主模件（AMM）或網(wǎng)絡(luò)處理模件（NPM）間的信息交換，通訊速率可達(dá)1M波特。 3) 過程I/O數(shù)據(jù)層——I/O擴展總線I/O Expander Bus（X.B） X.B是一個NPM內(nèi)通訊用的高速并行通訊鏈，最多支持64個I/O子模件與多功能處理器模件（MFP）或模擬主模件（AMM）間的數(shù)據(jù)通訊，總線線寬為8個數(shù)據(jù)位，通訊速率可達(dá)0.5M波特。 3、 調(diào)試過程：金華燃機余熱發(fā)電部分DCS整體調(diào)試，從2004年12月16號DCS系統(tǒng)首次授電，到2005年3月30號，72小時動態(tài)移交，整個調(diào)試時間歷時4個半月，期間我們修改了CRT控制畫面500多處，發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計缺陷800多個，其中******的問題是各個專業(yè)之間的接口連接，例如ECS與電氣設(shè)備的接口，DCS與DEH之間的接口，由于廠家在編制控制軟件時，為了節(jié)約時間與成本，很多軟件都不是根據(jù)現(xiàn)場工程實際編制的，大部分都是照搬以前做過的類似項目，把軟件原封不動的拷貝過來，然后發(fā)現(xiàn)問題在現(xiàn)場修改，由于軟件很多部分與現(xiàn)場實際情況不一致，所以修改的工作量比較大，現(xiàn)把工程調(diào)試中遇到的一些問題按各個系統(tǒng)(DCS、DEH、ECS)分類總結(jié)一下，以供參考。 3.1 ECS調(diào)試 3.1.1 ECS接點容量問題 在ECS調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)很多電氣開關(guān)經(jīng)過CRT幾次合分之后，ECS控制繼電器觸點就有燒糊燒熔現(xiàn)象，經(jīng)過與電氣專業(yè)溝通了解：一般的高壓電氣開關(guān)都是直流電控制,回路電流一般都在5A,而設(shè)計的ECS控制繼電器觸點容量最多只能通斷3A的直流電,因此不能滿足現(xiàn)場控制要求,必須增加觸點容量大的中間擴展繼電器； 3.1.2 脈沖時間長度 原ECS內(nèi),軟件設(shè)置電氣高壓開關(guān)控制接點的脈沖時間長度在2秒左右，實踐表明脈沖時間過長，過長的合分閘時間,會使電氣控制回路儲能線圈長時間得電,引起線圈燒毀，因此合理的脈沖寬度應(yīng)在250毫秒左右 。 3.1.3 邏輯修改發(fā)電機同期問題 由于上汽廠的高壓調(diào)門動態(tài)特性非常差(調(diào)門本身漏汽比較嚴(yán)重)，引起汽機在同期并網(wǎng)過程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不穩(wěn),又有ＤＣＳ配備的同期卡捕捉并網(wǎng)同期點性能較差，導(dǎo)致汽機沖轉(zhuǎn)后并網(wǎng)時間過長；又從可靠性角度考慮，DEH配備了同期卡,沒有按照冗余配置,可靠性不高，萬一損壞就會導(dǎo)致整個機組無法并網(wǎng)發(fā)電。由于整個電氣主系統(tǒng)的設(shè)計是，在發(fā)電機出口及主變高壓側(cè)同時設(shè)有斷路器，因此我們根據(jù)實際情況，修改了ECS內(nèi)部邏輯，在發(fā)變組斷路器沒有合閘的前提下，先手動合發(fā)電機出口開關(guān)，然后利用發(fā)變組同期裝置捕捉并網(wǎng)同期點快捷的優(yōu)勢，通過合主變高壓側(cè)斷路器來實現(xiàn)并網(wǎng)(同期條件滿足后,ECS發(fā)命令合主變高壓側(cè)開關(guān))，，這樣就節(jié)省了汽機并網(wǎng)時間，同時也給運行人員提供了另一個后備并網(wǎng)的設(shè)備。 3.2 DEH:金華燃機汽機部分DEH軟硬件由上汽廠提供。由于上汽廠的DEH也參用了與DCS同一廠家的硬件，因此DEH與DCS本身來講是一個整體，同在一個環(huán)網(wǎng)內(nèi),不存在網(wǎng)絡(luò)通訊接口的問題，采用統(tǒng)一的組態(tài)軟件,減少了維護人員的工作量,這是它的優(yōu)點,可也存在一些問題,主要問題是: 3.2.1 DEH伺服卡抗靜電能力極差 ABB提供的硬件總體來講可靠性非常高，但是它的汽機DEH伺服卡非常嬌貴，由于沒有采用卡件表面封裝技術(shù),使所有卡件原器件都裸露在空氣中,因此一不小心，人體的靜電就會把它擊穿，所以損壞率極高,我們調(diào)試期間先后更換了2塊DEH伺服卡。 3.2.2軟件組態(tài)問題 3.2.2.1 ETS邏輯缺陷 ABB DEH內(nèi)部軟件組態(tài)按功能分為ETS、OA、ATC 3大部分。由于設(shè)計失誤，廠家設(shè)計ETS邏輯時采用的是反邏輯（如圖2）；即正常情況下3個ETS跳機信號都為1,取反后變成0,經(jīng)邏輯3取2后輸出還是為0，這樣跳機信號就不觸發(fā).可當(dāng)組態(tài)軟件初始化下裝時，內(nèi)部實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)初始為零，即三個ETS跳機信號都變成了0，取反后都變成了1，經(jīng)邏輯3取2后跳機信號觸發(fā)為1，這樣經(jīng)過一次軟件下裝，所有的ETS保護信號全部觸發(fā)，引起跳機.因此這種設(shè)計缺陷給用戶正常運行時，軟件在線下裝帶來很大風(fēng)險。  3.2.2.2 同期卡邏輯 由于設(shè)計疏忽，DCS與DEH廠家兩邊都沒有考慮做同期卡的控制邏輯，業(yè)主在開設(shè)計協(xié)調(diào)會的時候也沒有很好的溝通，所以同期卡的邏輯是到現(xiàn)場現(xiàn)做的。經(jīng)過與電氣專業(yè)配合，我們完成了同期卡邏輯的設(shè)計.具體如下: a) 汽機已掛閘 b) 汽機轉(zhuǎn)速在2985-3015轉(zhuǎn)之間 c) DEH在自動方式,且已進入自動同期 d) 發(fā)電機沒并網(wǎng) e) CRT選擇同期裝置已投入,系統(tǒng)側(cè)電壓與發(fā)電機側(cè)電壓已加到同期卡兩端 以上條件都滿足后,操作員在CRT上按下自動同期按鈕,開始30秒鐘的自動同期過程,同期卡根據(jù)兩端電壓的頻率幅值與相位差,自動發(fā)命令給DEH轉(zhuǎn)速增減脈沖，通過調(diào)整汽機轉(zhuǎn)速,來調(diào)節(jié)頻率與相位,發(fā)增磁減磁脈沖給勵磁機,來調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓幅值.當(dāng)兩者匹配時,同期卡就自動發(fā)命令去合發(fā)電機開關(guān),以實現(xiàn)并網(wǎng). 但在汽機第一次并網(wǎng)時遇到了很大的麻煩，當(dāng)汽機轉(zhuǎn)速到達(dá)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)時,DEH根據(jù)同期卡發(fā)出的升速降速脈沖去控制汽機轉(zhuǎn)速，原本應(yīng)該是一個脈沖汽機變化一轉(zhuǎn)，但由于DEH程序內(nèi)閥門特性曲線與高壓調(diào)門的實際特性差異很大，導(dǎo)致調(diào)節(jié)過頭，轉(zhuǎn)速波動很大，大約有上下30轉(zhuǎn)左右的偏差，導(dǎo)致機組無法并網(wǎng)，后來經(jīng)過研究，我們通過修改DEH里面轉(zhuǎn)速控制器的PID參數(shù)，調(diào)整比例系數(shù), 減少高壓調(diào)門的靈敏度，降低調(diào)門振蕩幅度，使轉(zhuǎn)速波動降為最低點，終于實現(xiàn)了并網(wǎng)。 3.2.2.3 OPC電超速邏輯修改 由于上汽廠的汽機高壓調(diào)門嚴(yán)密性不好，按照原有邏輯當(dāng)發(fā)電機甩３０％以上負(fù)荷時，只要OPC電超速保護動作，通過關(guān)閉高壓調(diào)門，就能抑制汽機轉(zhuǎn)速的再次上升．但實際試驗結(jié)果是：由于汽機調(diào)門關(guān)閉不嚴(yán)，漏氣嚴(yán)重，即便調(diào)門關(guān)閉后轉(zhuǎn)速依舊上升，一直到３３００轉(zhuǎn)引起DEH電超速保護動作，引起汽機跳閘.跟據(jù)這個情況。我們把OPC電超速邏輯修改為OPC動作之后關(guān)閉主汽門直接跳機。這樣也是出于機組安全方面的考慮。 3.2.2.4 ETS動作的可靠性分析 整體來講由整套系統(tǒng)汽機DEH還是比較成功的，但是我們對它的ETS通訊快捷性以及可靠性還是心有疑慮，主要是感覺整個通訊環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送速率偏低以及環(huán)網(wǎng)內(nèi)所有卡件的邏輯計算時鐘步序尚未統(tǒng)一。因為一般來講,數(shù)據(jù)通訊速率偏慢直接影響信號的傳送，而卡件時鐘步序差異，直接導(dǎo)致信號前后觸發(fā)的次序，更何況對于大型機組來講滿負(fù)荷跳閘時，轉(zhuǎn)子的飛升時間都是以毫秒級計算的，從發(fā)電機出口開關(guān)的分閘到數(shù)據(jù)傳送到DCS內(nèi)部來運算處理，至少要幾個運算周期,再到發(fā)指令去卸EH油壓,關(guān)汽機主汽門都需要一定的時間。如果這些時間段加起來比轉(zhuǎn)子飛升到危機遮斷器動作時間還要長，那ETS的電超速保護就失去意義了，而且對機組的安全運行也帶來很大隱患。所以一般專業(yè)化的成熟的DEH廠家，一般在設(shè)計汽機ETS保護時都是直接采用硬邏輯卡或一對冗余的PLC來實現(xiàn)，這樣所有采樣進來重要的跳機保護值就不用送到DCS內(nèi)部去運算處理，直接在硬邏輯卡或PLC里處理完成直接出口了，這樣也不用考慮通信數(shù)據(jù)堵塞的問題了，可以保證ETS動作的快捷性。事實也證明這套系統(tǒng)ETS的確存在嚴(yán)重的時間滯后，我們做甩滿負(fù)荷試驗時就發(fā)現(xiàn)，一甩負(fù)荷，從發(fā)電機開關(guān)從合到分，再到汽機跳閘信號返回一般都在800毫秒左右，而此時的汽機轉(zhuǎn)速都要沖到3260轉(zhuǎn)以上，離危機遮段器動作的轉(zhuǎn)速3300就一步之遙，這就是ABB DEH的不足之處。 3.3 與其他DCS廠家相比 ABB這套DCS與別的DCS廠家（像西門子、新華、和利時，F(xiàn)OXBORO）相比有它明顯的優(yōu)點： 優(yōu)點：（1）硬件（除了伺服卡）可靠性精確度抗干擾能力都比較高，整個調(diào)試過程中，除了由于電動門就地端子盒進水，220VAC強電串到DI卡燒了端子板上的一個通道外，沒有發(fā)生其他硬件故障。（2）組態(tài)與繪圖軟件在WINDOWS環(huán)境下運行，界面友好，操作便利，而且組態(tài)功能塊種類齊全，功能強大，并且支持圖形化組態(tài)，非常直觀，給編程與維護人員帶來很大便利。 缺點：（1）軟件內(nèi)部沒有專門調(diào)試強制功能，所有強制功能必須依靠邏輯實現(xiàn)，強制后無明顯的標(biāo)志(例如新華DCS強制后受強制的功能塊的顏色會變成紫色),如果調(diào)試人員不做記錄很容易遺忘,調(diào)試起來很不方便；（2）沒有特定的專用功能塊。BAILY的DCS沒有完整的類似于新華和和利時等DCS廠家開發(fā)的例如象電動門電動機專用的功能塊，對于一個電動門控制必須要用專用的類似宏一樣的子程序來完成，并且不是一個宏就能解決所有的各種類型的電動門控制，帶中停的電動門與全開全關(guān)的電動門必須選用不同的宏程序；其他的象MFT首出記錄功能塊、子組級順控功能塊、熱力學(xué)計算塊更是沒有了，如果要實現(xiàn)這些功能都必須用一段很大的子程序來實現(xiàn)，編程很繁瑣，維護人員理解起來非常困難。 4、結(jié)束語：總體來講BAILY-ABB symphony DCS系統(tǒng)是一套成熟的完整的控制系統(tǒng)，它的優(yōu)點是顯而易見的，其實它還有相當(dāng)多的功能我們沒有完全開發(fā)出來或者不為我們所知，但是它也有它的的弱點，這就要求我們工程技術(shù)人員熟知它的特點，揚長避短，使它更好的為工程服務(wù)。 |
