丁亚楠
（浙江浙能长兴发电有限公司，邮编：313100）
摘要：近年来火力发电形势的日趋严峻，随着机组对环保要求及调峰任务的日益增加，提高火力发电厂安全、稳定、经济运行变得更加迫切。热工系统作为发电机组的核心部分，对机组的安全稳定运行起到非常重要作用。本文着重从热工控制系统软硬件来分析，并提出一些可靠性改进措施。
关键字：火力发电厂 控制系统 可靠性 改造
0 引言
随着发电设备的智能化、自动化程度的不断提高，运行参数不断的增加，热工控制系统作为火力发电机组的核心部分,对保证机组安全和稳定运行方面有着重要的作用，一旦控制系统出现故障, 有可能引发设备事故, 造成机组停机和机组损坏的现象, 重则还会导致人身伤亡。
1设备概况
浙江浙能长兴发电有限公司位于浙江省北部、太湖南岸的长兴县经济技术开发区，于2001年7月成立，公司总装机容量为4×330MW。公司一期单元机组及一期主机公用DCS系统基建采用ABB公司的Symphony控制系统。其中#1机组DCS系统于2014年5月由ABB Symphony控制系统部分升级为ABB S+系统，升级仅限于BRC控制器和工作站。#2机组及一期主机公用DCS系统于2016年6月由ABB Symphony控制系统全面改造为新华工程公司OC6000e Nexus系统。
二期单元机组及二期主机公用DCS系统、全厂脱硫、超低排放及单元机组脱硝基建均采用新华工程公司（现GE新华）的XDPS 400（400+或400e）系统，其中#3机组DEH系统BTC部分于2017年技改为新华工程公司OC6000e Nexus系统。
基建系统投产后均已使用年限较久，经过近几年缺陷统计分析，相关控制器及各类卡件老化严重、缺陷明显增多，DCS、PLC原有备件供应困难、维护成本及难度增加，各项技术指标（如历史数据分辨率及容量、控制器及冗余可靠性、CPU负荷率、I/O及抗干扰性能和controlway通讯可靠性等）的劣化已对机组安全、稳定、环保、经济运行产生一定影响。
2 控制系统硬件系统
火力发电厂控制系统的硬件一般包括控制器、IO卡件等。
2.1 控制器
控制器是整个热控控制系统的大脑，负责处理现场的设备运行情况。当控制器异常、主控制器掉线及主副控制器切换异常时，如处置不当极易引起机组异常或跳闸。
以我厂#2机组（330 MW）DCS采用 GE公司的 OC6000e系统为例，DCS由过程站、数据通讯系统和人机接口组成。单元机组配置28对冗余的控制器, 控制器分配采用工艺系统和功能相结合的原则。此外,公用系统还配置了4对冗余控制器。其中DEH配置 2对冗余控制器, MEH配置2对冗余控制器。
现场需以工艺结合功能的方式配置控制器，以工艺系统为基础,整套系统包括DAS、MCS、SCS、FSSS、ECS等各项控制功能，并且进行合理分配。
为保证 DCS控制功能的可靠，防止对控制器故障导致机组非停事故的发生，冗余配置或并列运行的重要辅机应分别配置在不同的控制器中。送风机、引风机、一次风机、凝结水泵、汽泵系统、磨煤机系统等 2台或多台并列运行的设备，分配在不同的控制器中。重要的模拟量控制系统，特别是影响同一个主要参数的控制回路应配置在不同的控制器中。
DCS控制器的负荷率，在进行控制器配置时，负荷率应满足 DL659 - 2006《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》等相关规程的要求
2.2 IO卡件
结合我厂随着设备使用周期的增加及现场环境的影响，IO卡件精度等级下降，故障率升高。
需提高输入信号的屏蔽接地可靠性，IO卡件通道因输入信号串入强电流损坏的情况较多，针对此情况，信号电缆与动力电缆严格分层布置，电缆相关接地牢固可靠。
重点梳理重要保护信号单点及多重冗余测点是否布置在同一IO卡件内，对重要信号应配置在不同的IO卡件上。IO通道的配置一般不少于总量10%的备用余量要求，以便应急。
2.3 控制系统硬件日常维护
控制器工作环境要求，系统运行时环境温度应保持在18℃-28℃、相对湿度为45%-70%。
如工作环境恶劣将会导致控制器性能下降及故障率增加。在DCS机柜内增加温度监视及相关温度报警供运行人员参考，维护人员结合天气情况安排电子室巡检，迎峰度夏期间增加巡检频率，加强隐患排查，重点关注机柜温度及机柜风扇运行情况。
3 控制系统软件系统
火力发电厂控制系统的软件一般包括组态逻辑、联锁保护及参数设置等。
3.1 保护系统的配置进行优化和完善。
对机组的单点保护信号、速率限制设置、延时定值和运行中易出现故障的设备、部件和元件等进行梳理统计，与相关专业人员一起进行可靠性论证，机组检修期间采用容错逻辑进行优化，通过预先设置的逻辑容错措施来降低或避免控制逻辑的误动作。如在可以增加测点的前提下，将影响机组设备安全运行的单点信号改为“三取二”选择逻辑，或根据单点信号间的因果关系，加入证实信号，改为“二取二”逻辑; 无法改变取信方式的单点信号，在保证安全性的前提下可改为报警。
防抖动延时时间无特殊情况一般要求2s；联锁脉冲无特殊情况一般要求2s。同一性质的信号应分支、分卡以及分电缆布置；主保护信号优先从源头直接取信；轴承温度进保护需有速率以及质量判断，建议速率保护设置每秒5～10℃；尽可能采用模拟量信号作为保护信号，模拟量保护需有坏质量判断，需先完成限值判断后再进行逻辑选择。
3.2 不断强化对其的维护管理
结合机组运行过程中暴露出来的缺陷，对控制逻辑进行完善和优化，如一期和二期的保护逻辑因设备差异而有差别，为防止检修维护时疏忽带来隐患，对系统进行核查比对，列出不同点。
3.3 在管理制度上采取的措施
热工保护的投退严格按照本厂热工管理规定，确保保护投入率满足要求，不随意解除保护。日常组态修改严格执行相关流程，做好人员监护工作。认真执行热工联锁、保护进行静态试验，确保不漏投保护。
4 DCS控制系统改造
结合历年检修技改情况，根据《DCS系统升级改造技术规定》，建议对符合整体改造的条件的机组予以立项改造。
目前，部分国外公司的DCS系统业务急剧萎缩并已逐步转型剥离，老系统的备品备件、现场服务及技术支持越来越困难，从可维护性角度综合考虑需要进行系统的整体改造。另外，为避免“卡脖子”现象，提高我国发电机组长期运行的安全感，对进口工控系统进行自主可控改造也显得尤为迫切。
如今各种国产品牌DCS厂商不断完善产品性能，纷纷推出卡件、端子板一体化的新产品，构架更加简洁，安装更加方便，功耗大幅降低，控制器处理速度和负荷能力有了较大提高，综合性能和可靠性也都有了质的飞跃。
5 结论
电厂安全稳定运行过程中，DCS控制系统保护发挥着重要作用，对于切实有效维持各项设备的正常运行具有积极意义。如电厂热工DCS 控制系统保护系统受到一定因素影响，容易出现异常情况。本文从DCS 控制系统软硬件配置出发，强化相关管理工作，DCS系统优化改造，将能有效提高火力发电厂热工DCS 控制系统可靠性。
参考文献:
[1]孙长生，朱北恒，尹峰等．火电厂热控系统可靠性配置与事故预控［M］．北京: 中国电力出版社，2010: 15-50．
[2] DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则 》
[3] DL/T 774-2015《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程 》