600MW机组发电机氢、油、水控制系统改造

一、概述    平圩发电有限责任公司#2机组是1993年投产的600MW机组，发电机采用典型的水氢氢冷却机组，原发电机氢、油、水控制系统测量仪表、阀门调节装置存在设备落后、测量精度差、故障率高等诸多问题。参数显示、自动调节、信号报警等大部分功能均在就地实现，只有少部分信号进DEH系统显示，不利于运行人员监视、操作，其功能和可靠性已不适应系统的控制要求。2004年11月公司利用DCS改造的机会，将氢、油、水控制纳入到DCS控制系统中，由DCS系统进行参数采集、显示、报警和过程控制，解决了系统部分功能长期不能投入自动的问题，提高了系统安全性。 二、系统组成    平坪发电有限责任公司#2机组DCS系统，采用FOXBORO公司的I/A series控制装置，由于装置采用了控制容错技术，通讯冗余技术和自诊断技术保证了控制系统的可靠性。控制系统采用开放式，系统的结构是按节点概念来构成的，节点独立运行，完成自动控制的各种功能。I/A series系统处理机组件(AP、CP、WP、AW等)通过节点总线相互联接，形成过程控制和管理。控制处理机(CP)是一个容错站，和相连的现场总线(FBM)一起完成数据的采集、监测、报警和信息传递，可按组态好的控制方案，实现连续控制，操作站处理采用WP51系统，它与外部设备一起，在用户和所有系统功能之间提供一个操作员接口，用于接受图形和文本信息，并产生视频信号，在视频监视器上显示。平电公司#2机组DCS氢、油、水控制系统网络图见图1。                氢、油、水控制系统主要有IE23、IE24、IE26机柜，CP6023、CP6024、CP6026处理机和S8卫星站组成。S8卫星站为现场I/0柜，机柜布置在零米靠近热工信号和被控对象集中的密封油系统处。卫星站内部的FBM(Field-BusModule)采用DINFBM(DIN导轨安装式现场总线组件)系列产品，有数字量、模拟量等信号类型。现场总线是基于单向控制线路串行数据通讯的总线，它采用异步协议并符合lOBase2接口以太网的常规要求。该系列现场总线组件包括FBI(现场总线接口)、FCM(现场总线通讯组件)等，FBM为现场传感器/执行器的信号接口，对I/0信号采用变压器耦合与光电双重隔离，FCM与冗余的现场总线之间提供接口，通过冗余的光纤与DCS系统相连。该系统的主要功能有:相关I/0信号采集、A/D  D/A转换、输入信号判断、故障处理、参数变量越限及重要事件报警。 三、具体改造项目    此次改造氢、油、水系统，热工信号DCS输入/输出点数及受控设备统计如下:                为了进一步提高氢、油、水系统运行的可靠性、稳定性，避免由于测量元件、执行机构的不准确给控制系统造成不应有的障碍，改造施工时将落后、陈旧的设备进行了更新和增补。    1)#2机组氢、油、水系统中，原压力、差压开关为湿式水银接点开关，存在动作定值容易漂移、回差大、不易校验等缺陷，改造中均用较可靠的SOR机械开关替代，有效的克服了以上缺陷。    2)拆除发电机氢、油、水就地控制报警盘和定子水导电率、氢气纯度、氢气湿度、氢气压力等无法校验的信号转换装置。    3)定子冷却水箱补水电磁阀，由于采用磁浮子式液位开关作为测量设备，可靠性差，运行中常发生误动、拒动，造成定子水箱补水电磁阀补水不正常，自动功能不能投入，需要运行人员手动补水。现改为电容式水位变送器，变送器输出4～2OmADC信号进入DCS IE26机柜，在DCS中设置定子水箱水位高报警、水位低补水、水位低报警功能，用DCS DO输出控制补水电磁阀(如图2)。水箱液位及补水状况通过集控室CRT显示。系统改造后，水箱液位补水正常，改造收到了良好的效果。                  4)由化学仪表直接提供定子冷却水混床出口PH值、混床出口导电率、定子水箱PH值、定子水箱导电率、氢气纯度、氢气湿度六路 4～2OmADC信号进S8卫星站，分别送DEH装置和DCS系统显示及参与联锁。原就地显示仪表、氢气纯度变送器、风扇差压变送器及无法检验的纯度风机取消。    5)为APS功能新增定子水箱母管压力变送器，进DCS系统显不及参与APS联锁。    6)定子冷却水泵A、B自启动差压开关SW2O SW21和密封油备用泵自启动差压开关SW8，由于其重要性，接点信号采用硬接线方式，分别用电缆直接与IE23、IE24、IE26机柜相连，用DCS控制启泵相相应报警功能。同时拆除运行定值相同的定子冷却水泵A、B进出口差压低报警开关SW2OA.SW2lA。    7)氢侧、空侧密封油冷却器出口油温调解阀，取消原有的单回路基调仪控制，由热电偶测量油温进DCS控制，DCS输出4～2OmADC指令驱动西门子智能定位器控制油温调解阀阀位，提高氢侧、空侧密封油出口油温的调节精度和响应速度，同时增加了运行人员在异常工况下的人为干预手段。    8)发电机定子线圈断水保护逻辑(如图3)，由发电机定子水流量低压力开关29GRB和发电机定子水流量低低压力开关3OGRB接点串联，再与发电机导电率大于9.5毫欧/厘米"与"，信号采用硬接线至AVR装置，以实现发电机断水保护功能。                   四、改造效果    平电公司#2机氢、油、水控制系统改造为DCS控制后，运行参数、过程控制、信号报警均可在集控室监视和操作，减少了运行人员劳动强度，也提高了氢、油、水系统的运行可靠性。定子水箱水位测量采用了电容式水位计，克服了磁浮子式液位开关产生误动、拒动，实现了目动补水的功能。    由于取消了一部分测量元件、显示仪表、就地仪表盘，经过改造后的盘面整洁、美观，同时也为检修人员的维护工作提供了方便。自2005年2月改造后，至今氢、油、水系统运行状况良好。 五、尚存缺陷和处理对策    由于远程I/0机柜S8卫星站与转接IE机柜距离较远，超过FOXBORO公司同轴电缆180米的传输距离，改用冗余A、B光缆与各转接卫星站通讯，采用外置光/电转换器进行信号转换，光/电转换器需要12VDC外置电源供电，此次改造中FOXBORO公司采用了第三方的电源，因电源质量问题，在工作中电压降低，导致光电转换装置不能正常工作，发生几次S8单缆通讯故障。FOXBORO公司拟利用#2机停机机会，取消外置的光/电转换器，采用FOXBORO公司生产的光/电转换接口卡进行信号转换，将彻底解决远程I/0机柜S8卫星站的通讯问题。    定子水箱水位计采用的电容插入式水位计测量精确，但校验需要满量程的水位进行校验，校验存在着一定的困难。针对此问题技术人员查询了相关资料，通过有关资料提供的公式，输入高低量程的电容值，进行离线校验，投入运行后比对机械水位计，测量精度完全满足要求，并且解决了校验的问题。