机组送风机油站控制系统的DCS实现方案

机组送风机油站控制系统的 DCS实现方案

靳鸿奎

太仓港协鑫发电有限公司

摘 要：为解决机组送风机油站控制系统回路复杂、故障点多等缺陷，提出了简化DCS控制回路的系统改造要求。本文结合具体项目实例，对DCS实现方案进行探讨，从电控柜回路设计、DCS报警、DCS远方启停等角度对系统改造措施进行探讨，能够使DCS改造方案得到有效落实，最终通过简化回路和减少控制系统缺陷，进一步提高机组运行的安全性和可靠性，同时也为类似工程的实施提供参考。

关键词：机组送风机；油站控制系统；DCS实现方案

引言

在锅炉燃烧系统中，送风机为重要设备，直接影响发电机组的稳定运行。为保证送风机的可靠运行，需要加强油站监控管理。但就目前的实际情况来看，油站控制系统在回路布置上较为复杂，需要实现就地联锁控制、就地自动控制等多项操作，造成系统容易发生各类故障，给机组运行带来威胁。合理实现DCS控制系统改造，能够简化系统控制回路，为系统各项功能的充分实现提供坚实保障。

1 项目概况

3-6号机组送风机油站控制系统改造项目为某鼓风机厂的配套油站系统，每台机组送风机油站系统能够对2台油泵和1台油箱加热器进行控制。原本系统设置1个就地控制箱，能够就地实现两台油泵切换，在发生低油压情况和油泵故障时对另一台油泵进行联动，实现油箱加热器就地启停和自动联锁，将油站油泵、加热器启停状态和报警信号传送至DCS报警。然而全部联锁和切换逻辑依靠就地控制回路进行实现，造成回路复杂、故障点较多，难以高效地完成故障查找，影响了回路的可靠性。对系统进行改造，需要取消就地联锁切换控制功能，实现回路简化，利用DCS实现油泵和加热器的远方启停控制和联锁逻辑。

2 DCS实现方案

2.1 回路简化分析

对DCS控制回路进行简化，首先需要改变油泵控制方式。在改造前进行A/B油泵就地控制，共包含四种控制方式：A泵单独工作；A泵工作B泵备用；B泵工作A泵备用；B泵单独工作。经过改造后，A/B油泵可以单独控制。通过布置就地控制柜，完成A/B泵远方就地切换按钮设置，并布置A/B泵就地启停按钮，将就地切换联锁回路取消。在远程控制上，增设A/B油泵启停和联锁控制。

对油箱加热器控制方式进行改造，改造前油箱加热可以采取三种控制方式：就地手动启停控制、就地自动启停控制、远方DCS控制；而改造后只采取两种控制方式：就地手动启停控制、远方DCS控制。将就地自动联锁控制回路取消，并对远方联锁控制方式进行保留。

2.2 电控柜回路

按照联锁回路简化要求，需要完成就地DCS电控柜回路布置，实现A/B泵远方就地切换和启停控制。在原本联锁控制机柜位置，需要安装就地控制柜，引入两路电源为油泵马达和加热器供电，全部热工信号直接接入控制回路，然后传送至DSC监视和报警，回路中节点送至DCS进行油站运行和停止状态显示。对一路信号进行检修时，直接该点连接DI通道逻辑进行屏蔽，可以避免其他信号传送受到影响。将就地柜敷设电缆连接至DCS，增设油泵启停指令和运行信号，能够实现DCS逻辑组态，从远方实现油泵独立控制，对油泵状态进行实时监控。实现两台油泵的单独控制，由就地控制站提供油泵状态信号。在风机运行时发生油泵跳闸事件，DCS将自动发出启动指令，避免因偶发事故给机组运行安全带来威胁。

在加热器控制回路设计上，将就地控制柜取消，并将主回路设计为低压断路器+接触器回路，实现手动控制。电机和加热器分别利用断路器直接供电，电源取至动力电源，能够实现远方分合闸操作和故障监视。断路器带有热偶和控制回路，需要完成油温、油位报警隔离继电器布置，并设置就地电源独立空气开关，避免因短路问题造成整个油站失电，防止故障扩大^[1]。为避免温度开关异常，造成加热器过度加热，需要将自保持回路改为DCS长脉冲控制，时间为1h，通过远程控制实现自动停止加热。为避免加热器就地误投，取消就地启动按钮，改为“允许投入”按钮。

2.3 DCS报警

正常运行过程中，站内压力开关、差压开关、液位开关、温度表等测量信号将连接至二次表，通过内部运算得到油站故障信号，传送至DCS作为控制画面DI点。对于开关的任意动作，故障信号发出一路至DCS作为报警信号，同时发出一路至控制柜使接触器跳闸，实现风机启动控制。对DCS控制回路进行简化，需要考虑到油位高、差压高等因素，尽管不会造成跳闸，但可能出现误报警问题，还需要对跳闸逻辑进行修改^[2]。具体来讲，就是设置三取二逻辑，在压力开关有两个或三个同时动作时，使DCS发出故障报警。如果故障信号发出后，DCS检测发现两台油泵并未运行，将发出报警停止由专门的人员进行处理，40s后将发出跳闸信号启动风机。实现控制电缆重新敷设，需要将各种信号传送之热控站，利用DCS机柜完成各种信号判断处理，二次表只用于显示，辅助人员进行故障判断。由于DCS连接的DI点有所增加，确保每个DI点拥有独立的接线通道，因此可以直观发现各点报警情况，迅速完成报警源排查。

2.4 DCS远方启停

实际在电控柜配置上，需要为DCS系统配备两对控制器，保持相互冗余。完成就地控制站设置后，需要将剩余控制器作为远程站，通过光纤跳线连接至交换机相应跳线端口，实现就地控制站和远程控制站通信，确保DCS操作站能够对不同控制站现场信号进行采集^[3]。在机柜机架上安装DI/DO卡件、AI/AO卡件，遵循分支故障影响相对最小原则，能够避免装置出现动作失灵或误动情况。各卡件还应布置在各自基座上，同类型AI通道可以在相同卡件上，备用通道需要在各卡件上均匀排布，以免出现接线错误，并为后期更换和维护提供便利。为实现远程联锁控制，在原本开关不动的情况下，从开关取样上安装压力变送器，将传回信号在DCS中进行算法逻辑，得到的信号与开关发送信号，触发对应风机的跳闸动作；而在变送器或开关单独发送信号时，只作为报警信号。经过改造后，可以通过远方进行脉冲信号发送，实现油泵启停控制，利用继电器实现自保持控制，以免指令通道长期带载，继而使系统可靠性得到提高。

2.5 组态调试

对改造后的送风机油站控制系统组态进行调试，由于现场控制站IO点与方案不符，还要确认为废点，将有关硬件接线删除，并将软件组态中的控制逻辑和画面显示删除，将通道改为备用。搜索组态并完成中间点建立后，可以逐个检查和清理。针对设备安装不到位或保护不合理的情况，需要对组态中相关信号进行强制调试，根据设备不同情况对相关逻辑进行修改。完成调试后，开展机组测试，对列表报警和远程联锁报警定值进行确认，能够完成全面检查，保证组态逻辑正确。

3 DCS实现效果

从DCS控制回路功能简化效果来看，改造后3-6号机组在半年运行中始终能够维持稳定状态，未出现误报警现象。若是发生故障时，相关负责人员可以根据DCS控制画面DI点对各开关量信号和动作进行确认，及时完成故障源查找和及时处理，能够使送风机油站控制系统工作可靠性得到增强。通过取消就地联锁相关控制逻辑，并增设远程联锁控制逻辑，能够使送风机油站控制系统运行存在的隐患尽可能消除，降低事故发生风险，使机组运行的稳定性得到增强。

4 结论

对机组送风机油站控制系统进行改造，同时简化控制回路，实现A/B油泵就地独立控制，取消联锁控制接线，并通过远程脉冲信号实现启停控制和实时监控，能够使回路功能得到简化，保证回路控制取得较好效果。根据之前的缺陷进行增设继电器等控制设备，能够减少系统缺陷，促使系统控制的可靠性得到提高。借助DSC实现故障报警，能够减少误动发生几率，方便故障排查及解决，使DCS控制操作风险得到较大程度的降低。

参考文献：

[1] 刘宏伟. 俄制500 MW机组锅炉送、引风机控制系统改造实践[J]. 有色冶金节能，2019，35(06)：39-43.

[2] 祝棋冰，孙浩，邹聪，等. 引风机油站动调控制压力不足原因分析 [J]. 焊接技术，2019，48(S1)：77-79.

[3] 梅领，王甲亚. 火电厂辅机油站电气设计存在的问题及改造方法[J] .电世界，2019，60(08)：52-55.