一、工程背景
　　
　　江油電廠是四川目前zui大的火力發電廠，其#８機組系９０年代初成套引進的法國ＡＬＳＴＯＭ公司的產品，機組容量為３３０ＭＷ，控制系統和控制設備亦隨之引進。這套控制系統包括：單元機組控制臺及模擬量控制系統ＭＩＣＲＯ－Ｚ（含ＦＲＧ爐控部分，ＫＲＧ機控部分），順序控制系統ＣＯＮＴＲＯＢＬＯＣＴ２０，主汽機控制系統ＭＩＣＲＯＲＥＣ，數據采集處理系統ＣＥＮＴＲＡＬＯＧ等。由于機組引進時的時限性、局域性，該套控制系統自投用以來一直只能在ＣＲＴ上進行現場參數的監視測量，而實現機組的啟、停及其它常規操作和控制均只能通過布置在操作臺的大量操作按紐和手操器等來完成，這樣就容易造成機組因監控點面多，運行人員不便于動態運行數據的監控，增加了運行人員的監盤難度，影響到機組的安全穩定運行。隨著機組自動化水平要求的提高，自控技術向高精度、數字化的不斷發展，機組的協調及遠程調度ＡＧＣ功能的運用，原有那套“準ＤＣＳ系統”已不能再滿足機組、高質量的運行要求，控制系統改造已是勢在必行。
　　
　　二、系統硬件配置
　　
　　此次#8機組DCS控制系統改造，選用的是ABB貝利公司的SYMPHONYInfi90DCS系統，該系統為目前國內使用的主流DCS控制系統，該系統通過CRT及鍵盤和鼠標就能實現所有現場參數的監測和控制，機組的啟停和正常運行，熱力系統監控，報警處理，歷史記憶，SOE等功能，所有的常規運行操作均可在OIS站上即可完成。除汽包水位CRT和爐膛火焰CRT外，取消了輔盤上所有的常規表計及光字牌。這套控制系統設計為如下幾大功能塊：
　　
　　①MCS（模擬量控制系統）
　　
　　②SCS（順序控制系統）
　　
　　③BMS（鍋爐燃燒器監控系統）
　　
　　④DAS（數據采集系統）
　　
　　⑤DEH（汽輪機數字電液控制系統）
　　
　　⑥ECS（電氣量控制系統）。
　　
　　整套機組I/O點計4353點，電纜計1557根，各分系統功能塊的主、子模件分散布置，操作集中控制，其主模件MFP（MultiFunctionProcessor）冗余配置，從MFP模件備份有與主MFP模件*相同的一套組態，從MFP模件一直處于熱備用狀態。在主MFP模件故障狀態下，從MFP接替主MFP工作，保證了系統的安全。各功能塊的主模件通過網絡通信模件INNIS01，INNPM01連接到INFI-NET的雙路環網LOOP1，LOOP2上；操作員站，打印站，EWS等則通過網絡HUB連接，其網絡信號線通過IMMPI01子模件與INFI-NET環網相連實現數據傳輸。#1，#3操作站主機（服務器）分別布置在#5DEH機柜和#9DAS機柜中，通過長驅再連至操作臺，#2，#4操作站主機則就近布置。系統硬件配置如下：
　　
　　I/O機柜14個模件柜8個
　　
　　AC電源柜1個歷史站1個
　　
　　工程師站1個打印站1個
　　
　　操作員站4個GPS系統1套
　　
　　（系統連接圖略）
　　
　　三、DCS系統改造的特點
　　
　　3.1電源系統
　　
　　DCS模件柜為雙路220VAC電源供電，雙路電源互為備用，一路交流主電源來自電氣保安段，一路交流電源來自電氣UPS。雙路交流電源經布置于模件柜的雙路電源模件IPBLC01（本身自帶電源切換裝置和狀態報警輸出接點）處理后輸出+5V，+15V，-15V，+24V，+48V等直流電源，分供連接到各BUSBAR電源總線上，其中+5V，±15V，+24VDC電源用于提供給模件柜各主、子模件機架，為主、子模件供電，內供+24VDC電源用于端子模件板的電源，內供+48VDC為DI數據點提供信號查詢電壓。外供+48VDC電源由電氣直流裝置室提供，分9路供給SCS、ECS各端子柜，用作各路DO輸出點的控制電，外供48VDC連到各柜內后由多路空氣開關按分系統進行配電，達到由空氣開關按容量分配供電的目的，這樣就使外供48VDC電源在各分系統之間能夠相互隔離，避免了某一分系統出現接地等故障時，而引發其它分系統的48VDC電源故障。
　　
　　3.2接地系統
　　
　　江油電廠#8機組的DCS改造，所采用的貝利公司SYMPHONYInfi90DCS系統，該系統原則上不要求設置的儀表地，這與常規設計有一定的區別。該套DCS系統只有一個統一的公用地—即電氣地。按貝利公司可行而成熟的設計方案，在要求接地地極接觸電阻小于5Ω的情況下，再將電氣地再區分為DCCOM和ACCOM，即直流地和交流地。ACCOM用于外部弱信號的屏蔽地，如：熱偶、熱阻、電流信號等，ACCOM為故障電流和高頻噪聲提供了一個低阻抗的排泄通道，使設備外殼與地處于等電位。而DCCOM則作為內供48VDC，24VDC等直流電源的公共地負端，它為系統的數字式過程控制建立了一個零電位參考點，同時它也可以有效地消除高頻噪聲。實際上，貝利公司已將DCCOM和ACCOM在DCS模件柜內相互連通，不再需要專門的直流地系統。而在各系統模件柜（通過交流電源系統模件柜已與電氣地相互連接）和端子柜之間，DCCOM采用星形接法而互連，采用這種連接方法可以避免連接線中間某一環節脫落而造成的全DC系統的癱瘓；而ACCOM由于只作為屏蔽地，故其連接方式設計為盤間串向互連即可。
　　
　　3.3DEH系統
　　
　　江油電廠#8機組的DEH系統包括OPC，BTC，ATC，TSI，ETS，VMDS等一系列功能。改造前的主汽機控制系統由以下幾部分組成：
　　
　　（1）GSE001AR柜即汽機保安柜，含ETS，調門活動實驗等功能。
　　
　　（2）GMA001AR柜即本體測量柜，含TSI及汽機本體的溫度壓力檢測點。
　　
　　（3）GRE001AR，GRE002AR，GRE003AR柜即AGC，調門控制，機組并網升荷等功能。這次DCS改造，已將其中的AGC功能已移至MCS，原改造設計除TSI系統外，其余的系統全部拆除，納入新DEH。
　　
　　在實際調整實驗過程中，由于貝利公司提供的電液伺服驅動卡IMHSS03（HydraulicServoSlave）,其輸出的調門電/液驅動電流zui大只能夠達到±40mA左右，而原ALSTOM公司成套所配套的高、低壓調門的控制驅動電流為±600mA左右，貝利DEH的伺服卡件不能輸出如此高的電/液伺服驅動電流。考慮在新DEH中再加入中間級驅動放大，被認為系統安全性不穩而只有放棄。zui終的連接方案為：保留原有的GRE003AR調門控制柜不動，由貝利DEH提供標準的電流驅動控制信號，原GRE003AR系統再負責成比例的放大，再用于輸出以驅動高、低壓調門。除GRE003AR調門控制柜保留外，GRE001AR柜中還保留了TSI的全部卡件和信號，如：高、低壓脹差和軸向位移等，但對其中的汽機轉速、軸振動信號作了部分的改動，原配的TSI系統為AMREIN系統，其軸振信號只有Y方向軸承振動。這次改造在就地新加裝了X方向BENTRY軸振動探頭，X向軸振動探頭對應于新裝的BENTRYDM2000系統，其模擬量輸出值可直接送到DAS系統顯示分析報警。這樣就可以達到對任何一個汽機軸瓦實現X-Y方向軸振及瓦振的在線監測，滿足了機組全頻分析的需要。汽機測速探頭，原系統為5只（3只測速式探頭，2只磁阻式探頭），其中3只測速式探頭用于汽機超速保護，一只磁阻探頭用于GMAST001系統轉速控制，另一只用于汽機機頭盤機頭轉速表。這次改造，除機頭轉速表對應的磁阻探頭予以保留外，其余轉速探頭全部拆除，新裝了6個BENTRY電渦流式轉速探頭，這6個轉速探頭用于TSI超速保護和DEH，進DEH的3個轉速信號由IMFCS（FrequencyControlSlave）子模件負責采集處理，經3取2軟邏輯后用于DEH轉速控制的標準信號，其軟邏輯輸出的110%超速信號由DEH硬連接至ETS；另外3個轉速渦流探頭信號則送入DM2000的BENTRY轉速通道，當轉速通道信號達到設定的轉速高高限后，3個高高限轉速通道輸出的DO信號經3取2硬連接后，直接輸出超速硬接點到ETS而遮斷汽機。
　　
　　3.4BMS系統
　　
　　在鍋爐BMS系統中，主MFT聯跳給粉機主電源采用了硬接線方式，其余MFT的輸出接點則為環路結點。給粉主電源為雙路交流電源主備互相切換供電，原給粉機在正常運行時，如發生給粉機主備電源因故障切換時，會發生給粉機因電源切換的ms級時差而瞬時全部停轉，發出給粉機全停故障信號后，引發鍋爐主MFT動作，嚴重影響到系統的安全穩定運行（雖然給粉機的控制指令在上述情況下一直處于正常值給定）。現DCS對給粉機全部故障信號發生后，作了如下修改，增加了1秒延時處理后DCS系統才確認為全部給粉機跳閘，DCS才會發出停給粉機的工作指令。又對給粉機變頻器的參數作了進一步的重新整定，現將給粉機ABB變頻器的斷電保護功能設置成無效后，使切換給粉電源時給粉變頻器由掉電到發出故障信號的時間延時了500ms，躲過了電源切換的ms級時差。現經調試驗證后，確保了給粉主備電源因故切換時給粉機的正常運行不再受到切換影響，也不再會發生給粉機瞬間報故障全停的現象，保證了系統的安全。對于火檢系統，為了提高滅火保護的準確度，此次將兩層天然氣（FDA層，FDD層）和一層煤（FEA層）的火檢系統進行了改造，選用了增強型的火檢處理裝置，這種火檢裝置可通過軟件設置來判測火焰的強度和頻率，并有記憶和學習功能，提高了系統的可靠性和安全性。
　　
　　3.5ECS系統
　　
　　將電氣ECS系統納入DCS是此次DCS改造的一大特色。ECS的系統控制，除包括常規的電氣高、低壓開關的分、合及狀態顯示，還包括有勵磁系統控制，發變組同期及并網等功能。發變組同期為軟邏輯實現，作為后備手操，電氣輔盤還保留有原有的自動同期裝置。
　　
　　3.6GPS系統
　　
　　通過衛星天線（布置于爐頂）和T-GPS2022電力系統時鐘同步主機，接受衛星時鐘同步信號，產生的標準時鐘同步信號送到各分系統的時鐘同步模件NTST01，從而為各分系統提供了準確的同步時鐘，為事故SOE，順序記錄提供了準確的時鐘參考點，保證了整個DCS網絡的時鐘同步。
　　
　　3.7外掛系統
　　
　　DCS除以上各功能塊外，外掛系統還包括：⑴低旁控制系統；（2）磨煤機噪聲控制系統；（3）爐管泄漏監測系統；（4）一次風在線監測系統；（5）吹灰程控系統；（6）空預器間隙調整系統，對這些系統，由于其已采用獨立的PLC控制，DCS只需對其發出啟、停指令和返回其系統狀態作為監視報警即可，如低旁控制。而其余各子系統的控制，則由人為控制PLC來完成系統啟停，其與DCS的只需取其報警接點硬連接至DCS或DCS送出閉鎖接點即可。DCS系統還提供有串行接口，通過RS-232串口與外部設備通訊，但系統必須進行隔離。
　　
　　四、DCS改造的幾點體會
　　
　　4.1硬接線問題
　　
　　由于取消了輔盤及所有常規儀表，各分系統之間的數據通信采用例外報告和數據打包技術來實現，當網絡通信發生故障時，各控制系統仍可單獨運行。對于一些重要參數，如：SOE數據，手動MFT，手動跳機，發變組故障跳，主機油系統緊急啟動等則均采用硬接線方式來實現，操作臺設計有其后備手操按紐，按紐的硬接線輸出接點分別送出至DCSDI點和DO點各一個，DO點直接用于控制回路硬輸出，而DI信號則進入邏輯組態作為FirstOut信號而使用。
　　
　　4.2ETS問題
　　
　　ETS（EmergencytripSystem）,作為主汽機緊急跳機的保護系統，各輸入輸出保護信號的接口均為硬接線。常規設計是將其獨立于DEH之外，單獨采用雙路PLC來完成，跳機邏輯由PLC組態來實現，這樣設計的目的是基于系統安全性和響應速度等原因。江油電廠#8機組DCS改造的ETS直接納入DEH，作為DEH的一部分而存在，這種設計尚不多見。當然，從經濟、盤柜數量方面來考慮，這種折中方案也還是可行的。
　　
　　4.3電子版化施工
　　
　　此次DCS改造，改造圖紙全部電子化是一大特色。由于無具體主設計方，我方，江油電廠，ABB貝利從改造施工前期，就開始了緊密而細致的配合。電子版化圖紙，為數據的檢索、分類、索引、統計、匹配、定位、打印等一系列繁復的工作提供了基礎。在實踐過程中，我方技術人員大量運用VisualFoxPro等編程軟件，對原始的電子版化圖紙進行了大量的數據處理，使之能zui終能滿足現場施工的要求。事實證明，我們的運用處理相當成功，這就為DCS改造的順利完成創造了*的條件。
　　
　　4.4人性化的界面設計
　　
　　在操作員站CRT中，有#8機組的所有系統的操作、所有測點的監控畫面，畫面動態地顯示了所有的過程參數和設備運行狀態。而且作為程序控制功能，還為各系統提供了程序允許、程序啟動、程序停止等的聯鎖跳閘邏輯條件、報警信號、跳閘原因（即首出）。這些動態信號為運行人員提供了極大的幫助，使操作員能夠及時調整工況，保證了設備的長期安全的運行。系統還具有操作員操作記憶功能，可追憶任何時刻操作員對機組設備的操作，可以進行控制方式的優化和事故原因的分析。
　　
　　4.5其它
　　
　　在機組調試過程中，我們發現部分DI點因為電纜絕緣老化等原因，線路產生的信號干擾電壓有120V左右，嚴重威脅到卡件的安全，為此，對部分電纜進行了更換，對部分DI點我們增加了繼電器隔離。系統改造后使AGC功能也能夠順利實現，使機組能夠直接接受調度負荷指令，提高了機組上網的競爭能力。
　　
　　五、結束語
　　
　　江油電廠#8機組的DCS改造，從舊系統拆除到新系統的安裝調試完成，機組投入正常運行，前后歷時35天。從改造后的情況看，質量、效果還是令各方滿意的，運行人員的監盤強度大大減輕了，方便了運行人員的監控。事實證明，江油電廠#8330MW機組DCS機、電、爐一體化改造是*成功的。