樊斌

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司　福建　晉江　362251）

GE 9FA汽機(jī)及余熱鍋爐控制系統(tǒng)電源升級改造

樊斌

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司福建晉江362251）

介紹某電廠汽機(jī)及余熱鍋爐分散控制系統(tǒng)的艾默生公司的Ovation控制器電源出現(xiàn)的問題，針對問題進(jìn)行升級改造，提高DCS控制器電源系統(tǒng)的可靠性，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

分散控制系統(tǒng)（DCS）；控制器電源；電源升級改進(jìn)

前言

某電廠建設(shè)規(guī)模為四套F級燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，屬于CE STAG 109FASS（1109FA）系列。燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)由GE成套提供的MARK VI控制系統(tǒng)，余熱鍋爐及BOP設(shè)備有美國西屋艾默生公司提供的OVATION分散控制系統(tǒng)（DCS）控制。其中#3機(jī)組于2012年4月投產(chǎn)，分散控制系統(tǒng)（DCS）的部分電源陸續(xù)出現(xiàn)故障，輔助觸點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致24V電源丟失，電源風(fēng)扇不轉(zhuǎn)等情況。分散控制系統(tǒng)（DCS）控制系統(tǒng)可靠運(yùn)行的前提是需要有一套可靠的電源系統(tǒng)，其自身的安全、穩(wěn)定與否，將直接對DCS系統(tǒng)，以至于對整個(gè)生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響。

1　分散控制系統(tǒng)（DCS）控制電源配置

晉江氣電#1～#4機(jī)組分散控制系統(tǒng)（DCS）電源分為三部分，分別為機(jī)組單元機(jī)組分散控制系統(tǒng)（DCS）電源；公用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和公用控制器電源；就地公用系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)（DCS）遠(yuǎn)程控制器電源。

機(jī)組分散控制系統(tǒng)（DCS）系統(tǒng)分別配置了獨(dú)立的兩路電源，由機(jī)組不間斷電源（UPS）、機(jī)組保安電源分別給機(jī)組控制器和自動切換（APC）電源切換裝置供電。公用網(wǎng)絡(luò)柜和公用的控制器電源由公用系統(tǒng)不間斷電源（UPS）和公用系統(tǒng)保安電源進(jìn)公用電源柜后再給供電。就地公用系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)（DCS）遠(yuǎn)程控制器電源用母線段的兩路自動切換的可靠電源。

Ovation控制器供電系統(tǒng)描述：

為了給其Ovation控制器和輸入輸出I/O線路提供可靠穩(wěn)定的供電，設(shè)計(jì)了可轉(zhuǎn)換供電模塊。Ovation控制器供電系統(tǒng)提供冗余交流AC或直流DC供電，冗余二極管脈沖主電源，每一控制器機(jī)架的分離電源，每一輸入輸出I/O線路冗余直流DC給供電及當(dāng)指定時(shí)為發(fā)送回路和數(shù)字觸點(diǎn)提供輔助的輸入輸出I/O供電。Ovation控制器供電系統(tǒng)由兩個(gè)功率因素校正供電模塊和一個(gè)電源分配模塊組成。交流AC或直流DC電源位于電源分配模塊終端區(qū)并分配給兩個(gè)電源供電模塊。不同的供電模塊組能獲得交流AC或直流DC輸入。兩個(gè)供電模塊提供了一個(gè)冗余結(jié)構(gòu)。交流AC或直流DC供電對一個(gè)特定的機(jī)柜能混合使用。輸入電能被濾波、功率因素校正也被使用，二極管脈沖輸出供給了控制器機(jī)架和輸入輸出IO線路。

2　存在問題

我廠#3機(jī)組投產(chǎn)后，電源陸續(xù)的出現(xiàn)輔助24V直流DC故障、風(fēng)扇不轉(zhuǎn)等故障現(xiàn)象，加之電源已停產(chǎn)，如圖1，由于市面上備件難以采購，價(jià)格偏高。隨著電源運(yùn)行時(shí)間的加長，故障現(xiàn)象就越明顯。

3　改造方案的提出

通過對其他兄弟電廠新機(jī)組輸入輸出配置的調(diào)研，建議采用艾默生公司提供的最新的配置如圖2，配置如下：

圖1　新電源圖圖2舊電源圖

艾默生過程管理推出OvationDIN導(dǎo)軌安裝式電源，集成四個(gè)模塊化無風(fēng)扇電源，為Ovation控制器和I/O總線提供可靠而穩(wěn)定的供電。Ovation控制器供電系統(tǒng)能夠接受冗余交流和直流輸入，冗余的耦合二極管輸出電路不僅為控制器供電，還為每路I/O總線提供冗余的直流電源；如果需要，還可以為信號回路和繼電器節(jié)點(diǎn)提供48VDC/5A/240W輔助電源，電源輸出配置為24VDC/10A/240W。

3.1新設(shè)計(jì)的電源（如圖3所示）

A.交直流電源輸入端；

B.直流電源輸出端；

C.直流電壓狀態(tài)監(jiān)視觸點(diǎn)（常開）；

D.輸出電壓調(diào)節(jié)（帶保護(hù)蓋）；

E.輸出電壓狀態(tài)監(jiān)視燈（綠色）（當(dāng)輸出大于90％額定輸出時(shí)，燈亮）；

F.輸出過載監(jiān)視燈（紅色）（當(dāng)輸出短路或小于90％額定輸出時(shí)，燈亮）。

3.2新電源故障診斷（如表1）

3.3新電源分配模塊

圖3　新電源分配模塊

表1　

（1）去除了蓋板。

（2）新增了散熱模塊。

（3）新增了輔助24VDC回路總保險(xiǎn)及狀態(tài)監(jiān)視燈。

（4）電纜接口的兩邊新增了固定螺絲。

（5）方便維護(hù)和更換。

3.4兩款電源性能參數(shù)的比較

表2　

3.5Ovation導(dǎo)軌式安裝電源優(yōu)勢

（1）新設(shè)計(jì)的電源當(dāng)剛啟動和輸出短路或超載時(shí)，會立即啟動Bonus PowerR功能。該功能可以支持短時(shí)間（一般3～5s）的輸出超載，而不會損壞電源或?qū)е码娫礇]有輸出；并且在7s的恢復(fù)期后可再次生效。

（2）體積小，重量輕，可插拔式接線器，更換方便。

（3）獨(dú)立的主電源和輔助電源，降低了備件種類。

（4）無冷卻風(fēng)扇，減少了易磨損部件，增加了可靠性。

（5）混合式的交流或直流輸入，增加了輔助電源的可用性。

（6）提高了電源效率，降低了發(fā)熱量，延長了設(shè)備壽命。

4　方案的實(shí)施

這套改造組件包含一塊背板，預(yù)裝安裝導(dǎo)軌，新電源分配模塊、斷路器、進(jìn)線端子和四個(gè)新開發(fā)的電源，可用于替換Ovation系統(tǒng)原有的24VDC電源和電源分配模塊。

2013年10月，#3機(jī)進(jìn)行電源設(shè)備的組裝，將組裝好的電源設(shè)備直接現(xiàn)場替換原有機(jī)柜的電源。Ovation公司派工程師來現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，系統(tǒng)電源正常。

改造注意事項(xiàng)是電源改造前，需精確統(tǒng)計(jì)原輸入輸出IO機(jī)柜主、輔24V直流DC電源的使用情況，尤其是依舊使用OCR 161控制器的；如果主電源容量超過240W，可考慮將機(jī)柜風(fēng)扇電源改為220V交流AC供電。

5　總結(jié)

更換新的分散控制系統(tǒng)（DCS）電源擁有獨(dú)立的主電源和輔助電源，模塊化設(shè)計(jì)，降低備件種類；無冷卻風(fēng)扇，減少了易磨損部件，一定程度上減小了設(shè)備維護(hù)成本；降低了因電源系統(tǒng)本身故障影響安全生產(chǎn)的可能；提高了電源效率，降低了發(fā)熱量，延長了設(shè)備壽命，保證了機(jī)組運(yùn)行的安全性。

[1]艾默生.《Ovation OW351-R1005用戶手冊》.過程控制有限公司.

[2]艾默生.《OvationTM24VDC電源介紹》.過程控制有限公用事業(yè)部竺紀(jì)定.

TK223.3+2

A

1673-0038（2015）27-0267-02

2015-6-11

樊斌（1969-），男，工程師，大專，主要從事電廠熱控專業(yè)工作。