大唐戶縣第二熱電廠 康 樂(lè)

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300MW機(jī)組DEH控制系統(tǒng)升級(jí)改造

大唐戶縣第二熱電廠 康 樂(lè)

【摘要】大唐戶縣第二熱電廠1號(hào)300MW機(jī)組2005年投運(yùn)生產(chǎn)，DEH系統(tǒng)采用Ovation Unix 1.7分散控制系統(tǒng)，至今運(yùn)行10年多，存在電子元器件逐漸老化，故障率越來(lái)越高，備件難以購(gòu)買，原網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)可靠性不高，系統(tǒng)人機(jī)交互性差，操作步驟繁瑣，維護(hù)難度大等隱患，導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性逐步降低。2015年10月該廠在機(jī)組大修期間，將DEH系統(tǒng)升級(jí)改造成Ovation 3.5.0系統(tǒng)。本文主要論述了改造方案及具體施工過(guò)程，講解了改造后的系統(tǒng)軟硬件配置情況，總結(jié)了升級(jí)改造過(guò)程中成功的經(jīng)驗(yàn)和改造中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，給出了這些問(wèn)題的解決辦法，供其他機(jī)組DEH升級(jí)改造參考。

【關(guān)鍵詞】300MW；DEH系統(tǒng)；Ovation控制系統(tǒng)；升級(jí)改造

1.改造提出的背景及改造的必要性

1.1DEH系統(tǒng)原配置情況

大唐戶縣第二熱電廠1號(hào)機(jī)組DEH系統(tǒng)原采用艾默生的Ovation Unix 1.7分散控制系統(tǒng)?？刂普綝ROP41和DROP42是DEH系統(tǒng)，DROP43是ETS系統(tǒng)，DROP44是MEH系統(tǒng)。原系統(tǒng)的控制器是OCR161。配置1臺(tái)工程師站兼歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器DROP200，配置兩臺(tái)操作員站DROP210和DROP211。工作站采用SUN公司的Blade150機(jī)器。網(wǎng)絡(luò)配置是雙網(wǎng)冗余配置，但每個(gè)控制器與交換機(jī)僅有一條通訊網(wǎng)絡(luò)。

1.2DEH系統(tǒng)升級(jí)可靠的必要性

1.2.1系統(tǒng)備件（除I/O卡件）市場(chǎng)上難以購(gòu)買

原Ovation系統(tǒng)工作站采用SUN公司的Blade150機(jī)器。但是電子技術(shù)和IT業(yè)的迅猛發(fā)展，如今工控行業(yè)領(lǐng)域，不但Blade150工作站成為淘汰的技術(shù)。而其替代產(chǎn)品Ultra45系列工作站也已經(jīng)停產(chǎn)。其后續(xù)產(chǎn)品的使用并不像原有的那樣方便。Solaris平臺(tái)在備件采購(gòu)，硬件維護(hù)上越來(lái)越困難和昂貴。與此相反，Windows平臺(tái)依靠使用簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、界面友好、功能強(qiáng)大、以及越來(lái)越高的穩(wěn)定性逐漸確立了在過(guò)程控制領(lǐng)域應(yīng)用的主流地位。因此，Ovation系統(tǒng)升級(jí)到Windows平臺(tái)是非常必要的。

1.2.2系統(tǒng)目前為單網(wǎng)，存在一定威脅，需要加強(qiáng)系統(tǒng)安全性

目前Ovation系統(tǒng)中的每個(gè)控制器采用單網(wǎng)與交換機(jī)相連，一旦由于交換機(jī)故障或者網(wǎng)線接頭松動(dòng)，DPU 則會(huì)立刻切換到備用DPU， 在故障未解除之前，機(jī)組是單DPU 運(yùn)行，造成整個(gè)控制系統(tǒng)可靠性降低。采用Windows平臺(tái)后，可以使用DPU上的雙網(wǎng)口，配置成為雙網(wǎng)數(shù)據(jù)高速公路系統(tǒng)，提高了整個(gè)系統(tǒng)安全性。

1.2.3電源模件和工作站連續(xù)運(yùn)行10年多，電子元器件老化，故障率越來(lái)越高

Ovation系統(tǒng)的電源模件和工作站一直連續(xù)運(yùn)行了近10年，電子元器件老化，容易產(chǎn)生模塊故障導(dǎo)致控制器失電或工作站死機(jī)、藍(lán)屏、無(wú)法啟動(dòng)等故障。已發(fā)生過(guò)工作站CPU溫度高報(bào)警無(wú)法啟動(dòng)的故障。

1.2.4熱控人員對(duì)Solaris平臺(tái)上的Unix系統(tǒng)使用不熟練，系統(tǒng)維護(hù)難度大

Solaris平臺(tái)上的Unix系統(tǒng)部分操作需要輸入代碼進(jìn)行，人機(jī)交互性差。長(zhǎng)時(shí)間不操作，容易遺忘，有誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。且Ovation系統(tǒng)版本為Ovation Unix 1.7，軟件集成度不高，操作步驟繁瑣，邏輯修改操作稍有不慎，容易產(chǎn)生邏輯頁(yè)丟失，可靠性不高。

2.DEH系統(tǒng)升級(jí)改造的總體方案

經(jīng)過(guò)前期充分的調(diào)研和多種方案的反復(fù)論證，本著安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的原則，DEH控制系統(tǒng)改造方案最終確定為：

2.1控制器升級(jí)

原OCR161控制器升級(jí)為OCR1100控制器，OCR1100控制器是雙網(wǎng)，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)冗余。

2.2電源模塊升級(jí)

原電源模塊改造為4塊220VAC轉(zhuǎn)24VDC電源模塊，兩塊為一組，共兩組構(gòu)成冗余電源，左側(cè)空開(kāi)接UPS電源，右側(cè)空開(kāi)接保安段電源。每一組電源都能夠獨(dú)立保證整個(gè)系統(tǒng)的供電需求。

2.3網(wǎng)絡(luò)柜升級(jí)

網(wǎng)絡(luò)柜中將交換機(jī)更換為CISO 2960+，共兩個(gè)交換機(jī)，分別為ROOT和BACKUPROOT交換機(jī)互為冗余。220VAC電源切換裝置還是用原來(lái)的APC切換裝置，切換后的電源分別提供給兩臺(tái)交換機(jī)。原來(lái)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)是單網(wǎng)，改造后的網(wǎng)絡(luò)是雙網(wǎng)，每對(duì)控制器分別有兩個(gè)網(wǎng)口（N2和N3）分別連接到ROOT和BACKUPBOOT交換機(jī)，保證任何一個(gè)網(wǎng)口離線或任何一個(gè)交換機(jī)離線都不會(huì)影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所有的網(wǎng)線全部更換為新網(wǎng)線，舊網(wǎng)線保留原位置不變，作為備用網(wǎng)線。

2.4工作站升級(jí)

原控制系統(tǒng)平臺(tái)使用的是Unix系統(tǒng)，改造后的服務(wù)器兼歷史站使用的是Dell T320，系統(tǒng)是Windows2008 server，操作員站DROP210和DROP211使用的是Dell9020，系統(tǒng)是Win7系統(tǒng)?？刂栖浖荗vation3.5.0。

因I/O卡件市場(chǎng)還可以進(jìn)行購(gòu)買，且暫未發(fā)生卡件故障導(dǎo)致事故發(fā)生的情況，為減少改造的難度，節(jié)省升級(jí)改造費(fèi)用，縮短升級(jí)改造工期，本次升級(jí)改造過(guò)程不進(jìn)行升級(jí)更換。

3.施工調(diào)試方案的確定與實(shí)施

3.1軟件備份與組態(tài)升級(jí)

合同簽訂后，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人就積極與廠家技術(shù)服務(wù)人員溝通施工調(diào)試的具體方案。為減少現(xiàn)場(chǎng)施工的風(fēng)險(xiǎn)和難度，縮短升級(jí)改造工期，施工方案確定軟件的備份應(yīng)在機(jī)組停運(yùn)前進(jìn)行，并交由廠家技術(shù)服務(wù)人員在生產(chǎn)車間進(jìn)行組態(tài)升級(jí)，并通過(guò)仿真試驗(yàn)測(cè)試邏輯的正確性。系統(tǒng)軟件和組態(tài)邏輯也會(huì)在生產(chǎn)車間提前安裝到升級(jí)后的工作站，并經(jīng)測(cè)試確保正確率100%。

3.2供貨設(shè)備的驗(yàn)收

應(yīng)在機(jī)組停運(yùn)前，積極催促聯(lián)系廠家盡早發(fā)貨。供貨設(shè)備到廠后，應(yīng)及時(shí)組織開(kāi)箱驗(yàn)收，除對(duì)設(shè)備的完整性，安裝的規(guī)范性進(jìn)行檢查外，還應(yīng)附屬的設(shè)備資料，如裝箱清單、合格證、保修卡、程序光盤、使用說(shuō)明書等進(jìn)行核查。

3.3制定詳細(xì)周密的工程計(jì)劃

應(yīng)與廠家溝通工程量，并結(jié)合機(jī)組設(shè)備的啟停時(shí)間，確定工程的重要工作節(jié)點(diǎn)時(shí)間。應(yīng)明確舊設(shè)備拆除、新設(shè)備安裝、網(wǎng)絡(luò)互通、控制系統(tǒng)上電、I/O信號(hào)核對(duì)，基本功能性測(cè)試、基本性能測(cè)試等時(shí)間節(jié)點(diǎn)，確保整個(gè)工程的工期。

3.4現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程及調(diào)試

（1）對(duì)原Ovation系統(tǒng)的控制器、電源模塊、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、工作站等設(shè)備進(jìn)行拆除，拆除時(shí)應(yīng)對(duì)連接線和舊設(shè)備做好標(biāo)識(shí)。

（2）安裝新Ovation系統(tǒng)的控制器、電影模塊、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、工作站等，并重新敷設(shè)通訊電纜，敷設(shè)電纜時(shí)應(yīng)注意與強(qiáng)電信號(hào)電纜隔層敷設(shè)。

（3）對(duì)工作站和控制系統(tǒng)上電，上電前應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)的接地，確保接地符合規(guī)程要求。應(yīng)檢查控制器、I/O模件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接正確可靠。還應(yīng)檢查供電電源，確保供電電壓和單側(cè)電源的一致性。接入電源只有兩路（即火線和零線），該兩路電源應(yīng)按接線柱上的標(biāo)識(shí)連接。如果接反的話，電源的開(kāi)關(guān)無(wú)法關(guān)斷火線，電源模塊會(huì)在關(guān)斷的狀態(tài)下帶電。

（4）系統(tǒng)上電后，應(yīng)應(yīng)檢查系統(tǒng)設(shè)備是否運(yùn)行正常，是否有異音異味等，如果有異常，立即關(guān)電，查找原因。應(yīng)測(cè)試各電源模塊的輸出電壓24VDC，測(cè)試每個(gè)分支BASE的24VDC輔助電壓，如果沒(méi)有電壓，檢查位于ROP上的兩個(gè)黑色輔助24V輸入、輸出保險(xiǎn)絲是否已被熔斷。

（5）檢測(cè)試驗(yàn)。上電后應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊檢測(cè)，確保各設(shè)備連接正確可靠。還應(yīng)對(duì)I/O信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，因本次改造未進(jìn)行卡件端子板的更換，只是對(duì)重要的I/O信號(hào)進(jìn)行了抽檢，確保信號(hào)顯示正確，報(bào)警信息正常。

（6）基本功能試驗(yàn)。應(yīng)對(duì)工程師站組態(tài)、系統(tǒng)點(diǎn)生成、圖形生成器等功能進(jìn)行測(cè)試。對(duì)歷史站的存貯與檢索功能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)打印功能進(jìn)行測(cè)試等。

（7）基本性能試驗(yàn)。應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冗余性能試驗(yàn)，如控制器

冗余切換試驗(yàn)、電源冗余切換試驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)冗余切換試驗(yàn)等。還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、響應(yīng)時(shí)間、存儲(chǔ)余量和負(fù)荷率、抗干擾能力、模件處理精度等性能進(jìn)行測(cè)試。

（8）DEH仿真試驗(yàn)。通過(guò)汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)、閥門切換、103%超速OPC動(dòng)作試驗(yàn)，同期并網(wǎng)、升負(fù)荷、單順序閥切換等仿真試驗(yàn)，進(jìn)一步檢查了邏輯、畫面、系統(tǒng)的正確性。

4.改造中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及處理過(guò)程

施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)原DEH系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)時(shí)鐘不統(tǒng)一、原DEH系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)供電不可靠、 原DEH系統(tǒng)機(jī)柜風(fēng)扇電源不合理、原DEH系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)柜風(fēng)扇電源不合理、小機(jī)低壓主汽閥閥門振蕩等問(wèn)題，后來(lái)經(jīng)過(guò)合適的處理，這些問(wèn)題都一一解決。

5.結(jié)束語(yǔ)

大唐戶縣第二熱電廠#1機(jī)組DEH系統(tǒng)升級(jí)，經(jīng)過(guò)制定科學(xué)完善的施工調(diào)試進(jìn)度計(jì)劃，細(xì)致的到貨驗(yàn)收，辛勤的改造施工，后期嚴(yán)格的系統(tǒng)試驗(yàn)，圓滿的完成了本次Ovation系統(tǒng)的升級(jí)改造工作。改造后機(jī)組與2015年11月底正式并網(wǎng)運(yùn)行，并網(wǎng)后控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)程要求，完全達(dá)到了預(yù)期的改造目標(biāo)。隨著機(jī)組的自動(dòng)化程度、控制系統(tǒng)的可靠性要求越來(lái)越高，很有必要對(duì)上網(wǎng)較早的控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，以確?？刂葡到y(tǒng)適應(yīng)機(jī)組安全、可靠、快速響應(yīng)、經(jīng)濟(jì)上的要求。本改造工程的成功實(shí)施，對(duì)現(xiàn)役機(jī)組的控制系統(tǒng)的升級(jí)改造有較強(qiáng)的借鑒意義。