胡斯洪

（中國能源建設(shè)集團(tuán)華南電力試驗研究院有限公司，廣東 廣州510663）

1 概述

廣東陽西華夏電廠#5、#6 號2×1240WM機組，對于機組所有熱工設(shè)備（電動門、氣動門、變送器、吹灰器等）實行現(xiàn)場總線控制；總線系統(tǒng)對電廠所有系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制、通訊、數(shù)據(jù)處理、再通由DCS畫面顯示操作。如此大規(guī)模實現(xiàn)在大型燃煤機組中總線控制，標(biāo)志著傳統(tǒng)系統(tǒng)由模擬量控制進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成數(shù)字量控制；標(biāo)志著控制數(shù)據(jù)化進(jìn)一步成熟發(fā)展；也為下一步系統(tǒng)通過WIFI 對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制打下堅實的基礎(chǔ)；也將為工業(yè)向AI 模式的進(jìn)一步快速發(fā)展起促進(jìn)作用。下面我們通過陽西電廠總線控制的原理、優(yōu)點、缺點進(jìn)行探討，及對所出現(xiàn)的問題與現(xiàn)場系統(tǒng)運行中產(chǎn)生沖突進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，為下一臺機組總線調(diào)試及系統(tǒng)運行工作能更加快速順利安全的進(jìn)行，節(jié)約更多時間和打下良好的基礎(chǔ)。

2 總線的控制原理、優(yōu)點、缺點

2.1 總線的控制原理。陽西項目總線系統(tǒng)采用的是ABB Symphony Plus DIN控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線協(xié)議為Profibus-DP（主用于閥門控制）和Profibus-PA（主用于變送器儀表），整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。整個系統(tǒng)控制可以分為三部分：電子間膜件柜實現(xiàn)DCS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換畫面顯示及操作；就地通訊柜實現(xiàn)現(xiàn)在設(shè)備及儀表的數(shù)據(jù)處理和信息通訊進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備操作；末端為電廠系統(tǒng)的相關(guān)閥門及儀表部分直接反應(yīng)電廠運行系統(tǒng)的變化量?，F(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)模擬量反應(yīng)介質(zhì)系統(tǒng)變化量及轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，就地通信柜實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)通信及遠(yuǎn)方電子間模件柜通信。末端儀表設(shè)備通過雙絞線環(huán)形串聯(lián)連接再回到就地通信柜進(jìn)行有限距離數(shù)據(jù)通訊。電子間模件柜和就地通信柜實現(xiàn)光纖進(jìn)行無限距離無憂通信。

圖1

2.2 總線控制的優(yōu)點。（1）電子間與就地通信柜實行光纖通訊，距離可無限遠(yuǎn)，而且抗干擾能力強，通訊可靠；不怕外界干擾。（2）大量的節(jié)約電纜，相對于沒個就地設(shè)備只用一個雙絞線通訊即可，無需像傳統(tǒng)電動門控制，每個控制信號必需兩根線芯電纜連接，一個電動門大概有6 組信號進(jìn)行控制，這需要12 線芯電纜進(jìn)行控制，大大節(jié)約成本。（3）兩路冗余環(huán)形控制，無憂對現(xiàn)場設(shè)備控制。傳統(tǒng)控制，假如有一組信號出問題則整個閥門無法正常，總線則實現(xiàn)兩路冗余防止問題出現(xiàn)。（4）調(diào)試設(shè)置快速準(zhǔn)確，由于線芯少，減少了調(diào)試中的對線工作；現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)DCS畫面一鍵下裝參數(shù)即可，可以非?？焖俚膶崿F(xiàn)參數(shù)更改，無需再跑現(xiàn)場或者拆回實驗室進(jìn)行參數(shù)更改，現(xiàn)在閥門進(jìn)行位置定位后只設(shè)置IP 地址即可。（5）信號量削減少，控制準(zhǔn)確，由于是數(shù)字量控制，無需擔(dān)心信號在通訊過程中產(chǎn)生的電壓及電流的消減量對現(xiàn)場設(shè)備控制的影響。

2.3 總線控制的缺點。（1）雙絞線通訊距離不能超過500 米，系統(tǒng)設(shè)備布局必須集中考慮。（2）每根總線環(huán)形設(shè)計，就需要在一個總線的設(shè)備必須全部安裝完成，這樣才可實現(xiàn)通訊正常，假如有單一設(shè)備未安裝必須對總線進(jìn)行短接處理，無利于電廠系統(tǒng)先后運行關(guān)系。（3）采購設(shè)備前必須進(jìn)行可兼容性測試，反正采購設(shè)備與系統(tǒng)沖突。

3 發(fā)現(xiàn)問題

電廠各個子系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及運行必須是按照相關(guān)順序一步步往下走，先有化學(xué)水才有冷卻水，有冷卻水才能冷卻電機；先有壓縮空氣才能調(diào)門；所以各個子系統(tǒng)是有先后之分。安裝也是按順序逐個系統(tǒng)按先后順序有條不紊的進(jìn)行；而現(xiàn)場總線控制柜所串聯(lián)的設(shè)備很多是按地理位置進(jìn)行分部，造成了不是一個系統(tǒng)的設(shè)備互相攪合在一起，而另一個系統(tǒng)的設(shè)備還沒有安裝好，造成總線必須短接和裸露造成很大的安全隱患。我們將通過閉式水系統(tǒng)的分析來進(jìn)行問題的說明，以及對我們工作不利開展。

3.1 閉式水系統(tǒng)。圖2 所畫為最簡單的閉式冷卻水系統(tǒng)，需要閉式冷卻循環(huán)緩沖水箱，閉式水泵，入口管道和出口管道，儀表，閥門等組成。所有參與過電廠系統(tǒng)安裝、調(diào)試、運行人員都知道閉式水系統(tǒng)為重要冷卻系統(tǒng)，而且是其他系統(tǒng)電機試運的前提條件，能快速的完成閉式水系統(tǒng)的運行工作至關(guān)重要。需要完成相關(guān)工作必須保證相關(guān)儀表設(shè)備、閥門等的通訊正常，能在畫面顯示。

圖2

3.2 現(xiàn)場總線通訊柜布置。從圖3 的現(xiàn)場總線布置設(shè)備清單我們可以看到里面包括了等離子系統(tǒng)、定子冷卻水系統(tǒng)、小機油系統(tǒng)等系統(tǒng)上的設(shè)備，而且地理位置分隔比較遠(yuǎn)，安裝及運行比較后的系統(tǒng)。從而得知設(shè)計院及廠家給出的現(xiàn)場總線設(shè)備布置單一是按照閉式水系統(tǒng)所帶設(shè)備來分布，忽略了設(shè)備安裝位置，忽略現(xiàn)場調(diào)試運行的需要及安裝的先后順序，假如要求快速小范圍的運行閉式水系統(tǒng)的話需要對大量的設(shè)備進(jìn)行總線短接處理，造成人員工作量的大量投入而且造成許多安全隱患（造成總線裸露沒接入設(shè)備、總線放在橋架，下次再次尋找困難等）。必須進(jìn)行優(yōu)化為安裝及調(diào)試贏得更多時間，得到更優(yōu)效果。

圖3

4 問題解決

為了解決此上問題我們可以從以下幾方面入手進(jìn)行優(yōu)化處理：

4.1 分類歸檔。對于現(xiàn)場總線通訊柜的所通訊的設(shè)備，我們從新歸檔分析；原理設(shè)計院及廠家的歸檔時根據(jù)系統(tǒng)歸檔。而我們現(xiàn)在先從設(shè)備總臺賬入手，按系統(tǒng)進(jìn)行分類后，我們再按現(xiàn)場總線控制箱的安裝地理位置進(jìn)行相關(guān)設(shè)備總臺賬進(jìn)行個地域性分類。

4.2 系統(tǒng)設(shè)備分析討論。對于每個系統(tǒng)運行調(diào)試過程必須用到的設(shè)備進(jìn)行討論分析，重新得出一個系統(tǒng)調(diào)試試運過程中系統(tǒng)試運的先后順序，也得出相關(guān)設(shè)備需投用的先后順序?？梢员ＷC電廠各個子系統(tǒng)能快速進(jìn)入調(diào)試滿足施工進(jìn)度需要及系統(tǒng)運行需要。

4.3 擬合編排。通過前兩項的工作，我們進(jìn)行專業(yè)擬合，得出每個子系統(tǒng)安裝調(diào)試過程中需一起運行的設(shè)備可以編排到統(tǒng)一一個現(xiàn)場總線通訊柜，這樣子就大大減少試運過程中由于原來大量設(shè)備由于工序的問題造成的許多設(shè)備不需要情況下必須在總線中串聯(lián)，導(dǎo)致大量總線需要短接的問題，保證了施工進(jìn)度的有力發(fā)展。

4.4 合理性再分析。得出新的現(xiàn)在總線通訊柜的設(shè)備分布表后；我們還需進(jìn)行合理性分析，分析是否符合總線通訊的要求。根據(jù)面總線的控制原理我們需在幾方面進(jìn)行合理性分析。（1）在單根總線通訊數(shù)量上進(jìn)行分析，是否滿足數(shù)量上的要求，沒有超過單根總線的數(shù)量要求，超過部分需從新進(jìn)行再優(yōu)化分派到其他通訊柜。（2）在每個設(shè)備通訊的總線長度，每條通訊總線的長度不能超過400 米，超過部分必須進(jìn)行從新編排，滿足電纜長度要求。

4.5 任務(wù)實施。得出最終的總線設(shè)備分布表后，我們進(jìn)行實施，首先是備案，通知有關(guān)部門進(jìn)行下發(fā)，統(tǒng)一按最新的總線編排表進(jìn)行設(shè)備通訊及電纜敷設(shè)；DCS 控制系統(tǒng)及畫面進(jìn)行通訊設(shè)備編號及畫面處理，分部門快速進(jìn)行改進(jìn)。

通過對總線系統(tǒng)通訊設(shè)備從新按系統(tǒng)調(diào)試及試運的先后順序進(jìn)行從新編排，達(dá)到了良好的效果，加快了施工進(jìn)度，減少了人員及工作量投入，滿足了系統(tǒng)快速試運的工作需要，保證了施工及調(diào)試過程的系統(tǒng)安全，使得項目部的投入得到大大節(jié)省。我們也會將此方法在公司及其他項目進(jìn)行推廣，也歡迎其他項目能進(jìn)一步進(jìn)行討論及完善。

作者簡介：胡斯洪（1967-），男，漢族，廣東英德人，大學(xué)專科學(xué)歷，中國能源建設(shè)集團(tuán)華南電力試驗研究院有限公司，高級技師。