基于EDPF NT+系统的SULZER旁路控制系统改造

陈玉龙

(国能宁夏石嘴山发电有限责任公司 宁夏石嘴山 753299)

旁路控制系统是发电厂锅炉汽轮机的重要组成部分，已经成为再热机组热力系统的重要组成之一[1-2]。为提高机组调峰和供热能力，对机组高低旁路系统改造就显得尤为必要[3-4]。

唐曲等人[5]介绍了高效1 000 MW超超临界机组汽轮机旁路系统的功能与分类，分析旁路选型的特点和目前相关厂家技术方案，提出旁路容量的计算方法与旁路系统优化配置方案。宫志刚[6]根据汽机旁路系统特点，分析了三级串联旁路的控制策略。在满足机组要求的前提下，王珍[7]完善了系统配置及控制逻辑，完善后的旁路控制系统更有利于维护。王占洲等人[8]提出利用高低压旁路供热解耦传统热电机组的电热强耦合关系，并基于旁路系统供热的热电机组电热特性，建立风电消纳能力数学模型，根据电网调峰需求，给出热电机组的运行策略。周磊等人[9]基于改进后的差分进化算法辨识得到控制对象的数学模型，对汽轮机旁路温度控制系统进行了优化。万志勇[10]分析了机组配套旁路系统逻辑存在的问题，通过优化旁路系统运行逻辑，提高了机组启动的经济性。针对给水旁路调节下高压加热器的瞬态应力可以进行必要分析，通过建立三维有限元模型，研究给水旁路调节过程下的瞬态温度场、热应力场、机械应力场、耦合应力场的分布[11]。

综合以上分析，针对旁路系统开展了一系列的研究。但是，基于EDPF NT+系统的SULZER旁路控制系统改造却涉及很少，因此，本文结合实际运行电厂情况，提出使用EDPF NT+系统实现对SULZER旁路系统创新改造，进而实现对整个电厂进行优化的目的。该技术已经在#1、#2 机组进行投入使用，经5 年时间验证，该技术可靠。

1 原机组旁路系统配置及其存在的问题

1.1 原机组旁路系统配置

原机组旁路系统配置为SULZER 液动旁路，控制系统采用DEH-IIIA 的硬件和软件。汽轮机采用高压旁路和低压旁路二级串联旁路系统装置，高、低压旁路分别由其对应的旁路阀、喷水调节阀和隔离阀等组成。整个系统设计有一个AV6 控制柜，AV6 控制柜除了对汽轮机旁路系统控制外，还负责对过热器一、二减温水以及主给水调节门的控制。

1.2 存在的问题

由于设备运行时间较长，自投产以来存在如下问题：（1）AV6 控制系统在发生故障后不易查找原因，维护也不方便。而且由于卡件的电子元器件老化，影响设备运行的稳定性；（2）RK10定位器调节复杂，不易操作；（3）系统硬件采用进口设备，备品采购价格高且周期长。

此外，还存在设备操作困难的问题，主要是由于低压旁路控制和其他DCS 控制分开设置，在机组启停或甩负荷时，需要通过操作低压旁路减压阀和一、二级减压阀来控制再热器压力。同时需要对锅炉和汽轮机的其他系统进行监视，而工作站是分开设置的，导致不能同时监视参数，增加了操作人员的工作量。

2 旁路控制系统改造措施

鉴于以上存在的问题，通过调查研究、试验技术手段、技术经济对比等方面，对旁路系统的设计概况及其运行中存在的问题进行了分析，提出使用EDPF NT+系统实现对SULZER旁路系统创新改造。由于原先新华控制系统使用常规信号和SULZER 伺服模块进行通信，再由伺服模块控制就地设备。在此次改造中，原来的新华控制系统改造为EDPF NT+控制系统，直接实现对就地系统的控制，取消原来的AV6 控制柜。将原来控制柜内设计的高低旁减温水调节系统控制功能，全部设计为新的DCS系统来实现，见图1。

图1 DCS控制减温水阀过程图

2.1 控制调节算法

旁路控制系统并入DCS 后，必须将原旁路控制系统中的控制调节算法移至DCS 系统中。移植过程中，在原则上保留原设计思想的基础上，优化了不合理的部分。增加对电磁阀的保护，提高阀门的控制精度与响应速度，保证运行安全。其优化内容及相应目的，详见表1。

表1 控制算法的优化及目的

2.2 控制器

通过扩展网络结构，增加冗余控制器、输入输出卡、专用伺服模件、冗余供电回路及相应端子板等部件。不增加工程师与操作员工作站，实现旁路控制系统的一体化控制，如图2所示。

图2 DCS/DEH控制系统一体化布置图

2.3 旁路控制系统的被控对象

旁路控制系统的被控对象如表2所示。单独取一路UPS 电源220 VAC 和一路保安电源220 VAC，对各电磁阀进行供电。两路电源首先经过切换装置实现冗余，由于就地电磁阀的电压等级都是24 VDC，所以切换后的220 VAC 电源分别进入多个24 V 电源模块，至少布置3 个24 V 模块以保证高旁、低旁1、和低旁2 可以不互相影响，对于一些保护电磁阀，如高旁快开电磁阀，其供电回路也与控制回路分开，保证安全，改造原理如图3所示。

表2 旁路控制系统的被控对象

图3 改造原理图

2.4 控制系统冗余配置

旁路控制系统并入DCS后，实现了冗余配置，旁路系统的可靠性得以提高，同时增加SIS接口，这样旁路系统的数据可以精准传输SIS 接口，进而实现共享数据。

3 改造效果分析

通过此次改造，使旁路系统逻辑更加完善，也更方便运行人员进行操作；同时，保障了旁路系统电源与网络通信的稳定性。通过改造措施后，其旁路系统的安全性得到显著提升。与成套进口的设备相比，每台机组可以节省大约100万元资金的投入。

4 结论

针对本电厂机组自投产以来存在维修和设备操作困难及维护成本高等问题，提出了基于EDPF NT+系统的SULZER 旁路控制系统改造优化措施，主要结论如下。

（1）新旁路控制系统接入主机DCS 系统，DCS、DEH和旁路系统实现一体化，使各系统测点可以互相引用，逻辑更加完善。

（2）旁路系统单独设计电源及网络且DEH网络交换机与DCS 网络交换机通过冗余级联网线进行连接，保证通信稳定。

（3）控制回路和电磁阀回路采用不同的电源进行供电，与之前电源回路相比更加安全，避免了电磁阀短路引起的控制系统电源跳闸，同时，冗余并且分散的电源设计使整个旁路系统更加安全。

本旁路系统改造措施保障了本电厂机组的安全性与经济性，同时，对其他机组也具有一定的参考价值。