艾默生产品在北仑电厂#3 机组 DCS、DEH、MEH、BPS 系统改造中的应用

1. 工程概述

北仑电厂位于浙江省宁波市北仑区，建有一期 2X600MW 亚临界机组、二期 3X600MW 亚临界机组及三期 2X1000MW 超超临界机组，总装机容量 5000MW，年设计发电量 275 亿千瓦时。北仑电厂是国内装机容量最大的发电厂之一，也是首批引进国外 600MW 机组技术的电厂之一。

本次改造的机组为二期工程#3 机组。锅炉部分为 600MW 亚临界、中间一次再热、单汽包自然循环。锅炉部分改造前 DCS 控制系统为 ABB 公司 Infi90 系统，自 1999 年系统投运至今，存在设备老化，备件采购困难，维护成本高等问题。汽机部分为日本东芝公司制造的亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽冲动凝汽式汽轮发电机组，与之配套的调节系统采用 TOSHIBA 数字式电液调节系统(简称D-EHC)，给水泵汽轮机为美国 GE 公司制造的单缸 6 级凝汽式汽轮机，采用 WOODWARD 505E 电子调速器控制系统，高、低压旁路为 SULZER 公司的液压旁路系统，使用 AV6 控制系统，运行年限较长，设备老化，备品备件缺乏。为充分满足用户对控制系统的可用性、易用性和可靠性等要求，此次 DCS、DEH、MEH 及 BPS 控制系统改造均采用 Ovation 系统，实现了一体化控制，方便了运行操作和系统维护。

本次改造涉及的控制系统范围包括：

1. DAS 数据采集系统

2. MCS 模拟量控制系统

3. BMS 燃烧管理系统

4. SCS 顺序控制系统

5. ECS 电气控制系统

6. SB 吹灰控制系统

7. DEH 数字电液控制系统

8. MEH 给水泵汽轮机控制系统

9. BPS 旁路控制系统

2. 改造方案

2.1 硬件平台

本次改造将 Infi90 系统升级为 Ovation 系统，共配备服务器一台、工程师站一台、操作员站六台、值长站一台、OPC 站两台;另配有两台历史站，互为冗余，以保证历史数据安全性。为满足系统分散度、负荷率及进一步扩展功能的要求，本次改造采用控制器 OCR400。

原 DCS 控制系统 Infi90 系统网络为环网结构，DEH、MEH 和 BPS 分别为相互独立的网络结构，升级成 Ovation 之后统一为以交换机为数据交换中心的拓扑结构。升级后数据传输容量更大，管理更方便，拓展性更强。网络采用双重冗余架构，每个控制器均有冗余线路连接至互为冗余的一对交换机，每对控制器中的两个控制器互为冗余。

2.2 机柜与电缆

2.2.1 DCS 部分：

原 Infi90 系统设计中，所有电缆均接至 0m 层转接箱中，而后上至 7m 层电子间，接入各控制机柜中。

该方案增加了系统断点，故障安全性及可维护性都大受影响，改造中取消了 0m 转接箱，所有电缆均直接进入 7m 电子间机柜内，由机柜两侧端子排进行转接。

图 1：转接柜、ABB 机柜及 OVATION 机柜对应关系图

2.2.2 DEH、MEH 及 BPS 部分：

原系统设计中，所有电缆均分别直接接至 DEH、MEH 及 BPS 控制柜，改造后用同样大小尺寸的OVATION 控制柜直接替代原控制柜，原有所有电缆也直接接进 OVATION 控制柜，便于电缆接线。原DEH 控制器为三级结构，由系统控制器、主控制器与阀门控制器组成，执行汽轮机的转速控制、负荷控制以及其他辅助功能，改造后 DEH 部分共有 3 对控制器(主机基本控制 1 对，ATC 自启动控制 1对，ETS 系统 1 对，共 3 个控制柜)和一个 ETS 硬件跳闸柜。原 MEH 部分为 2 套 WOODWARD 505E电子调速器控制系统，分别用于 MEHA 和 MEHB 控制，2 个控制柜，改造后为 2 对 Ovation 控制器，2 个机柜。旁路系统，用 1 对 Ovation 控制器替代原来的 AV6 控制系统。

图 2：改造前 DEH 机柜正面接线图

图 3：改造前 DEH 机柜背面接线图

图 4：改造后 DEH 机柜正面接线图

图 5：改造后 DEH 机柜背面接线图

图 6：改造后 ETS 跳闸柜

2.3 集控室及工程师站

原集控室狭小老旧，布置分散，不利于统一管理调度。改造后#3、#4、#5 机集控室统一布置，信息处理管控一体化。工程师站也进行统一管理，#3、#4、#5 机集中布置，维护方便。

图 7：改造前的 4 号机集控室

图 8：改造后的 3 号机集控室

2.4 子系统改造

2.4.1 DCS 部分

为缩短改造系统调试周期，最大限度保证改造机组能够平稳投运，对各子系统的改造原则上尊重原设计，在一比一实现原有系统所有功能的基础上，进行优化整合，具体为：MCS、SCS、DAS 系统逻辑与原 ABB 逻辑完全对应，保证联锁动作正确，模拟量回路调节方向正确，调节品质不低于改造前。原系统流程图操作画面在 120 幅以上，画面信息含量低，操作员操作量大。在用户的配合下，流程图整合为 70 幅左右，整合后的画面，单幅信息含量更大，界面更加友好，更加符合操作员的运行习惯。

图 9： 改造后画面