火力发电厂现场总线调试分析.pdf

第 3 8 卷 第 8 期 2016年 8 月 华 电 技 术 Huadian Technology Vol. 38 No. 8 Aug. 2016 火力发电厂现场总线调试分析 崔 超 超 1， 张 莹 2， 沈 东 生 2， 崔 逸 群 1 1.西安热工研究院有限公司， 西 安 710032; 2.华能新疆轮台电厂， 新 疆 巴 音 郭 愣 841000 摘要按照火力发电厂现场总线系统工程实施流程， 分析了设计、 组态、 出厂验收、 总线施工、 单体调试等环节对现场总 线调试的影响， 指出了各个环节由于技术或组织管理不完备而导致的问题,并提出了相应的解决对策。 关键词火力发电厂;现场总线;调试 中图分类号TK39 文献标志码B 文章编号1674 -1951201608 -0037 -03 1现场总线技术概况 火力发电厂应用的现场总线技术主要有过程现 场 总 线 （PR0FIBUS 和 基 金 会 现 场 总 线 （F F。 PR0FIBUS可同时用于模拟量和开关量信号的采集 和控制， 应 用PR0FIBUS - D P的设备有电动机、 电 动阀门和电磁阀岛， 应 用PROFIBUS -P A的设备有 变送器、 分析仪表和定位器。F F般只用于模拟量 信号的采集和控制， 主要应用的设备有变送器、 分析 仪表和定位器。现场总线技术因其各方面的优点开 始逐渐在火力发电厂大规模应用， 但不可否认的是， 这一技术在调试中仍存在很多问题， 极大影响了总 线性能的发挥， 甚至给机组安全稳定运行埋下了隐 患， 有必要对这些问题深入分析， 建立相应的总线调 试标准， 确保总线调试质量。表 1 为某电厂2 x 350 M W热电联产机组全厂总线设备统计， 由表1 可知 现场总线技术在现代火力发电厂的应用范围之广和 应用深度之深， 迫切需要相应的总线调试标准来规 范调试过程。 2影响现场总线调试的因素 2.1总线系统工程设计 传统的热工信号与设备无关， 所有设备提供的 信号基本一致， 信号统一通过硬接线的形式送至分 散控制系统（DCS， 电缆的距离要求很宽泛， 设计技 术很成熟。而总线系统设计时， 距离要求十分严格 PROFIBUS 般按照 500 Kbit/s， 400 m[1]的要求设 计;F F按照主干1 000 m， 分支60m[ 2]的要求设计。 设计难点在于要确定每个设备的安装位置， 根据安 装位置设计网段拓扑结构和具体电缆走向， 与传统 的D C S信号电缆设计区别较大。设计时主要依靠 设计人员的经验，没有完善的设计理论和规范，没有 收稿日期 2016 - 05 - 30;修回日期 2016 - 06 - 27收稿日期 2016 - 05 - 30;修回日期 2016 - 06 - 27 成熟的工程案例可供参考。设计技术的不完善为总 线的调试埋下了一定的隐患。 2 . 2 总线系统工程组态 兼容性测试[3]未完成， 网段拓扑结构和网段内 设备品牌不确定， 各个厂家实现数据通信的数据格 式不统一，D C S主机系统批量组态技术不成熟，特别 是F F只支持在线组态等原因导致组态阶段不能大 规模开始总线系统工程软件组态， 大规模的组态往 往在现场调试阶段进行。总线设备组态与设备本身 的相关性， 导致组态过程工作量比传统的D C S组态 大很多， 对调试工期造成了影响。 2.3总线系统工程出厂验收 D C S供应商在完成了硬件成套和软件组态， 具 备出厂测试条件后， 由业主方组织进行D C S的出厂 验收。目前，GB/T 3037 2 1 3 火力发电厂分散 控制系统验收导则 尚没有对总线系统工程的验收 做出规定[4]， 市场上也没有相关的测试设备对总线 信号进行模拟， 如何完成总线系统工程的出厂验收， 仍然是个难点。笔者认为，D C S出厂验收导则至少 应规定所有D C S总线卡件能通过测试， 因为众多 D C S总线卡件配置复杂， 总线卡件本身仍需调试， D C S供应商往往将这部分工作留待现场系统调试时 进行处理， 给现场总线调试工作带来隐患。 2.4总线系统工程软件恢复和通道测试 DL/T 52942013 火力发电建设工程机组调 试技术规范 [5]中关于D C S受电和复原调试的要求 为调试方配合厂家对各控制器进行软件恢复， 根据 DCS I/O清册核查I/O模件类型和数量， 进行通道 测试。此处的规定仍然只适合传统DCS，对于采用 总线技术的D C S工程缺乏明确指导， 导致D C S软件 系统恢复后， 仍然无法确认D C S总线卡件是否正常 工作， 总线相关的组态是否完成， 给现场总线系统调 试带来很大困难。 38 华 电 技 术第 3 8 卷 表 1某电厂总线设备统计 台 总线设备1主机2 主机 公用 系统 1脱硫 系统 2 脱硫 系统 脱硫 公用 辅助 系统 德国DREHMO707004400 上海澳托克3939 00000 德国SIPOS511411441100 东大金智351135356300230 东大金智353139391110101878 PROFIBUS 东大金智35911212140040 扬州恒春 363617606076 上海维萨 77130000 西门子SIMCODE858500000 上海安科瑞 2220000 德国FESTO阀岛0000002 DP仪表10种）0003312121 3051变送器34334328202014174 ABB定位器141400000 西门子定位器2929 10000 FFFISHER 定位器181800002 E H液位计1313400421 Magenetrol液位计15120000 分析仪表 0002220 笔者认为， 可以参考GB 50093 2〇13自动化 仪表工程施工及质量验收规范 [ 6 ] 12. 4 章节“ 综合 控制系统验收试验” 中的要求来完成总线系统工程 总线相关组态软件的恢复和测试。12. 4. 8 章节规 定 ， 现场总线控制系统应进行下列试验系统通信线 路检查， 通信功能检查试验;总线地址分配检查， 总 线系统供电检查试验;系统操作画面功能试验;模拟 现场总线设备进行系统运算、 控制、 报警连锁功能检 查试验;操作画面试验;系统冗余功能检查试验;系 统报表、 打印、 历史数据查询等功能检查试验;工程 师站操作、 维护、 修改功能检查试验。 2 . 5 施工前的技术交底和设计到货核查 现场总线技术作为一项新技术， 在施工前必须 对施工单位做非常全面的设计交底和安装技术交 底。在参考DL/T1212 2 1 3 火力发电厂现场总 线安装技术导则 [7]的基础上， 设计人员和系统供 应商还应通过大量的图片案例， 详细介绍安装技术 要求。有条件的施工单位可以据此编制施工工艺标 准图， 业主单位也应在此过程中推行全过程质量控 制。但国内很多火电工程因为种种原因缺乏此项流 程 ， 导致施工质量无法保证， 为总线的调试以及机组 长期安全稳定运行埋下了很大的隐患。 此阶段另一个对安装和调试进度影响较大的是 设计到货核查。总线设计技术的不完善导致现场网 段优化调整较多， 在相关的总线电缆、 接线盒、 光纤 盒及其他配套设备均有可能出现供货不足的情况 下 ， 业主单位在设计时应多考虑这一因素。总线设 备信号与设备本身的相关性导致必须严格按照设计 要求供货， 但实际工程中， 甲方采购和厂家配套的设 备不符合设计要求的情况也较多， 比如设计为硬接 线而供货为总线， 设计为PROFIBUS - D P而供货为 FF。供货差错导致调试阶段出现较多的设计变更 或采取一些临时措施， 对安装和调试进度造成的影 响也不容忽视。 2 . 6 单体调试 在此阶段D C S供应商应该照兼容性测试报告 和施工方提供的设备品牌、 设备地址清册或设备I 完成总线设备的配置和匹配。实际工程中， 此阶段 的调试主要有两个方面的困难。 1技术方面。目前， 各 家D C S总线设备组态 相对复杂， 且无批量组态功能， 每台总线设备都需要 单独组态， 组态工作量较大;各家D C S没有完善的 总线设备通信状况实时监控画面， 导致总线网段的 调试只能通过手持式工具逐个网段核查， 对于大规 模应用总线的工程， 此方法既缺乏效率也不够准确。 比如， 对PROFIBUS采用冗余方式将设备接入DCS， 第 8 期崔超超,等 火力发电厂现场总线调试分析 39 因为D C S无法实时获得主、 辅网的通信状态， 导致 实际工程系统调试完成之后设备仍极有可能只以单 网形式接入DCS， 既达不到设计要求， 也给机组安全 稳定运行带来隐患。笔者建议， 凡采用总线技术的 D C S工程，D C S供应商必须提供完善的总线设备通 信状态实时监控画面。 2管理方面。主要难点有工作范围不明确， 调 试流程不清楚， 组织协调不通畅。DI7T 52942013 火力发电建设工程机组调试技术规范 4. 2. 2. 1 章 节规定， 单机试运行应符合下列程序1施工单位应 完成试运行设备和系统的一次元器件校验， 完成阀 门、 挡板、 开关等单体的调试及联合传动;2调试单位 应完成D C S组态检查， 完成报警、 联锁、 保护设定值 的检查及传动试验;3单机试运行操作应在控制室操 作员站上进行， 相关保护应投入。笔者认为， 对于总 线系统的调试， 仍然可以参考以上几点要求。施工单 位完成总线设备调试的标准是设备在控制室操作员 站上操作正常， 测点显示正常。施工单位的调试流程 为设备单体调试设备通信相关参数的设置总线 网段的调试。调试单位则应确保D C S总线相关的配 置正确无误且调试完成， 这些配置包括总线卡件配 置、 卡件冗余配置、 总线设备地址分配以及总线设备 信号配置。双 方 以D C S总线卡件为工作范围划分 点施工单位应确保网段内设备在D C S卡件侧用手 持式检测工具能全部检测到;调试单位则确保总线卡 件正常工作且总线相关设备组态正确。 实际工程可参考上述论述来构建双方的工作流 程和区分双方的工作范围。尽管如此， 实际工程仍 需要业主单位进行大量的组织协调工作。兼容性测 试未完成的设备需要业主单位组织设备供应商、 D C S供应商、 施工单位及调试单位在现场开展兼容 性测试;施工单位和调试单位普遍缺乏总线调试经 验 ， 需要业主单位组织设计方和D C S供应商进行专 门的培训;现场调试中各种复杂的问题则需要业主 单位组织所有力量集中去处理。 上接第3 6 页） 的质量安全。 风 电 基 础 锚 杆 的 技 术 要 求 应 参 照GB/T 3098.1 2000 螺栓、 螺钉和螺柱的机械性能 m 执 行。锚杆生产单位对锚杆坯料的有害元素、 内部缺 陷应严格控制， 在生产加工及热处理过程中必须认 真检查。设计单位在选用材料屈服强度达800 MPa 以上的锚杆时， 不应按传统的强度设计理论进行设 计 ， 应按断裂力学理论进行设计。在没用把握的前 提下， 尽量选用材料屈服强度为800 M P a以下的受 力结构件。 2 . 7 通信质量检测 目前，D C S供应商已经在随机供货设备内提供 了若干用于检测网段通信质量的工具， 如适用于FF 的 FBT - 6 和 475， 适用于 PROFIBUS 的 BT200 和 ProfiTrace等， 但对运行机组而言， 这样的工具还不 够强大。通信质量直接影响机组的安全、 稳定运行， 在线实时监测网段通信质量的功能还有待D C S供 应商开发。 3结束语 现场总线技术已在火力发电厂大规模开展应 用 ， 但相关的调试技术还不太成熟， 调试标准还有待 完善，调试手段还不够强大，调试质量仍有待提高。 相信随着现场总线技术的持续发展以及现场应用需 求的不断提出， 现场总线技术在火力发电厂调试中 遇到的问题也将得到很好的解决。 参考文献 [1] 曾卫东， 王春利， 颜渝坪， 等.大型火电机组现场总线控 制系统的设计探讨[J].热力发电,2010,393 5 -8. [2] 钟耀球，张卫华.FF总线控制系统设计与应用[M].北 京中国电力出版社,2010. [3] 崔超超.火力发电厂现场总线设备的兼容性测试[J].华 电技术,2015,376 2 -33. [4 ]火力发电厂分散控 制 系 统 验 收 导 则 GB/T 30372 2013[S], [ ] 火力发电建设工程机组调试技术规范D1/T 5294 2013[S], [6] 自动化仪表工程施工及质量验收规范GB 50093 2013 [S], [7] 火 力 发 电 厂 现 场 总 线 安 装 技 术 导 则 DL/T 1212 2013[S], 本文责编刘芳） 作者简介 崔超超（ 1984）男 ， 陕西咸阳人， 工程师， 从事电厂现 场总线与控制技术研究（E-mail cuichaochaotpri. com. cn。 参 考 文 献 [1 ]预应力混凝土用螺纹钢筋GB/T 2065 206[ S]. [2]螺栓、螺钉和螺柱的机械性能GB/T 3098.1 2000[ S]. 本文责编 刘芳） 作者简介 雷清华（ 1973） ， 男 ， 湖南涟源人， 高级工程师（ 教授 级） ， 从事材料试验研究、 电站设备检验测试、 金属结构失效 分析以及项目管理等工作（E-mail leiqhchec. com. cn。