一、引言
较早的电厂旁路系统中，常采用独立的一套微型DCS或PLC来控制，与机组DCS系统相对独立的旁路控制系统。随着投产时间的增加，独立于DCS的旁路控制系统暴露的问题越来越突出。近年来，随着旁路控制系统整合到机组DCS系统，在新建电厂中得到了广泛的应用，过去采用独立旁路控制系统的老机组，实施纳入机组DCS的改造，逐渐形成趋势。下面，以广安电厂一期旁路系统的成功改造为例，谈谈独立旁路控制系统纳入DCS的改造方案和具体应用。
二、旁路系统简介
2.1 旁路系统的组成
广安电厂一期2×300MW机组为亚临界、中间再热、凝汽式燃煤机组。DCS系统采用Bailey INFI-90系统，两台机组分别于99年10月和2000年2月正式投入运行。旁路系统为高、低压二级旁路串联减压系统，容量为40%，采用SIEMENS提供的TELEPERM-ME旁路控制系统，相对独立于DCS系统。广安电厂一期旁路系统工艺流程如下图1所示。
2.2 旁路系统的功能
旁路系统是中间再热式汽轮发电机组的重要环节，广安电厂一期旁路系统主要有如下功能：
在机组启动过程中，快速提升主蒸汽温度、压力，加快满足机组启动要求，并防止再热器干烧;在机组事故时，负荷小于40%工况下，可防止锅炉超压，停机不停炉，缩短恢复机组并网时间;回收工质，减少蒸汽排放，提高机组运行经济性。
三、独立旁路控制系统暴露的问题
以广安电厂一期旁路系统为例，投产近10年来，随着时间的推移，独立旁路控制系统暴露的问题越来越突出，直接影响其自动投入和功能的发挥。主要表现在以下几方面：
3.1 硬件方面
◆单独一套控制系统，其不同于机组DCS系统的硬件，其结构相对复杂，接线繁多。随着SIEMENS公司近年来推出TELEPERM-XP和SPPA-T3000系统，TELEPERM-ME系统已是淘汰产品，其备件购买既价格昂贵，又货源缺乏，维护费用和困难度都明显增加。
◆旁路系统监控采用独立的硬手操作台或单独的上位机，操作时，运行人员需在操作员站和旁路操作台之间来回走动，操作既不便，又耗时，并且微型操作台上出现按键不灵活、表计指示不准现象。
◆阀门处于高温高压下，阀芯卡涩和内漏等严重影响旁路系统正常运行。我厂阀门阀芯为鼠笼式结构，阀芯和阀座配合为插入结构，偶尔出现阀芯卡涩现象，直接影响旁路系统正常功能。
◆执行器采用西门子原装进口电动执行器，由于已投产近10年，其行程或力矩开关触点老化，电子位置变送器不准等故障现象增加，导致执行器误动或拒动，影响旁路系统的正常工作。
3.2 软件方面
◆独立旁路控制系统，决定了有别于机组DCS系统的组态。TELEPERM-ME系统采用STRUK语言编写程序，程序为一条条命令组成，需用专用的PG750编程器或GET-EA软件来组态和修改参数，没有DCS系统组态的直观易懂，操作方便，便于维护。
◆由于组态采用STRUK语言编写程序，对旁路控制逻辑组态完善和优化困难。特别是未参加过TELEPERM-ME系统培训和调试的人员，更加生涩难懂。
◆报警不明显，组态在线监测不方便，无历史记录和趋势，影响分析问题和处理故障的快速性。
◆采用独立的一套微型DCS或PLC，与机组DCS通信较为麻烦，引入SIS系统监控困难，与外界通信，往往影响通信数据的品质。
四、纳入DCS改造方案的制定
4.1 国内已有方案
近年来，国内不断有旁路系统改造的案例，综合分析，其旁路系统改造主要从以下几个方面入手：
◆对于旁路控制系统存在的系统复杂，操作不方便，组态维护优化困难，故障率较高，维护费用高等问题，采用升级旁路控制系统或纳入DCS的改造方法来解决。升级原来控制系统，往往采用进口的控制系统，费用相对较高，而在机组DCS系统进行扩展，把旁路控制系统纳入DCS系统，相对来说费用低，能满足旁路系统的要求。
◆阀门卡涩和内漏，可采用对阀门解体检修，调整阀座与阀芯的间隙，改善密封效果等处理方法，卡涩和内漏现象严重的，更换质量可靠的阀门。
◆执行器有故障的，检修执行器，故障严重的更换品质可靠的执行器，也可改造成快速动作的液动或气动执行器。
4.2 广安电厂方案
针对广安电厂一期旁路系统暴露的问题，制定了以下方案：
◆取消原独立旁路控制系统，采用纳入DCS系统控制方式。广安电厂一期DCS系统为INFI-90系统，如果增加PCU(过程控制单元)，会增加节点和相应通讯模件以及机柜等，改造难度较大，由于旁路系统组态逻辑较少，选用任务轻、模件较少的控制器，只增加少量模件，就能从硬件上满足改造要求，然后在DCS系统上实现原旁路控制逻辑组态，并充分利用整合到DCS系统中的优点，完善和优化旁路控制系统。
◆对旁路系统所有的阀门，进行解体检修，存在卡涩现象严重的阀门，对其阀座和阀芯的配合间隙改进，从原厂设计的0.45mm加大到0.90mm，杜绝阀座和阀芯因为热变形引起阀门卡涩故障再次发生。为了防止内漏，对阀座和阀芯密封面研磨，检查和更换密封件，以保证关闭的严密性。
◆拆除原执行器，全部更换为一体化的德国SIPOS5 Flash电动执行器。对工作在温度较高、振动较大的环境下的执行器，采用SIPOS5配套延长线，实现执行器动力部分与控制部分分离，保证执行器在恶劣工况下仍能正常工作。专业型SIPOS5 Flash电动执行器有正常和紧急两种工作方式，其开关速度可以分开设定，能实现旁路系统阀门常速和快速开关动作的要求。
五、纳入DCS改造方案的应用
广安电厂一期旁路系统纳入DCS改造，具体实施情况如下：
09年4月，趁2号机组大修，广安电厂组织厂内技术力量，对一期2号机组旁路系统进行改造。汽机专业对旁路系统所有阀门进行解体检修，解决阀门卡涩和内漏问题。热工专业从两方面着手，一方面对旁路系统所有执行器更换为一体化的德国SIPOS5 Flash电动执行器，对于指令和反馈等弱电信号电缆，重新铺设屏蔽电缆，有了模拟量反馈，取消了原来的位置反馈触点，取消了原旁路系统的动力柜和模件柜，只保留执行器供电电源及保险，整个线路大大简化，接线清晰明了;一方面在组态较少、任务较轻的56号PCU柜里，选择7号MFP模件，增加2套CIS12子模件和端子板，充分利用一些备用的通道和DCS内部通讯，较为简单地达到了硬件上的要求，软件组态上，对照原旁路控制逻辑组态SAMA图，分析原TELEPERM-ME系统旁路控制程序，完善或重新画SAMA图，然后在INFI-90 DCS系统上完成组态，借鉴当前已有旁路控制系统整合到机组DCS系统的组态，进行完善和优化，通过调试和试运行，完成了独立旁路系统纳入DCS的改造。改造后操作员站上监控画面如下图2所示。
此次2号机组独立旁路控制系统纳入DCS的改造，从安装到调试，共花了2周多时间，改造周期短，改造费用低，除了国外进口的一体化的电动执行器较贵外，只增加了几块DCS系统常用的模件和端子板和部分电缆。总体说来，通过改造，基本上解决了原旁路系统存在的问题，后续维护量小，备件方便。把监控画面增加到操作员站上，方便了运行控制，通过DCS系统对旁路控制系统逻辑统一维护和优化，既简单方便，又便于故障维护和抢修。
六、改造应注意的问题
通过广安电厂一期独立旁路纳入DCS改造的实施，发现存在以下几个重要问题，值得大家注意和探讨：
◆DCS系统的扩展和兼容性。独立旁路控制系统纳入DCS系统，如果增加PCU或控制器，将涉及到DCS系统自身扩展和兼容性问题，必须深入了解DCS系统网络及通信，最好在DCS厂家的指导下进行。而广安电厂采用的在组态少、任务轻的控制器里直接加入旁路系统组态的方案，在改造资金少、技术力量相对薄弱的情况下，不失了折中的好办法，但此方案还应考虑新增模件负荷和通讯带宽等带来的新问题。
◆旁路系统组态的完善。原旁路控制系统采用独立的一套微型DCS或PLC，其组态不同于机组的DCS系统，原来的算法在机组的DCS上实现相对困难。这需要对原来的组态算法有详细的了解，画出SAMA图，并对机组的DCS系统组态非常熟悉的基础上，完成DCS组态，并引入一些新的算法，完善和优化旁路控制逻辑。比如利用DCS系统的测点与旁路系统测点，用3选和2选等算法，保证测点的准确性。
◆阀门开关的可靠性。阀门卡涩和内漏一直是困扰旁路系统正常投入的大问题。做好阀门的定期检修工作，了解阀门特性，做好也防止阀门卡涩预防措施和改进。对变形严重的阀芯和阀座进行更换处理。内漏的，检查密封面有无损坏，研磨密封面，更换密封件等。
◆阀门动作的快速性。除了要求阀门开关可靠外，其开关时间要求控制在几秒之内。采用电动执行器，其响应时间相对较慢，输出力矩相对较小，仅适用于驱动特定结构阀门，而限制其广泛应用;采用快速的液动执行器，油液漏泄、设备庞大、结构复杂、检修运行维护工作量较大;采用气动执行器，膜片磨损、气缸漏气、执行机构卡涩现象严重。采用电液执行器，集成了电动执行器和液动执行器的优点，相对较好。
◆运行人员监控的及时性和规范性。旁路系统的正常运行与运行人员的及时地规范地监视和操作分不开的。运行中，如果出现测点异常、阀门关不严漏汽或漏水现象，应立即解除旁路自动，通知检修处理，防止阀门误动或水冲击，造成管道剧烈振动。旁路系统严格按照规程操作，避免不规范操作产生对旁路的不良影响，如严禁在运行中手动让减温水截止阀常开，只用调节阀对减温水关断，这样会有漏流量，导致压力阀体变形卡涩等。
