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核能源厂升级控制系统以提高效率和产能

作者:Edgardo Ferro,Nacional del Sur大学,Martin Bolino,ENSI 电器及仪表维护工程师,Ruben Carzoglio,ENSI 高级系统工程师2006.09.25阅读 5039

  在大型核能供应厂中,对主控系统的升级时要将决定哪些配套设备可以留用,哪些设备需要替换更新。
  ENSI工程设备服务公司(由阿根廷国家核能委员会拥有)负责着阿根廷工业重水厂的工业控制,同时该公司年出售200吨反应堆级的原重水,该战略产品主要用于天然铀燃料的核电厂。重水厂创立于1989年,位于阿根廷Neuqu巒省的Arroyito,是拉丁美洲唯一的核能源厂。重水厂的位置坐落在阿根廷电力供应中心,占地50亩的设备消耗着约81兆瓦的电力www.cechina.cn,此消耗量相当于一个中等城市的需求量。该厂的运作需要以下一些设备,包括300台泵www.cechina.cn,250台热交换器,240个压力罐,90台气体压缩机,13个反应器,30个蒸馏塔,8个熔炉,除此之外还要500多台电机及其他设备。此外,此电厂拥有一对日产量4500吨的氨水综合反应器。早些时候,重水厂只对本地核电厂供应。渐渐地,ENSI拓展了它的业务范围,成功的开发了亚洲、欧洲和北美市场,现在ENSI被认为是世界上最大的重水厂。

位于阿根廷中央的重水
图1:位于阿根廷中央的重水厂,占地50英亩,其设备包括300 台泵, 240 个压
力罐和500 台电机消耗着81MW 电能。

  为了提高生产效率,公司改造了原有的DCS,PLC和控制面板。ENSI选定RTS(Real Time Service SA)和阿根廷Honeywell两家公司来升级它的DCS系统,从原来的Honeywell TPS(通用解决方案)升级到版本为2.1的专家智能系统。改造过程中碰到了很多技术难题,对有些问题需采用优良的工程实践经验,另一方面也得到了许多经验教训。
  项目范围
  TPS系统是90年代末引入的,作为工厂升级的一个部分,同时还要引入第三方DCS系统。基本工程和结构由阿根廷Honeywell设计完成,同时ENSI的工作人员监控整个过程。系统包含6个高性能控制器,2300个输入输出点,2000个串行数据输入输出点控制工程网版权所有,12个全局通用站。如此一来,控制系统就无需进行大范围改进。
  随着阿根廷的电力的需求增长,又有多个核电项目已开展。这就要求现有重水厂提高其生产效率。升级改造注重以下方面:操作的效率,系统相互啮合性,将来的扩容性。监控和报警标准化是一个关键因素,自从ENSI设计了操作员的人机界面www.cechina.cn,越来越多的监控显示采用此界面,虽然它们的性能并不理想,不过也能起到作用。
  系统的相互啮合性也是一个关键的问题,由于同时进行的压缩机PLC升级项目(监控设备的运行状况)已经开展,所以ControlNet到Rockwell PLC和Rockwell Entek管理系统的通信兼容性是一定要解决的。
  为了保证移植的稳定性及其他方面的原因,ENSI决定在一个土耳其项目中升级现存的TPS系统到Experion PKS R201。在这个项目中:
  ■  新系统结构中保留了原先的DCS输入输出控制板,所以ENSI公司不必为了升级而更换整个控制系统。在不改变电厂布线和输入输出槽的前提下,可实现再利用。更新了控制处理器,并增加了开放的控制管理网络和专家系统服务器。
  ■  操作员站和工程师站的Z类型元器件(包括监视器,轨迹球输入设备,键盘)均可以再利用。
  ■  大多数的HPM控制功能同样也会在C200控制器中实现。用户方可以使用新的工程工具非常容易地复制原来的系统组态,这样明显减少了重水厂停机时间和工程的工作量。
  ■  Honeywell使用异常状态管理协会推荐的标准来设计操作员监控界面,这样就很容易实现重水厂显示的重建了。
  ■  对于系统的扩展和维护,专家系统开发了由商业硬件构成的操作员站,从而降低了热销部件的成本。
  阿根廷Honeywell公司通过其在布宜诺斯艾利斯的授权系统集成商RTS(其主要业务为数据库转换,C200控制器的组态,基于网页的人机图形界面开发CONTROL ENGINEERING China版权所有,和串行设备通信组态服务)来提供核心软件和硬件组装服务。另外,Honeywell请其子包公司阿根廷RTS公司来完成现场安装协助,操作员培训和维护培训,和现场首次启动技术支持。

ENSI设计的操作员的人机界面
图2:监控和报警标准化是一个重要因素。
自从ENSI设计了操作员的人机界面www.cechina.cn,越来
越多的监控显示翻版了此界面,然而他们
的性能并不十分理想,但是还能起点作用。
监控显示翻版了人机界面


  “一个对应点功能块和所用的参量的转换表。”

  移植过程沿着软件和硬件层面进行全面替换。既然在安装过程中没有对控制系统进行大量的升级,因而没有考虑采用一步步的移植方法来降低成本。同样,现场工作可以在生产线停机的时候进行;因而,热切换不是问题。
  此供应系统构成中包括了冗余的Experion PKS服务器。在控制层,六对冗余的C200控制器(带有PMIO输入输出接口和串口模板)替换掉原来的HPM控制器。ControlNet被当作监控网络使用。每个控制器都装
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