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DCS故障分析处理及维护防范措施

导读: 本文结合火电厂DCS在生产运行中出现的故障实例,对DCS故障进行了分类和分析,并就如何维护DCS以及减少DCS故障提出了具体办法和措施。

  一、分散控制系统(DCS)概述

  DCS具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点,在国内外电力、石油、化工、冶金、轻工等生产领域特别是大型发电机组有着较为广泛的应用。目前国内应用较多的的品牌主要有:

  (1)国外品牌:美国ABB、西屋、德国西门子、日本横河、日立等;

  (2)国内:国电智深、和利时、新华等。

  DCS的安全、可靠与否对于保证机组的安全、稳定运行至关重要,若发生问题将有可能造成机组设备的严重损坏甚至人身安全事故。所以非常有必要分析DCS运行中出现的各类问题,采取措施提高火电厂DCS的安全可靠性。

  二、DCS在生产过程中的故障情况

  每个厂家的DCS都有其各自的特点,因此其故障的现象分析和处理不尽相同,但归纳起来由DCS引起机组二类及以上障碍可划分为三大类:

  (1)系统本身问题,包括设计安装缺陷、软硬件故障等。

  (2)人为因素造成的故障,包括人员造成的误操作,管理制度不完善及执行环节落实。

  (3)系统外部环境问题造成DCS故障。如环境温度过高、湿度过高或过低、粉尘、振动以及小动物等因素造成异常。

  2.1 DCS本身问题故障实例

  此类故障在生产过程中较为常见,主要包括系统设计安装缺陷,控制器(DPU或CPU)的死机、脱网等故障,操作员站黑屏,网络通讯堵塞,软件存在缺陷,系统配置较低,与其他系统及设备接口存在问题等。

  2.1.1 电源及接地问题:

  (1)某电厂DCS电源系统采用的是ABB公司Symphony III型电源,但基建时仍按照II型电源的接地方式进行机柜安装,与III型电源接地技术要求差异很大。机组投产以来发生多次DCS模件故障、信号跳变、硬件烧坏的情况,疑与接地系统有关。同样,某电厂在基建期间DCS接地网设计制作安装存在问题,DCS系统运行后所有热电阻热电偶温度测点出现周期波动。

  (2)某厂因电源连线松动而导致汽机侧控制系统失效。

  经验教训:DCS没有良好的接地系统和合理的电缆屏蔽,不仅系统干扰大,控制系统易误发信号,还易使模件损坏。可见,UPS电源、控制系统接地等存在问题将给电厂投产后DCS的安全稳定运行留下极大隐患。因此,DCS系统电源设计一定要有可靠的后备手段,负荷配置要合理并有一定余量;DCS的系统接地必须严格遵守制造厂技术要求(如制造厂无特殊说明应按照DLT774规定执行),所有进入DSC系统控制信号的电缆必须采用质量合格的屏蔽电缆,并要同动力电缆分开敷设且有良好的单端接地。

  2.1.2 系统配置问题:

  (1)浙江某电厂DCS(T-ME/XP系统)频繁故障和死机造成机组停运事故。7、8机组(2*330MW),从1997年2月试生产至5月,两台机组共发生22次DCS系统故障和死机,造成机组不正常跳闸8次。之后又多次发生操作画面故障(8号机组有两次发生全部6台操作站“黑屏”),严重威胁机组安全。经分析认为其DCS系统存在以下几个方面的问题:(1)DCS工程设计在性能计算软件、开关量冗余配置上存在问题。(2)硬件配置不匹配(其中包括T-ME和T-XP两种系统的匹配和通信问题)。(3)个别硬件设计不完善。(4)进一步分析,关键的CS275(下层T-ME)通讯总线负荷率过高出现“瓶颈”问题现象。而欧洲T-ME/XP系统用户在配置合理的前提下,T-ME/XP系统使用情况基本良好。

  (2)某电厂在200MW机组的热控系统自动化改造上使用的DCS,由于系统配置的负荷率计算不准且为了减少投资,技术指标均接近允许极限,加之该系统有运行时中间虚拟I/O点量大的特点,所以在改造后期调试时发现个别控制器的负荷率竟超过了90%,个别软手操操作响应竟接近1min,根本无法使用,后经过大幅度调整(系统重新增加配置),才解决了这个问题。

  (3)东北某600MW机组,由于招标技术规范对I/O通道隔离性质表述不到位,因此DCS厂家做的配置很低,结果在调试时烧损了大量的I/O板,后来改变了隔离方式和更改换了硬件,电厂又花费了许多资金,也抵消了当初的招标价格优势。此外,电缆的质量与屏蔽问题也必须高度重视,重要信号及控制应使用计算机专用屏蔽电缆,许多改造工程正是由于电缆的问题导致电缆不得不重新敷设,影响了工期。

  (4)某电厂300MW机组新华XDPS-400系统工程师站频繁死机,经检查发现其运行程序较多:多个虚拟DPU、历史数据记录、性能计算、报表等。把历史数据分配至别的人机接口站问题解决。

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