发电厂DCS常见故障分析与预防

来源:用户上传      作者: 钟永春 郭慧玲

　　[摘要]DCS即分散控制系统，在新建电厂和老电厂热控系统改造中获得了越来越多的应用。本文着重分析DCS系统在运行中常见的故障及其原因，并从系统维护管理、检修和设计制造等诸方面提出了防范对策，为发电机组的安全稳定运行提供保证。
　　[关键词]分散控制：DCS故障；系统维护
　　
　　一、前言
　　
　　分散控制系统fDCS)以其高度的可靠性、强大的功能、灵活的配置在电厂热控系统中获得了越来越多的应用。分散控制系统是上世纪70年代以来出现的一种新型控制系统，它相对于模拟仪表和集中式数字控制系统是更新换代产品，它以微处理器为基础，具有高可靠性、快速性、实时性和大容量的存储能力，并具有控制分散，管理集中的优点。目前，新建电厂已全部采用了DCS作为热工控制系统，少数电厂甚至将电气控制系统(ECS)也纳人到DCS，而一些投产较早的发电厂逐渐采用DCS改造热工控制系统。因此DCS系统的可靠性直接关系到机组运行的安全性和经济性。
　　
　　二、网络通讯类故障
　　
　　1.节点总线故障。节点总线的传送介质一般为同轴电缆，有的采用令牌信号传送方式，有的采用带冲突检测的多路送取争用总线信号传送方式，不论哪种方式，当总线的干线任一处中断，都会导致该总线上所有站及其子设备通讯故障。
　　
　　2.就地总线故障。就地总线或现场总线一般指由双绞线组成的数据通讯网络。由于其连接的设备是与生产过程直接发生联系的一次元件或控制设备，所以工作环境恶劣，故障率高，容易受到检修人员的误动而影响生产过程；另外，总线本身也会因种种原因造成通讯故障。
　　
　　三、干扰与预防
　　
　　1.干扰信号的产生。DCS系统的干扰信号可能来自于系统本身，也可能来自于外部环境。由于不同的DCS系统对接地都有严格的规定。一旦接地电阻或接地方式达不到要求，就会使网络通讯的效率降低或增加误码的可能，轻则造成部分功能不正常，重则导致网络瘫痪。电源质量同样影响系统的稳定运行。由于DCS系统的电源既要保证电压的稳定，也要保证在一路电源故障时，无扰切换至另一路电源，否则会对系统工作产生干扰。过程控制处理机主，备处理机之间的切换有时也会导致干扰。
　　
　　2.防止干扰的措施。为防止外来干扰信号串人系统，应加强系统屏蔽及接地，严格执行接地要求和接地方式，敷设的信号线应远离强于扰源，同时采取措施，防止电源的波动。对于接地完好的系统中不明干扰，应检查系统各总线布置是否有问题，有时总线终端的匹配电阻阻值变化或质量不可靠，也会造成总线通讯故障。
　　
　　四、硬件故障的处理
　　
　　1.人机接口故障处理。人机接口故障常见的有球标操作失效、控制操作失效、操作站死机、薄膜键盘功能不正常等。
　　球标操作不正常一般是由于内部机械装置长期工作老化或污染，使触点不能可靠通断，或因电缆插接不牢固造成与主机不通讯，只需将其更换检查即可。
　　控制操作失效是由于球标的操作信号不能改变过程通道的状态，一方面可能是过程通道硬件本身故障，另一方面可能是操作站本身软件缺陷，在设备负荷过重或打开的过程窗口过多时，导致不响应。
　　操作员站死机原因比较多，可能是由于硬盘或卡件故障，软件本身有缺陷，冷却风扇故障导致主机过热，或负荷过重造成，可首先检查主机本身的温升情况，其次用替代法检查硬盘，主机卡件等，以确定故障部分。
　　
　　2.过程通道故障。过程通道出现最多的是I／O卡件故障或就地总线故障。一次元件或控制设备出现故障有时不能直接被操作员发现，当参数异常或报警时，方引起注意。控制处理机(过程处理机)故障一般会立即产生报警，引起操作员注意。现在控制处理机基本上全是采用1:1冗余配置，其中一台发生故障不会引进严重后果，但应立即处理故障的机器。在处理过程中，绝对不可误动正常的处理机，否则会发生严重的后果。
　　
　　3.硬件故障的防范措施。防范硬件故障应确保其运行环境的良好，并严格按照要求进行系统检修、维护管理。当发生冷却风扇等部件故障时，要及时处理，防止故障扩大。
　　
　　五、人为故障及防范措施
　　
　　1.人为造成的故障种类。在对DCS系统进行维护或故障处理时，有时会发生人为误操作现象，这对于经常进行系统维护或新参加系统检修维护的人员来说都不是不会发生的。
　　
　　2.防止人为故障的措施。首先要制定切实可行的监护和批准制度，从管理上防范误操作的发生。现在各电厂一般都制定了DCS管理制度!软件修改管理制度、保护解投管理制度等一系列制度，有效地避免了部分误操作故障。其次，要将主要保护的解投采用硬切换开关的型式，避免采用软件强制的方式，以免发生保护的误动：对于辅机保护，其状态的强制应采用图形化操作，也就是在管理工程师环境下，用点击按钮的方法解投保护，而不用直接强制设备状态的方法进行强制，从而防止误操作的发生。最后，要加大对系统检修维护管理人员的培训，提高检修工艺水平。
　　
　　六、结束语
　　
　　DCS系统是发电厂近几年来应用发展最快的控制系统。减少系统故障率，提高设备可靠性是热工管理人员努力的方向。实践证明，领导重视、加强管理是确保DCS系统安全运行的关键。保证设备运行环境、防范硬件故障、及时备份软件及数据，减少人为误动，提高设备健康水平，是防止DCS故障的有效手段。
　　
　　(编辑：　丹桔)

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