劉香云

(四川電力建設(shè)二公司,四川 成都 610051)

0 引言

分散控制系統(tǒng)(DCS)是火電廠熱控專業(yè)的核心組成部分,也是電廠運(yùn)行的視窗界面。自 20世紀(jì)末以來,DCS得到了迅速發(fā)展,最初僅能完成機(jī)組DAS,MCS,FSSS和 SCS的功能,如今已能全方位參與所有系統(tǒng)的監(jiān)視和控制,如煙氣脫硫系統(tǒng)、煙氣脫硝系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)等工藝系統(tǒng)都能成功應(yīng)用。只要工藝上有需求,DCS都能實(shí)現(xiàn)對(duì)其可靠的監(jiān)控。作為先進(jìn)且精密的電子設(shè)備,DCS在安裝、調(diào)試及提高運(yùn)行可靠性方面有其獨(dú)特的要求。

1 DCS硬件安裝及系統(tǒng)集成的技術(shù)要求

1.1 DCS安裝及運(yùn)行對(duì)環(huán)境的要求

DCS是高精密的電子設(shè)備,對(duì)環(huán)境要求相對(duì)較高,環(huán)境質(zhì)量是 DCS穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件,因此,要十分重視 DCS設(shè)備安裝時(shí)的施工環(huán)境以及 DCS的運(yùn)行環(huán)境。安裝 DCS設(shè)備時(shí),必須在其安裝位置的土建工作基本結(jié)束,環(huán)境條件(如溫度、濕度、防塵等)達(dá)到要求,必要時(shí)投用空調(diào)的情況下才能開始,以免因溫度、濕度、粉塵超標(biāo)造成機(jī)柜內(nèi)的模件損壞或設(shè)備、系統(tǒng)故障。DCS附近不應(yīng)有較大的電磁干擾,環(huán)境磁場強(qiáng)度不應(yīng)大于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)范所允許的最小磁場強(qiáng)度,原則上不允許在系統(tǒng)周圍使用大功率對(duì)講機(jī)、手機(jī)等通訊工具。

1.2 DCS對(duì)接地的要求

在所有電廠中均對(duì) DCS接地進(jìn)行了單獨(dú)設(shè)計(jì),采用單獨(dú)接地系統(tǒng)并與電廠主接地網(wǎng)相連接。其主要作用是給整個(gè) DCS提供以大地為零的基準(zhǔn)電壓參考點(diǎn),防止過載電流不能很快傳向大地而造成設(shè)備事故;另一個(gè)重要功能是為進(jìn)入 DCS的信號(hào)提供屏蔽連接點(diǎn),防止系統(tǒng)受到干擾。因此,正確接地是保證控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一。DCS對(duì)接地有非常嚴(yán)格的要求,總結(jié)眾多電廠的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在調(diào)試、試運(yùn)階段,很多熱控系統(tǒng)故障是由于接地不當(dāng)而受到干擾引起的。

在接地系統(tǒng)中,經(jīng)常出現(xiàn)的問題有:接地線虛焊虛接;接地箱內(nèi)接地線連接松動(dòng);接地極安裝深度不夠,電阻增大;地線布置紊亂,不合理。因此,在施工過程中,應(yīng)杜絕此類質(zhì)量隱患,防止系統(tǒng)運(yùn)行事故的發(fā)生。

1.3 DCS對(duì)電纜設(shè)計(jì)及敷設(shè)的要求

在電纜設(shè)計(jì)時(shí),主要應(yīng)注意屏蔽與非屏蔽電纜的使用、多芯電纜在傳輸不同信號(hào)時(shí)的分配、有源信號(hào)與無源信號(hào)電纜之間互不干擾幾個(gè)方面;信號(hào)傳輸盡量減少中間環(huán)節(jié),如能直接從就地至 DCS的信號(hào),最好不設(shè)計(jì)中間端子箱,以免信號(hào)受到外界干擾。在電纜施工過程中,應(yīng)避免強(qiáng)電與弱電電纜混同敷設(shè)或者平行敷設(shè)時(shí)距離不夠。實(shí)踐證明,電磁干擾已成為影響熱工儀表顯示、自動(dòng)投入和保護(hù)正確動(dòng)作的重要因素。在抗電磁干擾的諸多方法中,嚴(yán)格按照強(qiáng)、弱電電纜分層排放的原則進(jìn)行電纜敷設(shè)是行之有效的措施之一。另外,電纜的走向應(yīng)盡量遠(yuǎn)離和避開熱源,防止電纜外皮加速老化,使電纜絕緣層及屏蔽層損壞;DCS自身的網(wǎng)絡(luò)傳輸電纜應(yīng)采取獨(dú)立通道,與其他電纜隔離敷設(shè)。

1.4 DCS盤柜安裝及接線的要求

DCS盤柜必須由專業(yè)的熱工人員進(jìn)行安裝,在安裝時(shí),嚴(yán)格按照廠家技術(shù)要求,采用絕緣膠皮,確保所有盤柜絕緣。在每個(gè) DCS盤柜安裝之后,應(yīng)檢查絕緣電阻,合格后再安裝相鄰的下一個(gè)盤柜,待成排盤柜安裝完成之后,再作整體絕緣電阻測試,這是DCS盤柜與其他電氣盤柜在安裝時(shí)不同的地方。DCS接線及改線工作必須注意以下事項(xiàng):DCS所有外部接線工作均應(yīng)通知廠家或調(diào)試單位拔出相關(guān)模件后再實(shí)施;已經(jīng)傳動(dòng)完的卡件接線,施工單位在進(jìn)行線路修改時(shí)必須辦理相關(guān)手續(xù)并征得相關(guān)單位的同意。

1.5 DCS對(duì)供電系統(tǒng)的要求

2 DCS調(diào)試的技術(shù)要求

2.1 DCS受電啟動(dòng)的技術(shù)要求

DCS是一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),要完成 DCS的系統(tǒng)調(diào)試,必須先進(jìn)行 DCS受電調(diào)試工作。受電之前,應(yīng)先對(duì) DCS安裝情況進(jìn)行全面檢查并完成 DCS受電前的相關(guān)測試工作(如絕緣電阻測試、接地電阻測試、所有電源開關(guān)位置狀態(tài)檢查、卡件位置狀態(tài)檢查等),檢查工作必須一絲不茍,所需條件必須一一確認(rèn),否則,可能會(huì)在受電過程中造成卡件、處理器,甚至主機(jī)的損壞。其次,DCS受電時(shí),應(yīng)先給總電源柜送電,對(duì)多回路供電電源進(jìn)行切換試驗(yàn),試驗(yàn)合格后才逐一安排各個(gè)機(jī)柜的受電工作。受電過程中如有問題發(fā)生,應(yīng)立即停止受電,查明原因、排除故障后再恢復(fù)受電。在受電調(diào)試過程中,經(jīng)常出現(xiàn)模件燒壞的情況,影響了調(diào)試工作的開展,因此,在模件受電調(diào)試時(shí),應(yīng)做好以下工作:

(1)檢查模件的所有輸入、輸出線,確保每根線芯正確無誤且無強(qiáng)電竄入、無接地現(xiàn)象;

(2)當(dāng)線路檢查無問題后,再插入模件進(jìn)行相關(guān)的傳動(dòng)試驗(yàn);

(3)當(dāng)模件所管控的回路均做過傳動(dòng)試驗(yàn)后方可將模件置于插入位置;

(4)嚴(yán)禁帶電插拔模件,避免操作不當(dāng)而損壞模件。

2.2 DCS調(diào)試過程中的常見問題及其處理

2.2.1 DCS死機(jī)現(xiàn)象的產(chǎn)生及預(yù)防

DCS死機(jī)是火電廠熱控專業(yè)經(jīng)常遇到的問題,在眾多電廠的調(diào)試及運(yùn)行過程中時(shí)有發(fā)生,究其原因,主要有 2個(gè)方面。

2017年7月，DNV-GL頒布了《RULES FOR CLASSIFICATION》[9]，在“Part 6 Additional class notations Chapter 3 Navigation,manoeuvring and position keeping”中提出新的DP系統(tǒng)附加標(biāo)志——DP-ER，對(duì)系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性要求更強(qiáng)，提出新的母聯(lián)閉合型母線結(jié)構(gòu)，對(duì)電力系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)也提出更高的要求，同時(shí)還要求電力系統(tǒng)的冗余組件采用熱備機(jī)的保護(hù)模式。

(1)在初期調(diào)試過程中,對(duì)組態(tài)邏輯進(jìn)行了大量修改和優(yōu)化,在系統(tǒng)各主機(jī)內(nèi)存中可能產(chǎn)生大量垃圾文件而未及時(shí)清理,一直占有著機(jī)柜處理器資源。

(2)在功能分配上不夠合理,某些處理器負(fù)荷過重,在處理復(fù)雜工況時(shí)計(jì)算量大,負(fù)荷會(huì)瀕臨極限。因此,在 DCS調(diào)試過程中,首先要合理分配各處理器所承擔(dān)的負(fù)荷,該問題必須在設(shè)計(jì)過程中得到解決。其次,應(yīng)盡可能減少程序修改,減少垃圾文件的產(chǎn)生。同時(shí),系統(tǒng)在運(yùn)行過程中也會(huì)自動(dòng)生成一些垃圾文件,要求系統(tǒng)管理員或 DCS維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)定時(shí)進(jìn)行清理,保證 DCS資源的有效使用。

2.2.2 DCS缺陷處理的管理

在熱控系統(tǒng)缺陷處理過程中,很多工作都必須通過 DCS來進(jìn)行(如問題的查找、參數(shù)的調(diào)整、邏輯的修改等)。然而,在這些缺陷處理過程中,引起機(jī)組或輔機(jī)跳閘的事件屢見不鮮,如在陜西清水川電廠調(diào)試過程中,熱控人員在處理振動(dòng)信號(hào)時(shí),由于走錯(cuò)間隔而導(dǎo)致機(jī)組跳閘?？梢?機(jī)組在運(yùn)行過程中缺陷的處理一定要非常慎重,缺陷處理前應(yīng)先填寫缺陷處理單,同運(yùn)行人員聯(lián)系并經(jīng)批準(zhǔn)后才能進(jìn)行處理并有相關(guān)人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)。

2.2.3 DCS常見軟件組態(tài)問題的處理

DCS各功能組件的工作是由組態(tài)邏輯所決定的,如汽包水位保護(hù)和調(diào)節(jié)、爐膛負(fù)壓保護(hù)和調(diào)節(jié)、汽輪機(jī) ETS及 DEH控制等。這些自動(dòng)保護(hù)和調(diào)節(jié),都建立在信號(hào)檢測準(zhǔn)確及時(shí)的基礎(chǔ)上,因此,保證信號(hào)及時(shí)而準(zhǔn)確地傳輸,是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。而在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中,信號(hào)往往會(huì)受到測量表計(jì)、線路以及干擾的影響,產(chǎn)生延時(shí)或滯后,因此,在DCS邏輯組態(tài)時(shí),對(duì)重要的保護(hù)信號(hào)最好加 1～2s的延時(shí),避免由于信號(hào)滯后而誤發(fā)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。對(duì)那些 1用 1備的設(shè)備(如凝結(jié)水泵、火檢風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)等重要輔機(jī))要特別考慮當(dāng)一臺(tái)跳閘時(shí),在另一臺(tái)啟動(dòng)過程中會(huì)短暫出現(xiàn) 2設(shè)備同時(shí)跳閘的狀態(tài),引起 MFT跳閘,因此,在 1用 1備設(shè)備邏輯組態(tài)時(shí),應(yīng)考慮備用設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間,適當(dāng)加以延時(shí),確保不會(huì)誤發(fā) MFT信號(hào),保證備用設(shè)備啟動(dòng)正常。

2.2.4 通過 DCS組態(tài),對(duì)其他常見問題的處理

(1)一些容易受到環(huán)境干擾的測量儀表(如超聲波液位計(jì)),在測量信號(hào)時(shí),其感測面容易受到水蒸氣或污染物的影響而引起信號(hào)劇烈跳變或死值,因此,在 DCS組態(tài)時(shí)應(yīng)對(duì)其測量品質(zhì)進(jìn)行分析判斷,當(dāng)品質(zhì)下降到一定程度時(shí),應(yīng)及時(shí)切除,以免造成運(yùn)行人員誤判或相關(guān)調(diào)節(jié)和保護(hù)誤動(dòng)。實(shí)際上,信號(hào)品質(zhì)判斷是 DCS解決機(jī)組保護(hù)誤動(dòng)的一個(gè)重要手段。

(2)DCS對(duì)報(bào)警信號(hào)的處理。應(yīng)采取聲、光 2種形式向運(yùn)行人員傳遞報(bào)警信號(hào)。在大唐渭河熱電廠調(diào)試過程中,出現(xiàn)了報(bào)警信號(hào)沒有聲音傳遞,只有光字牌顯示的情況,導(dǎo)致運(yùn)行人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)報(bào)警,最終造成一次風(fēng)機(jī)設(shè)備軸承燒壞的運(yùn)行事故。

(3)汽包水位測量修正。在很多火電機(jī)組調(diào)試過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)汽包水位幾個(gè)測點(diǎn)示值不一致的情況。汽包水位測量一般有多種方式,如平衡容器、電接點(diǎn)、雙色水位計(jì)等,經(jīng)常出現(xiàn)的問題是幾種測量方式顯示相差大,或同一種方式的測點(diǎn)之間存在誤差。出現(xiàn)這種情況的原因主要有:水位計(jì)本身的質(zhì)量問題;汽包安裝質(zhì)量或受熱膨脹不均,造成水平度超差;各個(gè)水位計(jì)安裝標(biāo)高誤差較大;環(huán)境溫度影響。這些狀況產(chǎn)生后很難就地解決。因此,對(duì)其中的平衡容器測量方式,可通過 DCS軟件功能逐點(diǎn)對(duì)誤差源進(jìn)行修正,確保顯示一致。

(4)燃燒器火煙檢測的邏輯處理?；鹧鏅z測功能的好壞是爐膛安全保護(hù)能否正常投入的關(guān)鍵。目前,燃燒器火焰檢測主要存在 3個(gè)方面的問題:一是“偷看”火焰現(xiàn)象;另一個(gè)是“漏看”火焰現(xiàn)象;再就是燃燒工況的變化使輸出信號(hào)不穩(wěn)定,時(shí)有時(shí)無。解決該問題應(yīng)從 2個(gè)方面著手:首先,應(yīng)對(duì)火焰檢測器進(jìn)行調(diào)整,包括位置及靈敏度的調(diào)整,使其處于最佳狀態(tài);其次,在 DCS邏輯組態(tài)時(shí),可以設(shè)計(jì)輔助邏輯進(jìn)行組合判斷,如為減少煤火焰檢測器的“偷看”現(xiàn)象,可在煤火檢信號(hào)的基礎(chǔ)上,“與”上給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào),作為最終的煤火檢信號(hào)。

3 提高可靠性的技術(shù)措施

3.1 加強(qiáng) DCS技術(shù)管理

DCS是高度集成的控制設(shè)備,為了確保其在運(yùn)行操作過程中穩(wěn)定可靠,減少故障隱患、消除保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng),在技術(shù)上應(yīng)加強(qiáng)管理。

(1)防止計(jì)算機(jī)病毒破壞。DCS是一個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng),一般不與外界(廠外)進(jìn)行連接,因此,防止病毒的主要措施是不要在系統(tǒng)上運(yùn)行來歷不明的軟件,嚴(yán)禁使用非 DCS軟件。

(2)在信號(hào)采集方面,同一信號(hào)有多個(gè)采集點(diǎn)的情況,應(yīng)盡量分散在 DPU的不同模件上,如主汽溫度、給水壓力、汽包水位、風(fēng)機(jī)軸溫、爐膛壓力信號(hào)等均可以按這種方法處理,這樣可以避免其中一個(gè)卡件故障時(shí),信號(hào)的監(jiān)視和控制不會(huì)影響。

(3)在做 DCS邏輯組態(tài)時(shí),為防止信號(hào)受到干擾或其他測量故障,建議分別對(duì)重要信號(hào)串聯(lián)品質(zhì)判斷邏輯,防止誤發(fā)信號(hào)對(duì)邏輯運(yùn)行造成干擾而引起機(jī)組跳閘。

(4)做好組態(tài)程序和相關(guān)數(shù)據(jù)的備份工作。在機(jī)組調(diào)試階段,每天都會(huì)對(duì)組態(tài)程序進(jìn)行修改、對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,所以,最好每天定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份,而在機(jī)組正常投運(yùn)后,由于邏輯已經(jīng)成熟,一般不會(huì)做太大改動(dòng),主要是要做好歷史數(shù)據(jù)的備份等工作,以方便系統(tǒng)故障后重建。

3.2 加強(qiáng)運(yùn)行管理

加強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行管理是 DCS管理的重要組成部分,應(yīng)從以下 4個(gè)方面加以實(shí)施:

(1)在運(yùn)行人員的管理上,要嚴(yán)格要求執(zhí)行操作程序及規(guī)程,并讓其對(duì)熱工保護(hù)的原理和邏輯有所了解,做到條理清楚,能隨時(shí)應(yīng)對(duì)緊急情況,防止事故發(fā)生。

(2)在機(jī)組啟動(dòng)前,要求運(yùn)行人員應(yīng)在熱工人員的指導(dǎo)下,對(duì)熱工主保護(hù)做動(dòng)態(tài)試驗(yàn),不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的回路,應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)。

(3)在運(yùn)行過程中,要經(jīng)常切換計(jì)算機(jī)畫面,從而了解機(jī)組各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

(4)自動(dòng)投入后,仍然要對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤,了解其調(diào)節(jié)特性,并對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)作出分析,如有問題應(yīng)及時(shí)切除;運(yùn)行人員還應(yīng)定期對(duì)備用設(shè)備進(jìn)行切換試驗(yàn),保證備用設(shè)備在需要時(shí)能正常投入。

3.3 加強(qiáng)相關(guān)人員的技術(shù)培訓(xùn)

目前,與 DCS相關(guān)的人員主要有 2組,一組是運(yùn)行人員,另一組是熱工維護(hù)人員。對(duì)運(yùn)行人員主要從操作方面進(jìn)行培訓(xùn)。首先,應(yīng)讓運(yùn)行人員充分熟悉畫面,熟悉操作方法,對(duì)重要的操作應(yīng)編制操作規(guī)程,供運(yùn)行人員培訓(xùn)和學(xué)習(xí)(如機(jī)組協(xié)調(diào)控制操作程序、汽輪機(jī)開機(jī)程序、鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)程序等),最好是在仿真機(jī)上做模擬操作試驗(yàn)后,再進(jìn)行實(shí)際操作。其次,應(yīng)充分征求運(yùn)行人員的意見,對(duì)畫面進(jìn)行組態(tài)優(yōu)化,以滿足方便操作的需求。對(duì)熱工維護(hù)人員的培訓(xùn)主要是從技術(shù)的角度來進(jìn)行,DCS是一個(gè)龐大的硬、軟件集成系統(tǒng),內(nèi)部功能眾多(如保護(hù)、自動(dòng)、順控、DEH等),一個(gè)人不可能對(duì)所有功能全部掌握。因此,應(yīng)采取分工合作、分組管理的形式,各組應(yīng)負(fù)責(zé)部分功能的學(xué)習(xí)和培訓(xùn),培訓(xùn)渠道可采取廠家培訓(xùn)或機(jī)組調(diào)試期的跟班培訓(xùn)、或直接參與調(diào)試工作等多種方式。

4 結(jié)束語

由于 DCS在火電廠具有十分重要的作用,對(duì)DCS的安裝、調(diào)試應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求,確保其可靠。只有這樣才有利于機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定,才能保證電網(wǎng)的供電安全。