于朝暉，任素龍，趙偉華，溫志勇

(1.河北省電力研究院，石家莊 050021；2.河北衡豐發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 衡水 053000)

目前，火電機(jī)組大多為單元機(jī)組運(yùn)行方式，控制系統(tǒng)大部分采用DCS系統(tǒng)。河北馬頭發(fā)電有限責(zé)任公司新建的2臺(tái)300 MW機(jī)組采用國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)，在調(diào)試過程中，DCS系統(tǒng)在硬件和軟件上暴露出了控制器主輔切換故障、模件輸出故障、站間網(wǎng)絡(luò)變量通信故障、系統(tǒng)強(qiáng)制功能不完善、控制站初始化下裝等問題，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 硬件故障

DCS系統(tǒng)硬件產(chǎn)生故障的原因主要為：元器件質(zhì)量存在問題、周圍環(huán)境不滿足要求、元器件調(diào)整不當(dāng)、接線錯(cuò)誤導(dǎo)致引入不正常電壓、接線工人違規(guī)帶電作業(yè)等[1]。

1.1 主輔處理器切換故障

1.1.1 故障現(xiàn)象

該廠DCS系統(tǒng)單元機(jī)組控制網(wǎng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)、電氣控制系統(tǒng)(ECS)，這些控制系統(tǒng)是在10號(hào)站至32號(hào)站實(shí)現(xiàn)的。在DCS系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，由于環(huán)境溫度高，10號(hào)站主處理器(DPU)自動(dòng)切換到輔DPU的時(shí)間過長(zhǎng)，大約在20 s內(nèi)主、輔DPU均無(wú)法正常工作，從而誤發(fā)主燃料跳閘(MFT)信號(hào)，引起機(jī)組非正常停機(jī)。

1.1.2 原因分析

雖然在靜態(tài)時(shí)成功地完成了主、輔DPU切換試驗(yàn)，但由于現(xiàn)場(chǎng)情況比較復(fù)雜，如DPU負(fù)荷運(yùn)算率高、電子間環(huán)境溫度不滿足要求等，這些因素均可能影響DPU的正常切換，引發(fā)系統(tǒng)紊亂、通信故障等問題[2]。

1.1.3 預(yù)防措施

a. 加強(qiáng)對(duì)DPU負(fù)荷率和電子間溫度的監(jiān)視。

b. 加強(qiáng)控制器的巡視工作，做好DPU工作記錄，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理。

c. 確保硬件運(yùn)行環(huán)境符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和制造廠家的規(guī)定。

1.2 模塊輸出故障

1.2.1 故障現(xiàn)象

在進(jìn)入整套試運(yùn)行前，機(jī)組發(fā)生非正常跳閘，監(jiān)視器顯示MFT的首發(fā)信號(hào)是一次風(fēng)機(jī)均停信號(hào)，但通過對(duì)相關(guān)參數(shù)的曲線圖進(jìn)行分析和查看事故順序記錄(SOE)，發(fā)現(xiàn)MFT動(dòng)作信號(hào)比一次風(fēng)機(jī)均停信號(hào)先發(fā)出，即發(fā)生MFT動(dòng)作以后才引起一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)。進(jìn)一步檢查引起MFT動(dòng)作的條件，沒有發(fā)現(xiàn)任何觸發(fā)MFT動(dòng)作的條件，即一次風(fēng)機(jī)均停信號(hào)不是MFT的首發(fā)信號(hào)。MFT的首發(fā)信號(hào)是通過一個(gè)“或”模塊實(shí)現(xiàn)的，該模塊的所有輸入端為0時(shí)，卻輸出了1，導(dǎo)致誤發(fā)了MFT動(dòng)作信號(hào)。

1.2.2 原因分析

由于該廠DCS系統(tǒng)抗干擾能力較差，若“或”模塊有很多輸入信號(hào)時(shí)，如果有干擾信號(hào)，可能出現(xiàn)誤發(fā)信號(hào)現(xiàn)象，所以在組態(tài)過程中盡量避免一個(gè)“或”模塊有太多輸入信號(hào)的情況。此外，工作人員在電子間使用大功率無(wú)線電通信設(shè)備，由于距離機(jī)柜太近，干擾信號(hào)較強(qiáng)，可能引起模件誤發(fā)MFT信號(hào)。

1.2.3 預(yù)防措施

a. 在組態(tài)時(shí)，當(dāng)“與”模塊或者“或”模塊有較多輸入信號(hào)時(shí)，用多個(gè)模塊組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，避免出現(xiàn)一個(gè)模塊有太多的輸入。

b. 電子間、工程師站等重點(diǎn)場(chǎng)所，禁止使用無(wú)線電通信設(shè)備；平時(shí)應(yīng)確保機(jī)柜柜門處于關(guān)閉狀態(tài)，防止干擾源對(duì)DCS和DEH模件的影響；機(jī)組運(yùn)行期間，在打開機(jī)柜時(shí)應(yīng)避免使用手機(jī)、對(duì)講機(jī)等無(wú)線電通信設(shè)備。

c. 增強(qiáng)DCS系統(tǒng)的抗干擾能力。

2 軟件故障

軟件故障是由軟件本身缺陷引起的，一般出現(xiàn)在系統(tǒng)投運(yùn)調(diào)試階段。由于應(yīng)用軟件程序比較復(fù)雜，工作量大，組態(tài)人員交叉作業(yè)，因此應(yīng)用軟件可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。任何修改邏輯的工作必須按規(guī)定進(jìn)行，同時(shí)，修改工作應(yīng)有完善的備份，一旦發(fā)生系統(tǒng)故障或者數(shù)據(jù)庫(kù)丟失，可用備份文件及時(shí)恢復(fù)。

2.1 站間網(wǎng)絡(luò)變量通信故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

11號(hào)站點(diǎn)DM11TO20Y05(A層給粉機(jī)自動(dòng)信號(hào))為網(wǎng)絡(luò)變量，該變量在20號(hào)站中是A層給粉機(jī)投入自動(dòng)的輸入信號(hào)。在調(diào)試期間，11號(hào)站DM11TO20Y05為1，20號(hào)站DM11TO20Y05為0，導(dǎo)致A層給粉機(jī)不能投入自動(dòng)，一直為強(qiáng)制手動(dòng)的工作方式；32號(hào)站A循環(huán)水泵液控蝶閥開至15°信號(hào)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量，在順序啟動(dòng)A循環(huán)水泵時(shí)，當(dāng)A循環(huán)水泵液控蝶閥開至15°時(shí)，32號(hào)站A循環(huán)水泵液控蝶閥開至15°信號(hào)將由0變?yōu)?。但29號(hào)站的A循環(huán)水泵液控蝶閥開至15°信號(hào)一直為0，即29號(hào)站接收不到A循環(huán)水泵液控蝶閥開至15°的信號(hào)，導(dǎo)致順序啟動(dòng)失敗。

2.1.2 原因分析

該機(jī)組DCS系統(tǒng)各控制站間的通信是通過建立網(wǎng)絡(luò)變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于網(wǎng)絡(luò)變量的建立過程比較繁瑣，容易出現(xiàn)順序不一致、資源描述不一致的情況，使這種通信方式容易出現(xiàn)故障。由于11號(hào)站和20站對(duì)網(wǎng)絡(luò)變量DM11TO20Y05的資源描述不一致，造成A層給粉機(jī)不能投入自動(dòng)工作方式。由于29號(hào)站和32號(hào)站的網(wǎng)絡(luò)變量DM11TO20Y05定義的順序不一致，造成A循環(huán)水泵不能順序啟動(dòng)。

2.1.3 預(yù)防措施

a. 對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)變量進(jìn)行全面檢查，確保站與站間網(wǎng)絡(luò)變量的資源描述、定義順序、屬性保持一致；

b. 在系統(tǒng)組態(tài)時(shí)，盡可能避免使用網(wǎng)絡(luò)變量；

c. 完善DCS系統(tǒng)的功能，提高國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 系統(tǒng)強(qiáng)制功能不完善

2.2.1 故障現(xiàn)象

在DCS系統(tǒng)調(diào)試過程中，為滿足某些條件，通常需要強(qiáng)制使某個(gè)變量滿足條件，如果強(qiáng)制沒有釋放就關(guān)閉了這個(gè)站的邏輯，當(dāng)再次打開該站邏輯時(shí)，不能顯示這個(gè)變量為強(qiáng)制狀態(tài)。若沒有強(qiáng)制記錄，將無(wú)法確定本站是否有強(qiáng)制變量，也就不能按照需要釋放被強(qiáng)制的變量，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)隱患。此外，當(dāng)強(qiáng)制某站的網(wǎng)絡(luò)變量時(shí)，另一個(gè)站的網(wǎng)絡(luò)變量不會(huì)被強(qiáng)制，導(dǎo)致同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量在2個(gè)站的值不一致，該網(wǎng)絡(luò)變量釋放強(qiáng)制后也不能回復(fù)到強(qiáng)制前的值。

2.2.2 原因分析

上述問題是由于DCS系統(tǒng)功能不完善造成的，需要進(jìn)一步完善DCS系統(tǒng)的功能，使其具有查詢強(qiáng)制變量的功能。

2.2.3 預(yù)防措施

a. 完善DCS系統(tǒng)的強(qiáng)制功能。

b. 在調(diào)試過程中，調(diào)試人員需要做好詳細(xì)的強(qiáng)制記錄，養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣。

2.3 控制站初始化下裝問題

2.3.1 故障現(xiàn)象

在新建機(jī)組調(diào)試時(shí)，通過一個(gè)工程師站和一個(gè)操作員站對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和邏輯修改。在工程師站或者操作員站登陸20號(hào)站時(shí)，系統(tǒng)提示是否進(jìn)行初始化下裝，如果點(diǎn)擊“是”就會(huì)導(dǎo)致該站所有組態(tài)被刪除，組態(tài)將恢復(fù)到最初原始狀態(tài)。

2.3.2 原因分析

通過分析發(fā)現(xiàn)在修改邏輯或組態(tài)時(shí)，20號(hào)站同時(shí)在工程師站和操作員站上修改過邏輯，但由于工程師站或者操作員站修改完邏輯后沒有重新編譯下裝，導(dǎo)致編譯后的邏輯與編譯前不一致，這種情況下如果登錄20號(hào)站，就會(huì)出現(xiàn)初始化下裝問題。

2.3.3 預(yù)防措施

a. 可規(guī)定工程師站用來(lái)作鍋爐相關(guān)邏輯的修改和調(diào)試工作；操作員站用來(lái)作汽輪機(jī)相關(guān)邏輯的修改和調(diào)試工作。

b. 完善DCS系統(tǒng)功能，使系統(tǒng)具有當(dāng)用戶打開某站的邏輯進(jìn)行修改時(shí)，其他用戶只能以只讀的方式查看該站邏輯的功能。

c. 對(duì)DCS控制邏輯作任何修改，都要有詳細(xì)的文字記錄。在對(duì)DCS邏輯修改工作前，必須檢查記錄，確認(rèn)修改記錄與當(dāng)前邏輯完全一致后方可進(jìn)行修改[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

DCS系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提高了火電廠的自動(dòng)化控制水平。由于DCS系統(tǒng)是龐大和復(fù)雜的系統(tǒng)，在調(diào)試中不可避免地會(huì)發(fā)生硬件或軟件上的故障。對(duì)于DCS系統(tǒng)多次出現(xiàn)的故障，需要進(jìn)行深入的分析和研究，提出有效的預(yù)防措施，完善DCS系統(tǒng)的功能，使其更好地為電力生產(chǎn)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱北恒，孫長(zhǎng)生，龔 皓．火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)試驗(yàn)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2005．

[2] 吳 海，杜博學(xué).分散控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信改進(jìn)[J].電力科學(xué)與工程, 2008,24(9): 70-72.

[3] 劉映紅，韓 放，耿慶芝.DCS系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)分析報(bào)告[J].熱電技術(shù)，2006(1)：32-33