馬先松

淺析熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性及常見(jiàn)故障處理

馬先松

機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修水平的直接影響。DCS系統(tǒng)隨著大型火電機(jī)組自動(dòng)化程度的逐漸提高變得越來(lái)越重要。而相應(yīng)的檢修規(guī)程隨著熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的快速發(fā)展也出現(xiàn)了新的內(nèi)容。通過(guò)對(duì)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性和常見(jiàn)故障處理辦法的分析，提出了希望各個(gè)電廠(chǎng)能夠足夠重視熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性，來(lái)保證DCS的可靠性和保證機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

火電機(jī)組；熱工自動(dòng)化；自動(dòng)化

在DCS系統(tǒng)對(duì)大型火電機(jī)組的作用越來(lái)越重要的現(xiàn)在，熱控人員的面前出現(xiàn)了一個(gè)重要的課題，那就是如何提高DCS系統(tǒng)的可靠性。DCS系統(tǒng)具有故障率低、可靠性高、操作性簡(jiǎn)單和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)讓它成為了應(yīng)用發(fā)展最快的控制核心和電廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程控制的核心，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性和DCS系統(tǒng)直接相關(guān)。分散控制系統(tǒng)隨著機(jī)組單機(jī)容量和熱工參數(shù)的不斷提高得到不斷的發(fā)展，在發(fā)展過(guò)程中不斷引入了新的通信方式、新的科學(xué)技術(shù)，在日益完善的DCS控制系統(tǒng)和越來(lái)越高的電廠(chǎng)自動(dòng)化水平面前，運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度被慢慢減輕，但是對(duì)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)是否能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更加嚴(yán)厲的要求。

1 熱工保護(hù)系統(tǒng)常見(jiàn)的故障分類(lèi)

1.1 DCS硬件故障

DCS硬件故障一共有四種情況。分別是機(jī)柜內(nèi)電源輸出發(fā)生了錯(cuò)誤，實(shí)際信號(hào)要求的類(lèi)型和硬件跳線(xiàn)不一致，硬件本身出現(xiàn)了一定程度的損害，終端匹配器未接、通信線(xiàn)接線(xiàn)方向錯(cuò)誤和撥碼開(kāi)關(guān)錯(cuò)誤，和模塊和底座接插不夠嚴(yán)密。這四個(gè)故障常常表現(xiàn)為兩個(gè)方面：①格式系統(tǒng)工作，但系統(tǒng)的輸出不能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、顯示的對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)值不夠正確；②加電后硬件板級(jí)出現(xiàn)故障，即指示燈顯示的狀態(tài)不太正常。

1.2 DCS軟件故障

在軟件升級(jí)修改后和系統(tǒng)投運(yùn)調(diào)試階段一般會(huì)出現(xiàn)軟件錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤是軟件本身造成。組態(tài)人員在進(jìn)行工作量大和應(yīng)用軟件程序復(fù)雜的工作時(shí)，他們的溝通難免出現(xiàn)漏洞，所以必須按照規(guī)定進(jìn)行軟件修改的工作，才能避免應(yīng)用軟件出現(xiàn)錯(cuò)誤。DCS系統(tǒng)軟件的故障一共有七種：設(shè)備不工作或者系統(tǒng)的輸出不能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信忙碌而引起系統(tǒng)管理混亂、對(duì)應(yīng)通道連接信號(hào)不匹配、主/從過(guò)程控制器組態(tài)信息不一致、一次元件更換后相關(guān)的變量參數(shù)設(shè)置不符合、計(jì)算機(jī)加電后硬件板故障、打印機(jī)不打印。

1.3 外部環(huán)境造成的DCS故障

這類(lèi)故障雖然時(shí)有發(fā)生，但是故障的數(shù)量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少[1]。主要是由于外部環(huán)境中存在的小動(dòng)物以及環(huán)境中的溫度、濕度、粉塵較高引起的。而也有一定數(shù)量是由于振動(dòng)引起的故障，這類(lèi)故障經(jīng)常是焊接口開(kāi)裂、儀表的接線(xiàn)不良、用于固定的螺絲釘發(fā)生松動(dòng)等。還有一類(lèi)故障是電廠(chǎng)器械的金屬外殼受到化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，這是由于電廠(chǎng)所處的環(huán)境比較特殊造成的。

1.4 系統(tǒng)內(nèi)干擾故障

DCS系統(tǒng)本身也會(huì)產(chǎn)生一些干擾信號(hào)，除了系統(tǒng)本身的干擾之外，外部環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生一些信號(hào)干擾。這種情況是因?yàn)樵陔娎|的鋪設(shè)時(shí)沒(méi)有把強(qiáng)電電纜和弱電電纜分開(kāi)，或者強(qiáng)電電纜和弱電電纜之間的距離和他們之間的電流電壓沒(méi)有形成正比。而不帶靜電手套去觸摸模塊也會(huì)造成一定的干擾信號(hào)。還有一種情況也會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，那就是隨意擺放從機(jī)架上拆下的卡件，而且沒(méi)有把這些卡件放在接地良好的防靜電氈上。

2 熱工保護(hù)系統(tǒng)常見(jiàn)故障應(yīng)采取的措施

熱力系統(tǒng)的每一個(gè)部件或者系統(tǒng)局部出現(xiàn)的故障都會(huì)造成熱工保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)，而出現(xiàn)跳機(jī)停爐的現(xiàn)象，導(dǎo)致最后出現(xiàn)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，這是因?yàn)闊崃ο到y(tǒng)覆蓋著熱力設(shè)備的所有參數(shù)，每個(gè)系統(tǒng)和系統(tǒng)之間都是相互制約的關(guān)系，一發(fā)而動(dòng)全身。所以提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性是每個(gè)熱控管理人員都應(yīng)該重視的問(wèn)題。

2.1 盡量采取冗余設(shè)計(jì)

現(xiàn)在過(guò)程控制站的電源和DPU的設(shè)計(jì)普遍是1：1的冗余設(shè)計(jì)。冗余設(shè)計(jì)也應(yīng)該在一些重要的熱工信號(hào)上進(jìn)行，進(jìn)行有效的監(jiān)控和判斷來(lái)自同一取樣的測(cè)試點(diǎn)信號(hào)，為了分散危險(xiǎn)，應(yīng)該用不同的卡件放置重要測(cè)點(diǎn)的測(cè)量通道，來(lái)提高它的可靠性。應(yīng)該用多點(diǎn)并相互獨(dú)立的方法對(duì)重要測(cè)點(diǎn)就地取樣孔進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 采用技術(shù)可靠和成熟的熱控元件

對(duì)熱控元件可靠性的要求進(jìn)行提高能夠提高熱控自動(dòng)化的程度，所以DCS系統(tǒng)整體的可靠性十分依賴(lài)可靠的熱控元件，熱控設(shè)備的投資也應(yīng)該根據(jù)熱控自動(dòng)化的要求不斷的增加，所以在熱控元件的使用上，在熱控設(shè)備投資足夠的情況下，一定要根據(jù)需要選擇的熱控元件的條件一定是品質(zhì)優(yōu)良和業(yè)績(jī)較好的，切忌不能為了節(jié)省投資而使用易損壞的熱控元件[2]，這樣DCS系統(tǒng)的可靠性和安全性得到保護(hù)以及DCS系統(tǒng)的整體可靠性都能得到提高。

2.3 保護(hù)邏輯組態(tài)進(jìn)行優(yōu)化

降低熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)、拒動(dòng)率和提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和安全性都需要優(yōu)化保護(hù)邏輯組態(tài)，優(yōu)化保護(hù)邏輯組態(tài)具有十分重要的意義。例如磨煤機(jī)經(jīng)常由于末次的施工問(wèn)題造成的管路積灰而造成風(fēng)混合風(fēng)量測(cè)量點(diǎn)發(fā)生跳變，并且經(jīng)常進(jìn)行跳磨煤機(jī)。后來(lái)進(jìn)行邏輯優(yōu)化風(fēng)混合風(fēng)壓力信號(hào)和風(fēng)混合風(fēng)量信號(hào)，這樣就能對(duì)誤動(dòng)進(jìn)行排除。

2.4 提高DCS硬件質(zhì)量和軟件的自我診斷能力為了提前預(yù)防和軟化故障，熱控工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)軟件和硬件的自我診斷能力的研制。

2.5 嚴(yán)格控制電子間的環(huán)境條件

熱控電子設(shè)備經(jīng)常受到振動(dòng)、灰塵、高濕度和高溫度的影響。為了延長(zhǎng)熱控設(shè)備的使用壽命，必須嚴(yán)格控制電子間的環(huán)境條件。

2.6 對(duì)熱控就地設(shè)備的工作環(huán)境條件進(jìn)行改善

如果能夠?qū)峥卦O(shè)備的工作環(huán)境進(jìn)行改良，就能最大可能的減少因?yàn)榄h(huán)境而導(dǎo)致熱控設(shè)備出現(xiàn)的故障和造成的損耗。[3]

2.7 加強(qiáng)技術(shù)的培訓(xùn)

加強(qiáng)對(duì)熱控人員和電廠(chǎng)工作人員的培訓(xùn)，能夠有效的使熱控相關(guān)人員的技術(shù)水平和處理故障的能力得到提高。

2.8 嚴(yán)格按照規(guī)定定期進(jìn)行維護(hù)

這個(gè)屬于預(yù)防的措施。對(duì)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)部件定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，這樣能夠?qū)υO(shè)備欲將出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)防，減小因?yàn)樵O(shè)備的損害而導(dǎo)致的損失，使每一個(gè)零件在每一天都是屬于良好的工作狀態(tài)。熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的管理人員要做好對(duì)熱工系統(tǒng)的日常維護(hù)和試驗(yàn)，保證設(shè)備的日常的正常運(yùn)行。在設(shè)備周期性的停機(jī)時(shí)，要對(duì)熱控自動(dòng)化的設(shè)備進(jìn)行徹底的檢查和維護(hù)，特別是對(duì)設(shè)備的保護(hù)系統(tǒng)，更要驚醒徹底嚴(yán)格的檢查調(diào)修，并進(jìn)行仔細(xì)的保護(hù)試驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

熱控系統(tǒng)的安全性和可靠性隨著電力實(shí)業(yè)和高新技術(shù)的快速發(fā)展變得越來(lái)越重要，雖然發(fā)電設(shè)備也漸漸向自動(dòng)化和智能化的道路走去，但是無(wú)論沒(méi)有哪個(gè)設(shè)備是能能做到絕對(duì)化的可靠的，即使是最先進(jìn)的設(shè)備，也是絕對(duì)的“有故障”[4]。而我們要做的不是把故障絕對(duì)性的消除，而是要及時(shí)的檢測(cè)出故障、預(yù)防故障和控制故障，從而避免故障進(jìn)一步的擴(kuò)大，這是熱控人員們最高的目標(biāo)追求。

[1]邵瑞.熱工保護(hù)系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理方法[J].大科技，2015（13）：60.

[2]孫長(zhǎng)生，朱北恒，王建強(qiáng)，等.提高熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的技術(shù)研究[C].2008電站熱工控制研討會(huì)暨自動(dòng)化信息化技術(shù)交流年會(huì)論文集.2008：231～236.

[3]徐文輝，李式利.提高熱工系統(tǒng)接地可靠性與抗干擾能力探討[C].第四屆長(zhǎng)三角科技論壇——長(zhǎng)三角電力科技分論壇論文集.2007：137～140.

[4]劉艷麗.談熱工自動(dòng)化控制在火電廠(chǎng)的應(yīng)用及發(fā)展[J].黑龍江科技信息，2012（30）：93.

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1004-7344（2016）28-0111-02

2016-9-19

馬先松（1989-），男，助理工程師，本科，研究方向?yàn)殡娏Α?/p>