李 磊

國(guó)家能源投資集團(tuán)寶雞第二發(fā)電有限責(zé)任公司

為提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，大型火電機(jī)組已經(jīng)全部采用分散控制系統(tǒng)（DCS）。DCS的安全穩(wěn)定性直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行，任何環(huán)節(jié)的故障都會(huì)對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，甚至造成機(jī)組跳閘、主設(shè)備損壞。通過長(zhǎng)期從事DCS維護(hù)以及參與新建機(jī)組DCS的安裝、調(diào)試和驗(yàn)收工作，對(duì)影響DCS安全穩(wěn)定性的因素有了更深刻的認(rèn)識(shí),通過不斷的積累和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，就如何減少DCS故障提出方法和措施。

1 冗余配置提高DCS安全可靠性

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，除了應(yīng)采用可靠性高、經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)的設(shè)備構(gòu)成系統(tǒng)外，為使系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備在故障狀態(tài)時(shí)仍能安全運(yùn)行，對(duì)這些設(shè)備必須采取冗余配置的方法。目前，控制系統(tǒng)的冗余配置通常采用若干同樣裝置來并聯(lián)運(yùn)行，只有當(dāng)系統(tǒng)所有裝置故障時(shí)系統(tǒng)才會(huì)停止工作。

1.1 網(wǎng)絡(luò)冗余配置

網(wǎng)絡(luò)冗余包含控制器網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)設(shè)備的冗余，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)其中一路通信故障，自動(dòng)由另一路網(wǎng)絡(luò)完全承擔(dān)所有通信任務(wù)，保證通信正常進(jìn)行。

1.2 控制器冗余配置

控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)采用1:1冗余工作方式，需軟件、硬件、通信協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)互檢和數(shù)據(jù)同步，互為冗余的兩個(gè)控制器應(yīng)保證軟、硬件的完全一致，當(dāng)工作中的控制器故障時(shí)，自動(dòng)將I/O總線及網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)交給冗余配置的控制器，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。

1.3 I/O通道冗余

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的重要模擬量及開關(guān)量信號(hào)，應(yīng)采用雙冗余或三冗余，冗余信號(hào)從取樣點(diǎn)到測(cè)量?jī)x表全程均應(yīng)互相獨(dú)立分開設(shè)置，并將采集到的信號(hào)配置在不同卡件上，避免因測(cè)點(diǎn)公用部分及一塊卡件的故障對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成影響，實(shí)現(xiàn)真正意義的冗余。

2 提高DCS抗干擾能力

2.1 可靠接地

接地系統(tǒng)為DCS提供公共信號(hào)參考點(diǎn)，消除電子噪聲干擾，保證系統(tǒng)順利工作。因此，完善、可靠的接地是DCS能安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻≤4Ω時(shí)，可不設(shè)置專用的DCS接地網(wǎng)，而是直接將廠區(qū)電氣接地網(wǎng)作為DCS系統(tǒng)的公共接地極（網(wǎng)）。接地極周圍15m內(nèi)無(wú)避雷的接入點(diǎn)，8m內(nèi)無(wú)30kW以上用電設(shè)備外殼的接入點(diǎn)。

2.2 邏輯設(shè)計(jì)

對(duì)于某些重要的單點(diǎn)溫度保護(hù)信號(hào)，在邏輯中設(shè)置速率保護(hù)功能，并與相鄰測(cè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行比較判斷，將由干擾信號(hào)引起的明顯不合理的溫度飛升在觸發(fā)跳閘條件前就將其剔除。

3 提高DCS可靠性外部因素

3.1 工程師站和電子間

DCS運(yùn)行時(shí)，工程師站、電子間環(huán)境溫度應(yīng)保持在15～28℃、相對(duì)濕度為40%～75%、溫度變化率不大于5℃/h、振動(dòng)小于0.5mm、含塵量小于0.3mg/m3[1]。工程師站、電子間應(yīng)設(shè)置電子門禁，安裝電子監(jiān)控設(shè)備，記錄人員出入時(shí)間。

3.2 檢修管理

機(jī)組停運(yùn)檢修期間，必須按照相關(guān)規(guī)程及檢修作業(yè)卡要求，對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查、試驗(yàn)。主要包括：冗余性能試驗(yàn)；負(fù)荷率測(cè)試；網(wǎng)絡(luò)及接口設(shè)備檢查；接地電阻測(cè)試；電源系統(tǒng)檢查；系統(tǒng)設(shè)備積灰清理。

3.3 邏輯組態(tài)

規(guī)范DCS組態(tài)作業(yè)，運(yùn)行中盡量不進(jìn)行重大組態(tài)修改?？刂葡到y(tǒng)的組態(tài)及參數(shù)修改，均應(yīng)經(jīng)過生產(chǎn)技術(shù)部門組織的論證，修改時(shí)履行審批授權(quán)及責(zé)任人制度，嚴(yán)格按照規(guī)定程序執(zhí)行，工作中實(shí)行監(jiān)護(hù)制度，對(duì)所做的修改在專用的記錄本上做好詳細(xì)備案。

3.4 病毒預(yù)防

禁止使用非本系統(tǒng)的軟件，未經(jīng)測(cè)試確認(rèn)的各種軟件禁止下載，必須有針對(duì)性的病毒預(yù)防措施。系統(tǒng)備份時(shí)優(yōu)先使用未使用過的空白光盤，使用移動(dòng)硬盤、U盤等應(yīng)保證專盤專用。DCS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的通信采取單項(xiàng)傳輸或加裝防火墻。

3.5備品儲(chǔ)備

對(duì)于易損、使用周期短的部件和關(guān)鍵部件有充足的備品。與DCS生產(chǎn)廠家及時(shí)溝通，了解硬件升級(jí)換代情況，購(gòu)買經(jīng)升級(jí)的更高可靠性的備品備件。

4 完善的DCS系統(tǒng)隱患排查制度和故障應(yīng)急處理預(yù)案

DCS系統(tǒng)軟、硬件設(shè)備雖然日趨成熟，但系統(tǒng)故障很難完全避免，為防患于未然，以及設(shè)備故障時(shí)能夠迅速、可靠組織故障處理，最大限度降低故障造成的影響，應(yīng)制定有實(shí)際操作性的隱患排查制度和應(yīng)急處置預(yù)案。

堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)方針，每日對(duì)DCS系統(tǒng)重點(diǎn)部位進(jìn)行全方位巡回檢查，并定期對(duì)電纜夾層、電子間風(fēng)道、電源系統(tǒng)等部位進(jìn)行檢查。對(duì)查出的問題及時(shí)登記，制定相應(yīng)措施消除不安全因素。對(duì)機(jī)組運(yùn)行中不能處理或處理不當(dāng)可能造成更嚴(yán)重后果的重大隱患，應(yīng)組織論證并制定有效的防范措施。

充分做好包括控制器故障、網(wǎng)絡(luò)通訊異常、部分或全部操作員站黑屏或死機(jī)的事故預(yù)想，出現(xiàn)問題時(shí)避免冒然行動(dòng)，根據(jù)應(yīng)急預(yù)案要求開展工作，配合運(yùn)行人員做好隔離措施和強(qiáng)制后，對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行檢修、更換。

5 結(jié)束語(yǔ)

提高DCS系統(tǒng)安全可靠性，應(yīng)從各個(gè)方面進(jìn)行全程管理。在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)于普遍性的問題已經(jīng)總結(jié)出了成熟的應(yīng)對(duì)措施和預(yù)防方法。但問題往往出在沒有意識(shí)到的環(huán)節(jié)，作為工程技術(shù)人員，我們有責(zé)任多分析、勤總結(jié)、學(xué)習(xí)其他單位的不安全事件，舉一反三，尋找隱藏在深處的安全隱患，并制定出針對(duì)性的措施加以改進(jìn)。