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        OVATION DCS系統(tǒng)控制器離線故障分析及處理

        2021-07-20 04:42:12馬俊龍閆超
        機(jī)電信息 2021年18期
        關(guān)鍵詞:終端

        馬俊龍 閆超

        摘 要:對一起OVATION DCS系統(tǒng)控制器柜內(nèi)更換電源模塊引起控制器離線的故障進(jìn)行分析,針對可能原因逐一排查,確定了控制柜卡件支線終端故障是其根本原因,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施及建議,確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

        關(guān)鍵詞:DCS;控制器離線;終端

        0? ? 引言

        廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司一期2×1 000 MW國產(chǎn)超超臨界機(jī)組,其控制系統(tǒng)(DCS)采用艾默生過程控制有限公司的OVATION系統(tǒng),版本為3.2,通過計算機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備構(gòu)成工控系統(tǒng),用于發(fā)電廠單元機(jī)組生產(chǎn)過程中設(shè)備的集中管理和分散控制。平海發(fā)電廠1、2號機(jī)組DCS系統(tǒng)采用核心交換機(jī)實現(xiàn)機(jī)組的多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),實現(xiàn)兩臺機(jī)組之間的數(shù)據(jù)交換。2號機(jī)組DCS系統(tǒng)由7臺操作員站、1臺數(shù)據(jù)服務(wù)器、1臺OPC站、2臺歷史站、29對控制器及系統(tǒng)平臺軟件等組成。OVATION系統(tǒng)在使用中故障率低,受到國內(nèi)電廠好評,其在運(yùn)行中也會出現(xiàn)各種故障,但一般都較容易解決[1-5]。

        在平海發(fā)電廠機(jī)組運(yùn)行過程中,系統(tǒng)曾出過一個其他機(jī)組未出現(xiàn)過的疑難故障,具體為8號控制器柜內(nèi)冗余電源模塊多次發(fā)故障報警信號,報警時長持續(xù)2 s。在停機(jī)更換故障電源模塊時,新?lián)Q電源模塊電源線插上,8號控制器柜一對冗余控制器同時離線,控制器停止運(yùn)行;重啟控制后,控制器又運(yùn)行正常;重新插上電源線時,故障復(fù)現(xiàn)。后經(jīng)逐步排查,確定了故障原因,可為同類型故障處理提供參考。

        1? ? 事件經(jīng)過及處理過程

        2號機(jī)組DCS系統(tǒng)已投產(chǎn)運(yùn)行10年。2017年2月,2號機(jī)組DCS系統(tǒng)多次報電源模塊故障。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn),報警電源模塊為8號控制器柜內(nèi)輔電源模塊。按照調(diào)度安排,機(jī)組即將調(diào)停,經(jīng)過討論決定機(jī)組停運(yùn)后更換故障電源模塊。機(jī)組調(diào)停后,開票更換此故障電源模塊。拔出故障電源與電源分配板的電源插頭,拆除故障電源模塊,更換新的電源模塊。當(dāng)電源分配板的電源插頭插上電源模塊時,8號控制器柜主輔控制器同時離線、DCS系統(tǒng)畫面控制器狀態(tài)圖中主控制器和輔控制器變顏色,同時主輔控制器均報“Drop Off Highway”報警,控制器Error log信息為:t1:IO Library: device number 0.device type io. device state。重新啟動控制器CTRL8和CTRL58,控制狀態(tài)指示燈顯示正常,控制器運(yùn)行正常。進(jìn)一步試驗發(fā)現(xiàn),相同的異?,F(xiàn)象在主電源模塊更換時也同樣存在,當(dāng)電源線插入電源模塊時,控制器離線。通過更換電源模塊、電源分配板和電源線、控制器、卡件底板、支線終端,確定原因為支線終端1故障,更換終端1后故障現(xiàn)象消失。

        2? ? 原因分析及處理

        復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象時,發(fā)現(xiàn)只有在電源分配板電源線插入電源模塊瞬間,控制器才會出現(xiàn)離線故障。通過排查電源模塊、電源分配板、電源線、控制器、卡件底板、支線終端,確定了故障原因,更換故障模件后系統(tǒng)恢復(fù)正常。

        2.1? ? 控制器系統(tǒng)電源分配供電原理

        OVATION系統(tǒng)的供電系統(tǒng)由兩路冗余的AC/DC供電,通過冗余的二極管切換電源,可以為每一個控制器、每一個I/O線路分別提供電源??刂乒駜?nèi)有兩個功率相同的電源模塊和一個電源分配模塊。機(jī)柜電源分配圖如圖1所示。

        2.2? ? 更換輔電源模塊

        由于是電源線插入電源模塊時發(fā)生故障,首先需要排除更換的電源模塊有故障。重新更換新的電源模塊,進(jìn)行相同操作時,在電源線插入新電源模塊瞬間,主輔控制器同時離線,DCS畫面報相同故障現(xiàn)象。將此電源模塊更換到其他控制器上,均沒有出現(xiàn)故障,控制器運(yùn)行狀態(tài)正常。即判斷電源模塊本身沒有故障,引起控制器離線的原因存在于機(jī)柜內(nèi),與新更換的電源模塊無關(guān)。

        2.3? ? 更換電源分配板和輔電源模塊連接的電源線

        排除了電源模塊故障,接著排查電源分配板和電源線。更換電源分配板,當(dāng)電源線插入新?lián)Q電源模塊時,控制器離線同時報警。更換電源線再次試驗,依然是同樣故障。排查到這里,大家感到這個故障很隱蔽,不可思議。從電源分配供電原理圖中可知,與電源模塊直接相關(guān)的就是電源線和電源分配板,這些都未發(fā)現(xiàn)異常。對照原理圖,對整個控制柜內(nèi)的設(shè)備逐一進(jìn)行檢查排除。

        2.4? ? 更換支線終端

        整個控制柜內(nèi)設(shè)備基本排查完畢。電壓終端是DCS系統(tǒng)特有模件,用來判斷支線的開始或結(jié)束。逐一更換終端1~4,做同樣的試驗,發(fā)現(xiàn)只有更換終端1時,不出現(xiàn)同樣故障。至此可以判斷,控制器離線故障的原因為終端1內(nèi)部故障。為了安全起見,同樣更換了終端2~4。

        2.5? ? 更換DPU底板、控制器、ROP板、卡件背板

        為了找出問題所在,逐一排查整個控制柜內(nèi)所有設(shè)備。按照試驗方法,逐一更換DPU底板、控制器、ROP板、卡件背板,插上電源線做重復(fù)試驗,故障現(xiàn)象依然存在。分支上輸出輔助電源,但是測量基座上A17、A18接線端子的對地電壓可以發(fā)現(xiàn),正端對地電壓不到24 V,負(fù)端對地有電壓,運(yùn)行時把分支負(fù)載端直接接地。

        2.6? ? 停機(jī)排查處理措施

        (1)檢查接地銅排上的固定螺絲是否擰緊。

        (2)檢查電源分配板P11的插頭上的接地短接線(2口到5口)是否正確。

        (3)控制器檢查:

        1)接通電源前檢查控制器卡座的連接情況,若發(fā)現(xiàn)連接不良,則重新固定連接;同時查看網(wǎng)線的連接情況。

        2)由于控制器與卡槽之間有縫隙,控制器卡件可能因插入而出現(xiàn)弧度,這種形變會造成控制器與卡槽之間接觸不良,如果長期運(yùn)行會引起卡件故障。正確處理辦法是擰松控制器機(jī)箱左右側(cè)各枚螺釘,同時調(diào)節(jié)好卡槽的間隙,確保插入后不變形。

        3)調(diào)整控制器電源插卡與PCRL(PCRR)卡的位置并固定,保證控制器箱開關(guān)門不會引起控制器的開關(guān)。

        (4)檢查基座導(dǎo)軌和控制器柜背板之間的連接是否良好,在檢查到基座導(dǎo)軌與背板之間的連接時,發(fā)現(xiàn)連接不良。

        圖2為機(jī)柜接地連接圖。為了防止設(shè)備部件被過電壓,柜內(nèi)非電流承載金屬部件都必須連接到一個保護(hù)接地。此外,不必要的干擾電可以通過使用環(huán)形基準(zhǔn)而減少。

        接地原則:不允許通過非OVATION的設(shè)備接地。不要將OVATION中EMC的接地點接到用于高壓設(shè)備的點。

        群機(jī)柜(EMC)連接的原則:在EMC成組接地連接時設(shè)立中心機(jī)柜(最多連接柜不超過4個機(jī)柜),連接時用不小于4AWG電纜,將設(shè)計在機(jī)柜底部的專用螺釘連接,從機(jī)柜到接地點阻抗最好不大于1 Ω。組群中所有機(jī)柜的不大于4AWG的電纜連接在一起。接地點機(jī)柜中最遠(yuǎn)地方的接地電纜總長要小于15.24 m(50 ft)。最小電位接地時選擇與EMC接地點電位相同的地點接地AC機(jī)柜組。再通過將AC安全分布連接,同時避免在一個中間負(fù)載中心連接到大地的方法,從而最小化接地電位,連接電源分配板上的PGND。

        3? ? 結(jié)語

        至此可以判斷故障為輔助電源的負(fù)載端接地不良,導(dǎo)致更換電源模塊時,控制器離線。此故障隱蔽,較難發(fā)現(xiàn)。針對該情況咨詢了其他單位和廠家,未發(fā)現(xiàn)同樣故障。為保障機(jī)組安全運(yùn)行,消除此類隱患,計劃停機(jī)對系統(tǒng)所有基座與導(dǎo)軌之間的連接進(jìn)行排查,以保障機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 上海西屋控制系統(tǒng)有限公司.OVATION系統(tǒng)硬件培訓(xùn)手冊[Z],2005.

        [2] 王峪梅.OVATION系統(tǒng)運(yùn)行典型故障及處理方法[J].電子科技,2011,24(10):132-135.

        [3] 高巨賢.Ovation系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障判斷及案例分析[J].自動化應(yīng)用,2017(11):86-88.

        [4] 王志偉.Ovation系統(tǒng)調(diào)試階段常見硬件故障診斷分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(34):102.

        [5] 邵程安,郭勇.提高OVATION控制系統(tǒng)維護(hù)可靠性的分析與預(yù)控措施[J].浙江電力,2019,38(8):110-114.

        收稿日期:2021-03-29

        作者簡介:馬俊龍(1988—),男,湖北荊門人,工程師,從事火電廠熱工控制及優(yōu)化工作。

        閆超(1983—),男,湖北棗陽人,工程師,從事火電廠熱工控制及優(yōu)化工作。

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