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一、分散控制系統(tǒng)(DCS)概述
DCS具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機(jī)界面友好、安裝簡(jiǎn)單規(guī)范化、調(diào)試方便、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外電力、石油、化工、冶金、輕工等生產(chǎn)領(lǐng)域特別是大型發(fā)電機(jī)組有著較為廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的的品牌主要有：
(1)國(guó)外品牌：美國(guó)ABB、西屋、德國(guó)西門(mén)子、日本橫河、日立等；
(2)國(guó)內(nèi)：國(guó)電智深、和利時(shí)、新華等。
DCS的安全、可靠與否對(duì)于保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，若發(fā)生問(wèn)題將有可能造成機(jī)組設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞甚至人身安全事故。所以非常有必要分析DCS運(yùn)行中出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題，采取措施提高火電廠DCS的安全可靠性。
二、DCS在生產(chǎn)過(guò)程中的故障情況
每個(gè)廠家的DCS都有其各自的特點(diǎn)，因此其故障的現(xiàn)象分析和處理不盡相同，但歸納起來(lái)由DCS引起機(jī)組二類(lèi)及以上障礙可劃分為三大類(lèi)：
(1)系統(tǒng)本身問(wèn)題，包括設(shè)計(jì)安裝缺陷、軟硬件故障等。
(2)人為因素造成的故障，包括人員造成的誤操作，管理制度不完善及執(zhí)行環(huán)節(jié)落實(shí)。
(3)系統(tǒng)外部環(huán)境問(wèn)題造成DCS故障。如環(huán)境溫度過(guò)高、濕度過(guò)高或過(guò)低、粉塵、振動(dòng)以及小動(dòng)物等因素造成異常。
2.1 DCS本身問(wèn)題故障實(shí)例
此類(lèi)故障在生產(chǎn)過(guò)程中較為常見(jiàn)，主要包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝缺陷，控制器(DPU或CPU)的死機(jī)、脫網(wǎng)等故障，操作員站黑屏，網(wǎng)絡(luò)通訊堵塞，軟件存在缺陷，系統(tǒng)配置較低，與其他系統(tǒng)及設(shè)備接口存在問(wèn)題等。
2.1.1 電源及接地問(wèn)題：
(1)某電廠DCS電源系統(tǒng)采用的是ABB公司Symphony III型電源，但基建時(shí)仍按照II型電源的接地方式進(jìn)行機(jī)柜安裝，與III型電源接地技術(shù)要求差異很大。機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)發(fā)生多次DCS模件故障、信號(hào)跳變、硬件燒壞的情況，疑與接地系統(tǒng)有關(guān)。同樣，某電廠在基建期間DCS接地網(wǎng)設(shè)計(jì)制作安裝存在問(wèn)題，DCS系統(tǒng)運(yùn)行后所有熱電阻熱電偶溫度測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)周期波動(dòng)。
(2)某廠因電源連線松動(dòng)而導(dǎo)致汽機(jī)側(cè)控制系統(tǒng)失效。
經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：DCS沒(méi)有良好的接地系統(tǒng)和合理的電纜屏蔽，不僅系統(tǒng)干擾大，控制系統(tǒng)易誤發(fā)信號(hào)，還易使模件損壞。可見(jiàn)，UPS電源、控制系統(tǒng)接地等存在問(wèn)題將給電廠投產(chǎn)后DCS的安全穩(wěn)定運(yùn)行留下極大隱患。因此，DCS系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)一定要有可靠的后備手段，負(fù)荷配置要合理并有一定余量；DCS的系統(tǒng)接地必須嚴(yán)格遵守制造廠技術(shù)要求(如制造廠無(wú)特殊說(shuō)明應(yīng)按照DLT774規(guī)定執(zhí)行)，所有進(jìn)入DSC系統(tǒng)控制信號(hào)的電纜必須采用質(zhì)量合格的屏蔽電纜，并要同動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)且有良好的單端接地。
2.1.2 系統(tǒng)配置問(wèn)題：
(1)浙江某電廠DCS(T-ME/XP系統(tǒng))頻繁故障和死機(jī)造成機(jī)組停運(yùn)事故。7、8機(jī)組(2*330MW)，從1997年2月試生產(chǎn)至5月，兩臺(tái)機(jī)組共發(fā)生22次DCS系統(tǒng)故障和死機(jī)，造成機(jī)組不正常跳閘8次。之后又多次發(fā)生操作畫(huà)面故障(8號(hào)機(jī)組有兩次發(fā)生全部6臺(tái)操作站“黑屏”)，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全。經(jīng)分析認(rèn)為其DCS系統(tǒng)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：(1)DCS工程設(shè)計(jì)在性能計(jì)算軟件、開(kāi)關(guān)量冗余配置上存在問(wèn)題。(2)硬件配置不匹配(其中包括T-ME和T-XP兩種系統(tǒng)的匹配和通信問(wèn)題)。(3)個(gè)別硬件設(shè)計(jì)不完善。(4)進(jìn)一步分析，關(guān)鍵的CS275(下層T-ME)通訊總線負(fù)荷率過(guò)高出現(xiàn)“瓶頸”問(wèn)題現(xiàn)象。而歐洲T-ME/XP系統(tǒng)用戶(hù)在配置合理的前提下，T-ME/XP系統(tǒng)使用情況基本良好。
(2)某電廠在200MW機(jī)組的熱控系統(tǒng)自動(dòng)化改造上使用的DCS，由于系統(tǒng)配置的負(fù)荷率計(jì)算不準(zhǔn)且為了減少投資，技術(shù)指標(biāo)均接近允許極限，加之該系統(tǒng)有運(yùn)行時(shí)中間虛擬I/O點(diǎn)量大的特點(diǎn)，所以在改造后期調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)別控制器的負(fù)荷率竟超過(guò)了90%，個(gè)別軟手操操作響應(yīng)竟接近1min，根本無(wú)法使用，后經(jīng)過(guò)大幅度調(diào)整(系統(tǒng)重新增加配置)，才解決了這個(gè)問(wèn)題。
(3)東北某600MW機(jī)組，由于招標(biāo)技術(shù)規(guī)范對(duì)I/O通道隔離性質(zhì)表述不到位，因此DCS廠家做的配置很低，結(jié)果在調(diào)試時(shí)燒損了大量的I/O板，后來(lái)改變了隔離方式和更改換了硬件，電廠又花費(fèi)了許多資金，也抵消了當(dāng)初的招標(biāo)價(jià)格優(yōu)勢(shì)。此外，電纜的質(zhì)量與屏蔽問(wèn)題也必須高度重視，重要信號(hào)及控制應(yīng)使用計(jì)算機(jī)專(zhuān)用屏蔽電纜，許多改造工程正是由于電纜的問(wèn)題導(dǎo)致電纜不得不重新敷設(shè)，影響了工期。
(4)某電廠300MW機(jī)組新華XDPS-400系統(tǒng)工程師站頻繁死機(jī)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行程序較多：多個(gè)虛擬DPU、歷史數(shù)據(jù)記錄、性能計(jì)算、報(bào)表等。把歷史數(shù)據(jù)分配至別的人機(jī)接口站問(wèn)題解決。
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