火力发电厂DCS常见故障及处理.pdf

火力发电厂 dcs 常见故障及处理 刘文丰 （湖南省电力公司试验研究院 湖南 长沙 410007） 【摘 要】 对火力发电厂 dcs 系统几种常见故障现象案例进行阐述， 简单分析故障原因， 提出解决措施与处理方法， 为电厂运行及热工技术人员提供帮助，对以后 dcs 系统调试和生产维护有一定参考意义。 【关键词】火力发电 dcs 故障处理 0 前言 分散控制系统（distributed control system, dcs）是以微处理器为核心，采用数据通信技术和 crt 技术，对生产过程进行集中操作管理和物理位置、控制功能分散，在现代火力发电行业得到广 泛应用。 实践证明，大型机组自动化技术不仅能减轻运行人员的劳动强度，更重要的是确保了机组安全、 稳定的运行。但是面对厂网分开、竞价上网、电力市场激烈竞争的新形势，追求经济效益将日益成 为发电企业的重要工作，如何进一步提高热控系统的安全性和可靠性、减少非计划停运变得非常重 要。本文从火电厂 dcs 系统出现的几种故障案例入手，对故障原因及处理方法进行了分析和探讨， 为电厂 dcs 系统调试和生产维护提供借鉴。 1 系统结构分析 分散控制系统是一个技术先进、功能全面、应用广泛、结构复杂的现代计算机控制系统。从系 统的物理构成角度分析，dcs 由硬件系统和软件系统构成：硬件系统包括构成系统的所有物理元器 件、应用模件、功能单元、设备和设施；软件系统包括操作系统、数据库系统、功能软件、工具软 件、系统管理软件等。 1.1 系统硬件 现场控制单元。用于过程控制，实现物理位置相对分散、控制功能相对分散的主要硬件设备。 多功能处理器。在一个控制单元中，配置数个以高性能处理器为核心，能进行多种过程控制运 算，并通过子总线和相关 i/o 模件连接的智能模件控制器。 人机系统接口。用于过程监视、操作、记录等功能，以及报警、数据处理、数据归档、数据交 换和通信等多项管理功能，并以通用计算机为基础的硬、软件有机结合的设备。 网络到计算机接口。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 系统工具。采用通用计算机和操作系统，以及完整的专用组态软件系统，为过程控制应用完成 软件组态、系统监视、系统维护等任务，并能够在线或离线工作的设备。 通信网络。用于系统通信，把现场控制单元、人机系统接口等硬件设备构成一个完整的分散控 制系统，并使分散的过程数据和管理数据成为整个系统的共同资源的硬、软件结构。 节点。通信网络中的硬件设备。 1.2 系统软件 功能码。是已固化在多功能处理器中的 rom 内，可供系统设计、组态时，完成过程控制、数 据采集的标准子程序，在系统工程工具内，它将存储在对象交换文件内。 功能块。是一种在多功能处理器中、非易失的 ram 存储空间内，用来描述控制策略的数据库。 组态软件包。用于给系统设备如现场控制站、人机系统接口等组态的专用软件。 通信接口软件。用来与其他第三方计算机或现场控制、数据采集设备进行通信的专用软件。 操作系统。根据系统要求可以使用不同的操作系统。 组态管理工具。包括组态文件管理器和组态文件结构项目树。 2 dcs 故障案例分析与处理 2.1 设备事故跳闸无首出 案例：某厂 2600mw 扩建工程 dcs 采用 abb 公司的 symphony 系统，1 号机组 b 凝泵事 故跳闸，操作员站控制画面显示无首出。 图 1 凝泵跳闸逻辑 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 图 2 凝泵首出逻辑 原因分析与处理： 通过现场检查及历史记录综合分析，基本排除电气跳闸及现场手动停泵的可能性，对控制组态 检查不排除逻辑动作。 检查凝泵控制组态，其跳闸逻辑方案页如图 1，首出逻辑方案页如图 2，方案页运算周期为 250ms。通过将凝泵切为试验位运行，模拟产生图 1 逻辑中跳闸凝泵 b 的条件 1，凝泵 b 在试验位 准确跳闸，但控制画面无首出。由图 1 可知，通过功能块 or- 2 去跳闸凝泵的块地址为 2509，而图 2 可知首出逻辑中各功能块地址均在 5300 以上。 初步分析认为逻辑页功能块地址设置不合理引起运 算时序混乱，导致去跳闸凝泵条件产生后（图 1 中）还未来得及去首出逻辑页（图 2）完成运算， 便已跳泵并复位跳闸条件 1。 通过将图 1 中 or- 2 功能块地址重新设置为 5609，取值大于图 2 中最大的 or- 1 功能块地址值 5346，重新编译下装组态，在试验位试验凝泵 b 各项跳闸条件，各跳闸首出均准确显示，问题得以 解决。 建议： 对需要人为设置功能块地址的 dcs 系统（如 symphony 系统等） ，需尽量按逻辑运算顺序依次 从小到大设置地址；对自动分配块地址的控制系统（如 macs 系统等） ，对逻辑页尽量按数据流自 动排序。 2.2 通信干扰引起设备误动 案例：某厂 2 号机组做电泵试验过程中引起 1 号机组正在运行的电泵误跳闸。 原因分析与处理： 该厂 dcs 采用 symphony 系统，检查历史驱势发现 1 号机组电泵跳闸首出中跳闸条件并未产 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 生，而逻辑中该跳闸条件采用 di/i 功能块从环网通讯而来，考虑到当时 2 号机组正在进行电泵保护 试验，怀疑该跳闸信号有可能从环网通讯而来。 重新从 2 号机组模拟产生该项保护条件， 1 号机组 dcs 工程师站在线监视发现该 di/i 功能确实 能采集到逻辑 true 信号。分析认为 di/i 功能块可用于不同环网间数据通讯，只有当环网间通讯断开 后才从环网内部收集数据。将 1 号机组电泵保护逻辑中 di/i 功能块换成只能在环网内部通讯用的 di/l 功能块后，重新试验发现能有效避免环网外信号，问题得以解决。 另外，实践发现 symphony 系统中用于控制单元间模拟量通信的 ai/b 功能块有数据丢失现象， 某些 dcs 的 soe 系统有误动现象。 建议： 在 dcs 组态中， 尽量避免使用通信范围过大的功能块， 对用于不同控制单元间通信用的功能块 应该在相同、相邻方案页中统一组态，便于及时发现问题；组态中，站间通信来的重要的开关量需 加延时块，模拟量应加保持块；尽量不用 soe 输入信号做主保护跳闸条件，不得已的情况应加延时 块；dcs 安装调试阶段，须确保接地系统严格按要求施工。 2.3 机组运行中 deh 阀门控制不稳 案例：某厂 2300mw 工程 1 号机组稳定运行过程中，出现一高调门大幅度抖动现象。 原因分析与处理： 该厂 dcs 系统采用和利时 macs 系统，deh 控制采用 foxboro 的 i/a series 系统，后在 停机状态下 deh 挂闸试验，模拟加入高调阀伺服信号，阀门均能稳定控制，初步排除 deh 伺服卡 件和伺服阀的问题。 根据设计要求：和利时 dcs 接地只采用了统一的接地铜排，而 foxboro 系统要求有独立的 系统接地和屏蔽地， 实际安装中将 foxboro 机柜的系统地和屏蔽地与和利时系统接地铜排全部接 在一起。 现将 foxboro 系统所有机柜的电源接地线及机柜壳与系统地汇流铜条连接， 系统地汇流铜条 与 dcs 电源柜来 220vac 电源地线连接在一起；同时把 deh 各机柜内屏蔽线（包括就地来伺服回 路、lvdt 回路屏蔽）与 deh 屏蔽地汇流铜条连接，屏蔽地汇流铜条与和利时系统接地铜排连接。 接地回路改线后，观察发现 deh 阀门抖动现象消失，问题得以解决。 建议： 不同 dcs 系统均须根据各自设计要求， 安装正确的接地系统； 对抗干扰要求较高的控制回路屏 蔽线（如转速、lvdt 等） ，必须保证有可靠的单端接地。 2.4 电气 ups 电源切换引起 dcs 工作站、控制站重启 案例：某厂 2600mw 工程 1 号机组进行电气 ups 电源切换试验，引起 dcs 系统各机柜控 制器初、工程师以及操作员站重启。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 原因分析与处理： 该厂 dcs 采用 symphony 系统，1 号机组 dcs 总电源两路输入，一路为 ups 电源，一路为 保安电源，电源回路原理如图 3。 图 3 dcs 电源原理图 由图 3 可知，两个互为备用的 ups 均为三路电源切换输出 220vac，再作为热工 dcs 总电源 的输入 1，从保安段来的 220vac 一路作为 dcs 总电源输入 2，dcs 总电源柜对输入 1 进行电源 分配至输出 1，对输入 2 进行电源分配至输出 2，即图 3 中输出 1 实际为 ups 电源，输出 2 实际为 保安电源；两路输出电源分别送往操作员站、工程师站及各过程控制单元（hcu）的分电源切换装 置做输入。 对分电源切换装置单独进行切换试验， 各工作站、 控制单元均未出现重启现象。 由于 symphony 系统各电源切换装置输出为两路输入的主电源，只有当主输入电源失去时，才切换至辅电源，当主 电源重新送电后再切回主电源输出；而辅电源失去时，切换装置不动作，输出主电源。 分析认为：各分电源切换装置的主电源（输出 1）为输入 1 即 ups 电源，辅电源（输出 2）为 输入 2 即保安段来电源。 当电气发生 ups 电源切换时， 分切换装置的主输入电源会短暂失电后又重 新供电，这样分切换装置会在未来得及切至辅电源的情况下又重新切回主电源工作（双倍的切换时 间） ，造成各工作站及控制单元失电时间过长而重启。 现将 dcs 各分电源切换装置输入的主辅工作电源对调，即电源输入改为保安电源做主电源、 ups 电源做辅电源。当电气 ups 电源切换时，dcs 各分电源切换装置不动作，问题得以解决。 建议： 对 dcs 各电源切换装置前的主电源采用保安电源，辅电源采用交流不间断电源（ups） ；对两 路输入均为 ups 电源或输入电源难以区分的，可将冗余配置的一半切换装置电源输入对调， 即一半 切换装置主电源为第一路输入电源（ups1） ，一半切换装置的主电源为第二路输入（ups2） ，将风 险减半。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 3 结语 通过对火电厂 dcs 调试、生产维护中出现的几种故障案例介绍、