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. 降低热工控制系统故障的尝试. 牛树森. 山东省潍坊市高新技术开发区 邮编：261204 摘 要：本文简要介绍了华电潍坊发电有限公司2670mw机组在防止热控设备系统误动、杜绝热控设备系统误动 等方面进行的有益尝试， 并针对abb- baileiy公司的symphony控制系统的特点， 初步公司总结了在确保控制系统 的安全稳定等方面所做的部分工作，主要包括电源管理、硬件维护以及逻辑设计优化和执行机构安全设置等。 关键词：品质检测 默认设置 串联电源 地址开关 单点保护 逻辑优化 可靠性 1 系统概述 华电潍坊发电有限公司2670mw机组分别于2006年10月和2007年11月投产发电， 锅炉、 汽轮 机、发电机均由上海电气集团生产，其中锅炉设计为单炉膛、四角切向燃烧、一次再热、平衡通风、 露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型锅炉，配备6台双进双出磨煤机制粉系统，型号为 sg- 2102/25.4- m954。汽轮机采用复合变压运行方式，具有八级非调整回热抽汽，超临界、单轴、 三缸、四排汽、中间再热、凝汽式汽轮机，型号为：n670- 24.2/566/566。 dcs&deh系统均选用北京abb- bailey控制有限公司的symphony控制系统。 我们针对机组运 行过程中暴露的故障缺陷进行了认真分析研究，为从根本上提高控制系统的可靠性，采取了一系 列优化完善措施，运行实践证明还是行之有效的。 2 运行过程中暴露的主要缺陷 华电潍坊发电有限公司2670mw机组热控系统设备商业运行过程中暴露出的威胁到机组或主 要控制系统的缺陷主要有以下几个方面：一是现场测量设备故障，二是执行机构故障，危害最大、 最难以预控的当数dcs控制系统故障。本文只对关系到dcs控制系统逻辑优化的现场测量设备故障 进行分析，不讨论测量仪表的显示报警等功能；只考虑影响dcs控制系统安全稳定的执行机构调试 要求和必须的安全设置；简要分析针对symphony控制系统的软硬件维护和热控逻辑优化设计思路。 3 优化完善措施及简要分析 3.1 防止模拟量测量信号误动 仅根据被控设备的工艺要求设计逻辑，往往经不起实际运行的考验。构成热工控制系统的继电 器接点、逻辑开关（位置、状态、压力、流量、差压、温度、液位等） 、变送器、执行器、一次元件 等等，由于产品质量、环境影响、运行时间、管理维护等因素容易出现故障。 3.1.1 模拟量测量设备故障 symphony 控制系统模拟量信号处理卡件无外回路断路自保持功能， 测量信号断路与失电无异。 尤其是温度元件（包括针对热电阻和热电偶）在开路状态下显示值瞬间能突降到负四千多度，严重 影响机组的安全稳定运行。而且，abb 控制系统卡件抗干扰能力较差，模拟量信号瞬间波动对控制 系统影响较大。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 3.1.2 模拟量信号故障的表现形式及容错逻辑设计思路 模拟量测量信号故障模拟试验证明，每 6- 8 次断线切换会出现 1 次信号切换失败。切换失败意 味着故障信号参与系统正常运算，对自动调节系统将造成巨大危害。信号采集通道失电或者是量程 越限考虑的都是非常极限的情况，对于在量程范围内干扰情况根本没有涉及；这类干扰也会给控制 系统造成毁灭性影响，如某信号突变 80%，持续时间 30 秒，完全可能导致相关调门全开或者是全 关。对于双测点系统，单纯的测点偏差判断有一定的局限性，靠运行人员手动选择也存在很大的安 全风险和不确定性。必须进行综合考虑，统筹解决。 参与机组或系统联索保护的模拟量信号故障危害更大，如：某温度测量信号“虚接”或者是测 量回路绝缘不合格可能导致测量值“虚高”或“虚低” ，dcs 系统信号品质检测是正常的。 容错逻辑设计方法，就是在逻辑设计时，尽可能考虑到这类设备在运行中容易出现的故障，并 通过预先设置的逻辑措施来降低或避免整个控制逻辑的失效。 容错控制技术是通过故障诊断（故障检测、故障隔离、故障识别） ，让控制系统在故障后进行重 构，使控制系统鲁棒性得到提高。 参与机组联锁保护和自动调节的模拟量信号均设计四测点模式：a/b 工艺系统各设计安装 2 套 测量元件。原设计控制逻辑是 a/b 工艺系统两侧测点的平均值后再取平均作为自动调节信号。单侧 任意测量信号质量品质均正常选择平均值，任一单侧测点信号品质异常，自动选另一测点；两个测 点有偏差报警。 3.1.2 模拟量信号故障的容错逻辑实现方法 我们采用的模拟量信号故障的容错逻辑优化选方案是把整个系统左右两侧的 4 个测点放在一起 统一运算，不再单侧运算后取平均。同时对现场采集到的 4 个测量信号分别进行累加、选择其中的 最大值和最小值；累加值减掉最大值和最小值后再取平均。平均值参与自动调节。 模拟量 1 与模拟量 2、模拟量 2 与模拟量 3、模拟量 3 与模拟量 4、模拟量 4 与模拟量 1 值分 别进行偏差比较，偏差超过限值切除该调节系统自动。 任一个模拟量测点故障强制切除该调节系统自动，增加人工选择判断逻辑功能，即可人工选择 该模拟量计算值取代故障点的现场信号测量值，允许该调节系统该调节系统投入自动。当两个测点 出现故障时，自动闭锁该调节系统自动投入。 温度是热工对象具有自平衡能力的表征参数，其变化率受工艺系统的限制。我们对参与机组或 系统联锁保护的温度测量信号在品质检测的基础上增加了变化速率限制；信号突变不仅切除相关联 锁保护并及时报警。 3.2 防止执行机构误动 模拟量输出指令均采用dcs系统内供电模式，从保证机组及系统及设备安全的角度出发，必须保 证执行机构控制指令的准确可靠。在dcs系统内除了对执行机构的运行状态进行实时判断外（指令 与反馈偏差大切除该执行机构对应的自控制系统自动），对执行机构及其工艺系统的安全设置进行 了全面检查。电动执行机构均设置了断信号“保位”功能；配备智能定位器的气动执行机构必须设 置断信号“保位”功能；不具备“三断自锁”功能的气动执行机构选型充分考虑了定位器失控的工 况，如：减温水调门选用“气开式”（失去气源全关）；二次风调节门选用“气开式”或“气关式” 必须考虑安装方式，保证失去气源调门能够全开。 3.3 防止dcs控制系统故障 dcs控制系统硬件(含电源及接地、控制器和子模件 、上位机及通讯系统)的合理配置是整个dcs pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 系统安全、稳定运行的保证。硬件的配置按工艺和功能相结合的原则进行:机、炉、电和deh工艺系 统相对独立，再按照mcs、scs、ecs、fsss等功能划分，依据控制范围的大小，再细分工艺。 既兼顾了工艺系统的完整性，又满足控制功能设计和控制器负荷率优化的要求。 3.3.1 防止电源系统故障 symphony控制系统为热工设备提供的内供电系统原设计串联方式。如果其中某一端子单元失 电，与其相连的下级端子单元同时失电，危害很大。 为降低dcs系统供电系统故障对机组安全稳定的冲击，我们将端子单元失电供电系统由串联方 式改造为环路模式，杜绝了单一端子单元失电对与其相连的下级端子单元的干扰。 3.3.2 防止dcs系统模件地址冲突故障 symphony控制系统模件硬件地址设计为拨码开关模式，运行过程中发现：由于模件运行环境 影响，地址开关会出现不规律的波动，导致两块卡件出现地址冲突；而且地址冲突不能区分模拟量 卡件或开关量卡件，由此导致一系列不规范的设备系统变化和错误的设备状态显示，危及机组的安 全稳定运行。如： #3机组3200206dsi卡件和3200522fec卡件地址设置开关分别为为00000110， 00010110，外观看地址设置拨码开关设定正确，由于两个地址开关只有一位拨码开关不同，第四位 拨码开关接触不良故障引起地址相同冲突。 根据上述缺陷分析，我们利用停机检修机会采取了以下整改治理措施：1、清理卡件卫生，对 dcs系统的卡件柜、端子柜的卫生及密封情况进行检查。2、对全部卡件地址开关进行一次全面检查 确认。3、卡件上电后确认前面板自锁开关处于锁紧状态。 3.3.3 防止热工联锁保护误动 重要的热工测量信号多为冗余设计，由于建设阶段过多考虑成本以及各控制系统单独设计等原 因，一方面未能真正体现dcs系统数据共享的优势，另方面导致单一测量信号作为热工联锁保护条 件的现象存在数量比较多。 火力发电厂设计技术规程 dl5000- 2000（热工自动化部分） 规定：触发机组跳闸的保护信 号的开关量仪表和变送器应单独设置，当确有困难而需与其他系统合用时，其信号应首先进入保护 系统；同样的设计原则可推广到热工联锁逻辑。 潍坊公司对所辖的热控设备系统的联锁保护逻辑进行了全面普查，对不符合设计原则的单点保 护逻辑进行了全面梳理，因地制宜地制定了整改措施。如：为保证除氧器水位自动调节系统的安全 稳定，凝结水流量测量信号引入凝结水泵出口流量测点作为补充；高低加水位、除氧器水位保护以 及炉侧油站系统之低油压保护引入模拟量逻辑判断点，并进行三取二逻辑判断；对现场测点设计数 量不足的磨煤机轴承温度测点进行改造和逻辑完善。 4 结束语 热工控制系统的改进和优化工作是非常琐碎的，如何把握规律，提高预控效果，提高机组运行 的可靠性是一个庞大的题目。从避免事故、杜绝设备损坏、避免误操作的角度出发，希望通过不断 地学习总结，为降低热控系统设备误动多做一些有益的工作。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 参考文献 1 参考文献 逻辑优化中的容错逻辑设计方法逻辑优化,容错逻辑,设计方法 作者： 朱北恒 尹峰 孙耘 孙 长生 浙江省电力试验研究院 2 参考文献 i&c安全技术指南及 i&c安