600MW火力发电机组DCS控制系统故障的.doc

全国火电大机组（600MW级）竞赛第11届年会论文集热工600MW火力发电机组DCS控制系统故障的事故处理方案高俊山（大唐国际托克托发电厂）摘要：本文概述了大型火力发电机组DCS控制系统故障的原因、现象，并结合大唐托克托发电厂600MW机组的特点和4号机DCS控制系统故障的事故处理过程，从运行角度着重阐述了大型火力发电机组在DCS控制系统全部死机的情况下应当采取的安全技术措施。 关键词：发电机组；控制系统；故障引言DCS系统（Distributed Con-trol System）也称分布式控制系统或分散控制系统，是指利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种控制技术。作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。DCS一般包括四个功能子系统，即数据采集与处理系统(DAS)，模拟量控制系统(MCS），顺序控制系统(SCS)，炉膛安全监控系统(FSSS)。部分300MW以上机组的DCS还包括汽轮机数字式电液控制系统（DEH）、旁路控制系统（BPC）、汽轮机的紧急跳闸系统（ETS）、给水泵电液调节系统（MEH）等。DCS控制系统是目前火电厂的主控系统和控制核心部分，直接体现机组的自动化水平的高低，直接影响到机组的安全、经济运行。目前新建和改造的机组除用于紧急停机、停炉用的后备手操外，几乎所有的设备运行操作都是由计算机来完成的。如果控制系统发生故障，将导致部分或全部设备失去监视和控制，其后果轻则导致机组非计划停运，重则造成主辅设备严重损坏，甚至会带来毁灭性的打击。 1DCS控制系统故障的原因及现象1.1 DCS控制系统故障的原因1.1.1通信网络类故障，如节点总线故障、就地总线故障、地址标识错误等。1.1.2硬件故障，如人机接口故障、过程通道故障等。1.1.3人为故障，如在系统维护或故障处理时的误操作现象等。1.1.4电源故障，如UPS不间断电源故障、电源切换装置故障等。1.1.5SOE工作不正常。1.1.6干扰造成的故障，如系统接地、电源不符合质量要求、过程控制处理机主/备处理机之间的切换、现场使用大功率无线通信设备等。1.2 DCS控制系统故障的现象1.2.1 当DCS电源等关键设备故障时，全部操作员站上位机黑屏或死机，失去对设备的监视与控制功能。1.2.2 当DCS辅助设备故障时，部分操作员站上位机黑屏或死机，但可以通过其它上位机进行监视与控制。2 近期大型火电机组DCS故障事例2006年4月30日 神头第二发电厂4号机（500MW）热控随机故障（软故障），机组跳闸。2006年5月8日 盘山电厂4号机（600MW）协调控制主模件MFP故障,引起操作员站无法操作,锅炉灭火,机组跳闸。2006年5月20日 大唐托克托6号机（600MW）部分操作员站死机，控制器状态画面中大部分控制器显示红色报警，锅炉灭火，运行人员手动停机。2006年5月24日 神头第二发电厂4号机（500MW）热工DCS系统SYMPHONY系统控制器MFP软件程序紊乱造成分离器水位高低比较器的S3在线组态参数改变,误发“分离器水位低”保护，将运行中强循泵全部掉闸,锅炉灭火。2006年6月12日 大唐托克托电厂4号机（600MW）冗余电源切换装置（APC）故障，网络柜内所有交换机电源失去，导致DCS系统操作员站无法监控机组运行状态，给水自动控制系统退出自动控制方式，汽包水位无法调节，造成水位保护动作，锅炉灭火，运行人员手动停机。3 DCS控制系统故障的事故处理原则当全部操作员站出现故障时（所有上位机黑屏或死机），若主要后备硬手操及监视仪表可用且暂时能够维持机组正常运行，则转为后备操作方式，同时排除故障并转入操作员站运行方式，否则应立即停机、停炉。对无可靠后备硬手操及监视仪表的机组，应立即采取措施紧急停机、停炉。当部分操作员站故障时，只有少数操作员站可监视和操作时，应由可用操作员站继续维持机组稳定运行，但此时应停止重大操作，并做好事故预想，联系检修人员处理。当主要模拟量控制MCS系统通信网络故障或主、副控制单元DPU均出现故障（死机或失电）时，对无可靠后备硬手操及监视仪表的机组，在无法维持机组的安全可靠运行时，应立即采取措施停机、停炉。DEH失电造成汽轮机跳闸时，应按汽轮机跳闸处理。若未造成汽轮机跳闸时，将DEH切至硬手操，继续维持机组稳定运行，但此时无特殊情况应停止操作，并做好事故预想，立即联系检修人员处理。当FSSS系统通信网络发生故障或主、副控制单元DPU均出现故障（死机或失电）时，对无可靠后备硬手操及监视仪表的机组，在无法维持机组的安全可靠运行时，应立即停机、停炉。4 内蒙古大唐托克托电厂4号机DCS简介托克托电厂4号机组采用的是美国西屋公司生产的控制系统软件，该系统除包括DAS、MCS、 SCS、 FSSS四个基本功能子系统外，还将DEH、ETS、MEH做进了DCS，全部设备的监视、操作、调整都由DCS系统实现。后备硬手操有：机炉电三大主机手动打闸按钮、汽轮机交流润滑油泵及直流润滑油泵启动按钮、真空破坏门开启按钮、发电机励磁开关跳闸按钮等。5 DCS控制系统故障的事故处理方案DCS故障事故处理主要包括两方面的内容，一是判断机组是否需要紧急停机，二是如何进行紧急停机操作。当发生全部操作员站死机事故时，系统的6000多个I0点（600MW机组）均变为坏点或故障点，机组的主要运行参数如：功率、主机油压、汽温汽压、炉膛负压、汽包及各加热器水位、所有高低压转机的状态等均失去监视，设备无法进行启停操作。因此，如何正确稳妥地将机组停运，避免主辅设备损坏事故的发生，是事故处理的重点。2006年6月12日 大唐托克托电厂4号机（600MW）因冗余电源切换装置故障，造成网络柜内所有交换机电源失去，导致DCS系统操作员站全部死机。这是一个典型的也是最为严重的分散控制系统失灵事故。作为当值值长，我参与并指挥了此次的事故处理，并总结出一套DCS故障事故处理方案，现介绍如下：5.1 紧急停机条件的判断及停机前的准备工作5.1.1 通过大屏幕功率表或网控监视机组功率，若机组负荷变化较大，立即打闸停机。5.1.2 通过工业电视，判断锅炉燃烧是否正常，若锅炉灭火，立即停机。5.1.3 监视硬光字报警，注意主辅机有无跳闸，机组参数有无异常。5.1.4 通过汽包水位工业电视，监视汽包水位的变化。5.1.5 立即派人到6KV母线室，检查有无主要设备跳闸（注意母线室有无开关分合声响）。5.1.6 派人到大机机头，监视大机转速及油压，做好机组打闸的准备。5.1.7 盘前用硬手操启动大机交流润滑油泵，并派人到就地核实该泵确已启动。5.1.8 派人监视除氧器水位，若水位异常及时汇报，并根据水位情况决定是否打闸停机。5.1.9 若锅炉汽包水位达到跳闸值、硬光字报任一主要辅机跳闸、除氧器水位过高或过低、负荷变动较大、锅炉灭火，应立即打闸停机。5.1.10 若短时间内无法恢复，在人员基本到位后（大机交流润滑油泵已启动，6KV母线室已派人）打闸停机。5.1.11 为保证操作到位，盘前留一人即可，其他人全部到就地操作。5.2 机组打闸及打闸后的处理5.2.1 机组打闸的操作：首先手动MFT(若锅炉已灭火，必须再次通过硬手操手动MFT，确保通过硬接线使锅炉相应辅机跳闸)；汽轮机、发电机打闸，机头人员注意大机转速下降，油压正常；通过网控检查发电机出口开关的状态及机组有功无功是否到零。5.2.2 6KV母线室人员的操作：检查两台一次风机、所有磨煤机已跳闸；打跳两台汽前泵，若电泵联起则手动打跳；5分钟后打跳所有引、送风机。和主控联系好，始终就地待命。5.2.3 手停两台给水泵小汽轮机，防止给水泵汽化。5.2.4 到就地检查大机轴封与真空是否正常，并将轴封倒至辅汽（备用汽源），若无法建立轴封，则立即汇报主控破坏真空（通过盘前硬手操）5.2.5 若除氧器水位过高，则通知6KV母线室人员手停凝泵（并注意备用泵是否联起，可先将备用泵开关切至就地位）。5.2.6 检查密封油泵运行正常，防止跑氢。必要时就地手动启动直流密封油泵。5.2.7 检查所有运行给煤机是否联跳，否则手动停止。5.2.8 检查所有抽汽逆止门是否联关，否则在就地控制盘将所有抽汽电动门关闭。（防止汽轮机进水）5.2.9 就地手动启动一台汽轮机顶轴油泵，5.2.10 汽轮机就地转速表到0时，手动投入盘车。6 结束语目前，绝大部分新建机组尤其是大容量机组及改造机组都采用分散控制系统进行监视、操作与控制。随着科学技术的发展，DCS技术日趋成熟、功能更加完备，但从当前的形势来看，分散控制系统失灵在大容量火电机组的事故中仍占有一定的比例，且事故的发生对机组和设备的安