火電廠DCS控制系統故障的應急處理及預防措施

王建收?申健

摘要：針對發電企業DCS系統常見故障進行了分析和總結，并提出了應急處理方法和日常防范措施，對提高DCS系統的整體可靠性、保證機組安全穩定運行有一定的參考價值。

關鍵詞：DCS系統；故障；應急處理；防范措施

作者簡介：王建收（1971-），男，河南南陽人，南陽鴨河口發電有限責任公司運行部主任，工程師；申健（1978-），男，河南南陽人，南陽鴨河口發電有限責任公司值長，工程師。（河南 南陽 473000）

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0229-02

隨著熱工DCS控制系統的成熟發展，熱工自動化程度日益提高。熱工DCS控制系統憑借其顯著的優越性，使機組的可靠性、安全性、經濟性運行得到了前所未有的提高。然而，熱工DCS控制系統的故障及隱患嚴重影響著機組安全運行。因此電廠生產運行人員必須清楚熱工DCS控制系統可能發生的故障類型及相應的應急處理方法，在日常工作中采取相應的防范措施。

一、DCS系統概述

鴨河口電廠二期機組的分散控制系統（DCS）采用北京日立控制技術有限公司的HITACHI-5000M系統。整個系統劃分為#3機組DCS系統、#4機組DCS系統、公用DCS系統三大塊。DCS系統覆蓋常規的DAS、FSSS、MCS、SCS、ECS系統。而DEH、MEH、ETS、TSI、小機TSI、火檢控制柜等專業性較強的系統設備由主機廠家配備，與DCS之間有可靠的通訊接口。

每臺機組設置操作員工作站（POC）五臺、工程師工作站（EWS）一臺、歷史工作站（HIST）一臺、數據采集與處理系統（DAS）一臺。其中POC、EWS、HIST、DAS均接入以太網上，歷史工作站也具備在線監控功能；FSSS、SCS、MCS、MEH、ECS作為DCS的網絡站點均依次掛在DCS的控制級網上，公用DCS則通過網絡耦合器與兩臺機的DCS網絡相連；控制級通訊網絡采用雙冗余環狀光纖網絡（外網順時針、內網逆時針），具有某個站點故障情況下其他站點仍可正常傳送、單一網絡通訊線路故障情況下各站點數據傳輸不受影響、某個局部兩條通訊線路均故障的極端情況下各站點仍可正常傳遞數據、任何故障發生時能及時報警且故障消除時網絡自行恢復等優點。

DCS系統配備了后備應急按鈕獨立于DCS系統之外，保證在DCS系統出現異常和緊急情況下停止或者啟動相關設備。

DCS操作互鎖功能：在網關軟件的設置中，有關于兩臺單元機組誰擁有對公用系統的操作權的設置，且這個設置對兩臺機組而言是互斥的，但任何一臺機組在任何時候都可以通過本身畫面上的專設按鈕來請求對公用系統的操作權限。這種請求是強占式的，即誰申請，權給誰。所以即使發生當時有操作權限的一臺機組的DCS全部癱瘓而不能操作的情況，另一臺機組也可以馬上請求而獲得對公用系統的操作權限。

電源設計方面，DCS系統設有專門的電源柜，設計為兩路電源：主機UPS（主）、保安B段（備），所帶負荷有FSSS柜電源、SCS柜電源、MCS柜電源、MEH柜電源、ECS柜電源、主控室操作員站電源、工程師室操作員站電源，各負荷雙路電源均可實現不間斷切換。

二、DCS系統故障的應急處理

應急處理原則：當DCS系統出現異常，立即通知熱工人員到場處理并匯報各級領導。運行人員應沉著冷靜、果斷處理，確保機組設備安全。首先分析判斷出故障類別及范圍，仔細查看對機組監控的影響程度后進行處理。機組暫時運行穩定但無控制手段時應先保持穩定，立即聯系檢修處理，短時無效果應立即停運機組；事發前機組運行不穩定且已無控制手段時應立即停運機組；對機組已無監視手段時應立即停運。

應急處理的注意事項：迅速安排就地人員做好準備并注意人身安全，保持通訊暢通；DCS因電源失去故障，運行人員不可盲目進行電源恢復以防擴大事故，系統內部電源操作應由熱工人員進行；DCS通訊網絡癱瘓需要緊急停機時注意廠用電的切換，若廠用電失去確認無異常后應迅速通過鄰機公用操作權限合廠用電備用電源開關，無效時可以考慮將母線段上負荷開關斷開后就地手動合備用電源開關。

1.操作員站故障時的應急處理

（1）部分操作員站顯示器黑屏時，若其他的操作員站可以進行監控，則繼續監視機組正常運行，立即通知熱工人員處理；若不能正常監視、安全操作，可以緊急使用工程師站內操作站進行監控，通知熱工人員立即處理故障操作員站，期間盡量不要有重大操作。

（2）全部操作員站故障時，若電源正常可緊急逐臺熱啟一次，觀察操作員站是否能恢復正常，并立即通知熱工人員到場處理；若因電源故障導致集控室內所有操作員站不能使用，可緊急使用工程師室內操作員站進行監控；若所有操作員站故障（集控室和工程師室內操作員站均故障），短時處理不好且故障前機組運行不穩定，則立即打閘停機停爐，若故障前機組運行穩定但無法監視機組參數則也應立即打閘停機停爐。

2.通訊網絡發生故障時的應急處理

（1）DCS通訊網絡發生故障時，造成所有數據不能進行刷新（死機），應立即匯報并按“全部操作員站出現死機”處理。

（2）SCS系統通訊網絡發生故障時，立即通知熱工人員處理并匯報，同時運行人員維持機組穩定運行，加強監視，并可根據需要安排人員進行就地操作。不能維持設備運行（運行設備跳閘，備用設備無法啟動）時，應緊急停止機組運行。

（3）MCS系統通訊網絡發生故障時，立即通知熱工人員處理并匯報，同時運行人員維持機組穩定運行，加強監視，必要時采取就地操作，維持參數在正常范圍內。若運行參數達到停機停爐值時，應緊急停止機組運行。

（4）FSSS系統通訊網絡發生故障時，應緊急停止機組運行并立即匯報，若手動MFT按鈕無效，則應立即采取停止給煤和燃油系統運行的措施，同時安排人員就地檢查停運情況。

（5）MEH系統通訊網絡發生故障時，立即通知熱工人員處理。此時若A/B汽泵未發生跳閘則應維持機組穩定運行（因給水無法操作，應保持燃燒穩定），啟動電泵保持熱備用狀態。若故障短時無法消除，做好事故預想后打跳一臺汽泵并立即并入電泵調整機組穩定，再打跳另一臺汽泵，調整機組穩定。

（6）ECS系統通訊網絡發生故障時，立即通知熱工人員處理，同時運行人員維持機組穩定運行并加強監視，可根據需要安排人員進行就地操作。不能維持設備運行（運行設備跳閘，備用設備無法啟動）時，應緊急停止機組運行。如果在并網過程中發生ECS系統通訊網絡故障，則停止并網操作。

3.DCS系統各功能故障時的應急處理

（1）DEH失電時汽輪機應自動跳閘，按機組跳閘處理，否則應立即手動停運機組。

（2）FSSS失電時MFT保護應及時動作，否則應立即手動停機停爐。

（3）SCS和MCS失電時，運行人員立即聯系檢修處理，并加強監視穩定機組運行，不能維持時應緊急停止機組運行。

（4）MEH失電時A/B汽泵均應跳閘，檢查各聯鎖動作是否正常，否則手動干預，若電泵聯啟立即加出力以力爭不發生MFT，但能挽救成功的幾率較小；若汽泵未跳閘則立即啟電泵帶出力后盤上硬操打跳A/B小機，檢查各聯鎖動作是否正常，否則手動干預；若MFT動作則按機組跳閘處理。

4.緊急停止機組運行的操作方法

（1）立即派值班員分別到汽輪機處、鍋爐零米處、6KV母線室、380V母線室、6.9米主機潤滑油系統處；公用系統操作權限切換至臨機操作方式；通過盤前硬操按鈕依次打跳鍋爐、汽輪機、A/B汽泵、觀察發電機電度表停轉后打跳發電機并滅磁；觀察機組轉速正常下降，查看廠用電切換正常后盤上硬操啟動主機交流潤滑油泵，母線段上啟動頂軸油泵，若頂軸油泵不能啟動立即聯系盤上硬操開啟真空破壞閥，母線段上停運真空泵，就地開啟輔汽供軸封調節門；觀察制粉系統聯跳正常、一次風機聯跳正常，適當開啟鍋爐PCV閥以防超壓；就地檢查關閉汽泵出口電動門，并停運A/B汽前泵，開啟凝泵再循環后關閉除氧器上水門。

（2）若盤上硬操MFT失效，立即聯系就地人員在母線段上緊急斷開磨煤機、一次風機、給煤機電源開關，并派人就地隔離爐前油系統，盤上硬操開啟鍋爐PCV閥泄壓。

（3）若盤上硬操停機失效，立即聯系就地人員在機頭處打閘汽輪機。

（4）全面檢查機組打閘后各聯鎖動作是否正常，否則立即就地操作。

（5）在故障處理好前，對運行設備無法監視時就地人員應加強設備系統的巡視檢查。

（6）就地監視主機轉速到零后投入盤車運行，就地進行停機后的其他正常操作。

（7）緊急停機的操作方法應根據DCS故障的嚴重程度具體情況進行。

三、DCS系統故障的預防措施

運行人員應熟悉DCS系統結構布局、各主單元柜具備的功能，尤其應熟悉電源回路的設計與運行方式。

運行人員監盤時應定期檢查DCS系統的網絡和主要設備狀況，發現問題及時匯報并通知檢修處理。

熱工維護人員應加強對DCS系統的監視檢查，當發現CPU、網絡、電源等存在故障時及時通知運行人員并迅速采取相應對策。

規范DCS系統軟件和應用軟件的管理，軟件的修改、更新、升級必須履行審批授權及責任人制度。

在修改、更新、升級軟件前，應對軟件進行備份。未經測試確認的各種軟件嚴禁下載到已運行的DCS系統中使用。盡量不要在DCS系統中使用不確定介質（如光盤、軟盤等），避免病毒感染。

嚴格遵守工程師站管理規定，建立有針對性的DCS系統防病毒措施。不允許將便攜電腦直接連接到DCS網絡中，防止病毒感染。

熱工維護人員在DCS系統的維護管理方面應注意同運行人員溝通情況，嚴防非運行人員（或未經運行人員允許）對機組的安全運行有干預行為。

專業人員和運行人員應對DCS運行的異常狀態反應敏捷，并能及時做出正確的判斷和采取相應的對策。

四、結論

隨著火力發電廠DCS系統的自動化和智能化日趨完善，DCS控制系統的安全性、可靠性也變得越來越高。從一定意義上講，“有故障”是絕對的。但是，故障與事故之間并不是必然的關系，對故障也不是不能防范，關鍵是如何盡早發現，然后預防、控制和排除故障，避免故障的進一步擴大。這就不僅對熱工維護人員，而且對運行人員也提出了更高的要求。為了保證機組長周期、安全穩定的運行，電廠運行人員一方面要加強學習，熟悉系統工作原理和設備特性，另一方面要編制相應的DCS系統事故預案并進行事故演練，以便在異常發生后能正確快速地進行處理。以上是結合運行工作的實際，從實踐中總結出的一些經驗，希望這些基本思路和方法能給火力發電廠的生產運行人員提供一定的借鑒。

參考文獻：

[1]王炳華.《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》輔導教材[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]肖大雛.國產600MW超臨界火力發電機組控制設備及系統[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]俞金壽，何衍慶.集散控制系統原理及應用[M].北京：化學工業出版社，1995.

[4]邊立秀，周俊霞，趙勁松，等.熱工控制系統[M].北京：中國電力出版社，2001.

（責任編輯：王祝萍）