控制設備和線間連接案例分析與預控措施研討

殷立國

（大唐集團公司,北京 100033）

0 引言

發電廠熱控系統的大量現場測量與控制設備通過電纜連接至控制系統，控制系統內的部件又通過大量接插件進行連接；一臺大型機組數萬個連接點，任何一個連接點接觸不良，將會導致機組顯示或控制出現異常，重要接點接觸不良，還將導致機組跳閘，甚至損壞設備，因此熱控系統設備和線間連接的可靠性，成為影響機組穩定運行因素之一[1]。因此，DL/T261規程[2]也對此提出具體要求。本文通過控制系統接線問題引起機組跳閘案例分析，結合DL/T261標準具體要求，提出相應的預防措施，供同行參考。

1 連接故障案例分析與處理

在機組實際運行中，因熱控系統接線或部件松動，引起機組故障的案例卻時有發生，影響了熱控系統的可靠運行。為此筆者在實際工作中，收集了一些連接不良引起的案例，進行了分析總結。

1）接線松動

某機組正常運行中，給水泵轉速突然下降，執行機構開度由64%關至5%左右，給水自動調節跳至手動（邏輯設計給水泵模擬量手自動操作站輸出與給水泵液偶執行機構偏差，大于10%時自動跳出），給水泵最低轉速至1780rpm，汽包水位低低MFT動作。經查故障原因，是因DCS輸出通道加裝的信號隔離器（因帶負載能力與給水泵液偶執行機構不匹配）的24VDC供電電源接線松動引起失電而導致。

某機組運行中，一次風機突然跳閘引起機組RB動作，首出信號為軸承溫度高。經查故障原因是風機B測溫熱電阻引線與信號電纜采用絞接方式（引線為多股細線，信號電纜是單芯線），在震動或外力影響下引起連接處松動，信號從正常值突變至無窮大引起（事后對連接處進行錫焊處理）。另一機組馬達軸承溫度熱電阻引出線接在安裝在風機軸座的接線箱上，沒有安裝彈簧墊片，直接通過螺母壓緊套在4mm螺栓上，工藝上不到位。雖然檢修時對重要設備接線緊固作為標準項目來實施，但由于此類安裝方式本身存在缺陷，隨著軸承座振動難免會造成壓緊螺母松動，引起接觸電阻變化，最后誤發溫度高信號。

2）接線錯誤

某#2機組出力300MW時，在無跳閘原因首出、無大屏音響報警的下，#2B汽泵跳閘，機組RB動作，#2E磨聯鎖跳閘，電泵自啟，機組迫降負荷。檢查汽泵現場緊急跳閘按鈕觸點前接電源地線，后接PLC且PLC后的電纜接220V電源火線，故障原因是是跳閘按鈕后觸點接PLC的電纜發生接地，引起METS誤動跳汽泵，拆除跳閘按鈕后至PLC的電纜誤動現象消除。

某機組由于汽機低壓缸差脹報警，熱工檢修人員在辦好工作票，撤除低壓缸差脹保護后去就地檢查。在拆下延長電纜的插頭時，發生高壓缸差脹大跳機。在檢查事故原因時，發現高、低壓缸差脹的測量回路通道錯接，由于測量回路接反，那么在拆下低壓缸差脹延長電纜的插頭時，通道故障顯示滿量程。雖然是低壓缸差脹大，而實際動作的卻是高壓缸差脹大引起。

3）模件松動

某機組運行中，突然2臺循環水泵出口碟閥閥位反饋信號同時至零，閥位反饋小于20%信號發出，導致2臺循泵跳閘，之后運行人員手動MFT跳閘機組。經查原因是循環水泵房遠程I/O柜內模件松動引起。

某燃機機組75MW時，出現“EXTRNL TRIP（L4_FB_ALM TCEA 4 RELAY CIRCUIT FDBK）”報警信號，隨即機組跳閘。經查分析故障原因，是MARKV燃機遮斷卡（TCEA（Z）、（X）、（Y）三卡表決不一致引起，插拔Z卡件的帶狀連接電纜后故障現象消失。事后熱工人員對各全部帶狀電纜進行緊固。

4）PLC通訊接頭接觸不良

某機組運行正常，但備用盤硬報警窗多次出現“開式泵2A跳閘”和“主機EHC油泵2B跳閘”等信號報警，檢查畫面發現PLC控制器A路部分I/O柜的通訊時好時壞，檢查機側PLC控制器3A～6A的4個就地I/O柜的二路通訊時好時壞，隨即機組MFT保護動作，首出原因為“汽機跳閘”。經分析，故障原因是PLC4柜內通訊母線B路接頭和PLC4和5柜內自身的通訊分支接頭松動引起，緊固后通訊恢復正常。

5）電源插頭松動

某機組循泵正常運行中發出“#2UPS失電”報警信號后20min，對應#3、#4循泵跳閘，由于運行人員及時處理，未造成嚴重后果。原因經檢查和分析，是#2UPS輸入電源插頭松動引起2UPS失電報警，UPS失電后又恢復過程中，PLC輸入信號抖動誤發跳閘信號引起。

某機組正常運行中，給水調門和給水旁路門同時關小，汽包水位快速下降導致MFT動作停爐。經檢查，故障原因是給水調門、給水旁路門的端子板件電源插件接觸不良，指令回路的24V電源時斷時續引起。

6）電源系統連接處接觸不良

某DCS在兩個月的運行中，頻繁發生控制器2M801工作狀態顯示故障而更換13臺控制器，事后測試，大多數離線上電都能正常啟動至工作狀態，但檢查控制器5V工作電源電壓偏低較多。更換控制器間的冗余預制電纜，現場控制器更換為2M801E-D01，控制器工作電源的電壓提升至5.25V后，控制器器工作恢復正常。

某機組控制系統部分I/O卡不能正常工作，測量各柜內電源底板上進模件電壓，很多在5V以下（通常測量值在5.10V～5.20V之間），少數跌至4.76V左右，經查原因是電源底板至電源母線間連接電纜的多芯銅線與線鼻子之間，因銅線表面氧化接觸電阻增大導致壓降增加，引起電纜連接處溫度升高（紅外線測溫計測量溫度明顯高于其它連接點）。機組檢修中，對所有5VDC電纜銅線與線鼻子之間進行焊錫處理，電源電壓恢復正常。

某機組運行中，CRT上所有模擬量控制的閥門顯示壞點且運行人員無法操作。5s后機組MFT動作。檢查MCS21控制柜5V電源已降至低于4.75V，電源監視卡的PFI保護動作，引起MCS系統所有控制器復位，送到FSSS的“總風量＜25%”、“汽包水位LL”和“汽包水位HH”信號的DO輸出狀態翻轉，輸出繼電器的常閉點接通引發MFT。原因經查是控制柜“5V電源母排”至“系統電源總線條”的連接線連接處接觸不良引起。

2 控制設備和線間連接故障預控措施

接線與部件連接松動引起機組運行異常的原因，一方面是由于環境變化造成，另一方面雖然上級監督多次強調，但引起重視程度還是不夠，沒有采取可靠的技術措施。DL/T261規程的故障分類中，將其歸類于人員誤操作故障或檢修維護不當故障。為防止類似事件的發生，筆者結合規程的學習，針對此類故障提出以下預控措施建議，供同行參考。

1）確保接線工藝

單股線芯彎圈接線時彎曲方向應與螺栓緊固方向一致（順時針方向）；多股軟線芯與端子連接時，線芯應鍍錫或加與芯線規格相應的接線片經規格相同的專用手動壓接鉗壓接后連接，確保芯線與端子或繞線柱接觸良好[3]，避免芯線絕緣部分壓進端子排而使回路接觸不良甚至開路，或因線頭壓接不緊造成接觸電阻增加。電纜、導線不應有中間接頭，必需有中間接頭時接頭應接觸良好、牢固、不承受機械拉力并保證原有的絕緣水平；補償導線敷設時不允許有中間接頭。柜、盒內電源線、地線和公用連接線應全部環路連接可靠。每個接線端子的一側接線以一根為宜，不得超過兩根。

2）保證電纜和電線接線緊固

隨著機組運行時間的延伸，原先緊固的電纜接頭和接線，可能會因氣候、氧化、振動等因素而引起松動。為避免此類故障的發生，除要求在基建安裝調試和機組檢修過程中，減少保護測量信號傳輸的中間連接環節，將保護信號直接進入DCS系統，采用有防松彈簧的壓緊式端子排，保證電纜和電線接線緊固[4]。

3）控制設備和線間連接緊固列入機組檢修項目

應按DL/T261規程要求，制定機組檢修緊固熱工電纜連接點和部件接插件制度，將重要系統電纜接線和通訊電纜接頭緊固，接線是否規范（多股線連接處應無毛剌、電纜皮割開處的電線外皮應無損傷）通訊電纜接頭緊固、電源回路及連接點的發熱情況檢查，列入機組檢修的熱工常規檢修項目，將“接線正確，接觸良好、牢固、美觀，用手輕拉接線應無松動”，等檢查工作，的要求列入質量驗收內容。

4）完善DCS故障診斷功能設置。

現場難以避免因信號線受電磁干擾、接觸不良、斷線等影響，而使信號值瞬間變化超過設定值或超量程的現象發生，但通過DCS組態并正確設置模擬量信號的變化速率保護功能，可以避免或減少這類故障引起的保護系統誤動。因此，應根據DL/T261規程要求，對參與保護與控制的緩變參數，設置信號變化速率閉鎖保護，一當信號變化速率超過設定值，報警且自動閉鎖保護與控制功能，信號恢復時手動復歸報警信號、自動復歸保護與控制功能。

5）異常信號有效監控

對于采取“三取二”邏輯和“與”邏輯判斷的信號，有多次一個信號動作后保護就動作的案例發生，經查原因，是之前有一個信號報警，待信號恢復后，報警輸出邏輯上采用人工恢復，因該報警輸出未列入大屏報警，畫面上報警又未引起運行人員注意而未及時恢復，之后再來一個信號就引起了保護動作。為避免此類事件再次發生，應將參與三取二邏輯、與邏輯的跳閘信號作為二類報警信號，采用大屏共用報警牌報警并可點入擴展查詢，納入有效的監控[5]。

6）加強人員培訓

人為原因中以誤操作以及試驗過程中預控措施不到位有關，因此要加強對試驗人員及操作人員的安全意識教育，加強對運行人員應對異常工況能力的培訓[6]，這種培訓不能僅限于書面上的、理論上的培訓，應該結合典型事故進行。尤其是在輔機跳閘情況下，如果運行人員能夠正確把握合理處置，可以避免機組跳閘事件的發生，以杜絕誤操作及危險源不清、預控措施不到位情況發生。

3 結束語

機組容量的增大，對熱控系統的安全可靠性提出了更高要求。但無論多么先進的設備、多么完美的設計和巧妙的控制方案，缺陷及故障總是會發生。DL/T261規程將其分為不可預防的故障（實發性故障）和可預防的故障（漸近性故障）。人們需要避免可以預防的故障的發生，如本文中接線和部件連接松動或接觸不良造成的事件是可以克服的，重點是加強專業人員的素質培養和有效管理措施的落實與執行。

[1]孫長生,朱北恒,王建強,等.提高電廠熱控系統可靠性技術研究[J].中國電力,2009,42(2):56-59.

[2]DL/T261火力發電廠熱工自動化系統可靠性評估技術導則[S].北京:中國電力出版社,2012.

[3]孫長生,朱北恒,尹峰,等.火電廠熱控系統可靠性配置與事故預控[M].北京:中國電力出版社,2010.

[4]DL/T774火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程[S].北京:中國電力出版社,2004.

[5]朱北恒,尹峰,孫耘.火電廠熱控系統的容錯設計[J].浙江電力,2007,5.

[6]楊明花,孫長生.淺析我省電廠熱工測量中的問題與對策[J].浙江電力,2000,4.