淺析火電廠DCS系統(tǒng)的運行維護(hù)要點

王寶玉

摘 要：通過對米東熱電廠DCS系統(tǒng)的長期運用，現(xiàn)場積累了一些DCS系統(tǒng)的故障處理方法及維護(hù)經(jīng)驗。介紹了DCS集散控制系統(tǒng)故障分類，通過加強DCS系統(tǒng)的日常運行維護(hù)，提高了電廠DCS系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：火電廠；運行維護(hù)；DCS

1 DCS系統(tǒng)概況

DCS（Distributed Control Sys）是集散控制系統(tǒng)的簡稱。是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。DCS集散控制系統(tǒng)具有適應(yīng)性好、擴展性強、控制能力優(yōu)越、可靠性高、可維修性強等特點，系統(tǒng)中的所有設(shè)備可分4個層次，自下而上分別是：現(xiàn)場層、過程控制層、操作監(jiān)控層和管理層。

現(xiàn)場層的設(shè)備一般位于被控生產(chǎn)過程的附近，比如：變送器、各類傳感器、執(zhí)行器、電動門等，它們將生產(chǎn)過程中的各種物理量（溫度、壓力、流量、液位、振動等）轉(zhuǎn)換成電信號（4-20mA、1-5V）或數(shù)字信號，送往過程控制站或數(shù)據(jù)采集站，同時還將過程控制站輸出的控制量轉(zhuǎn)換成機械位移，帶動調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。過程控制層主要由過程控制站和數(shù)據(jù)采集站構(gòu)成。過程控制站接收現(xiàn)場設(shè)備，如傳感器、變送器來的信號，按照一定的控制策略計算出所需的控制量，并送回到現(xiàn)場層的執(zhí)行器中去。過程控制站可以同時完成連續(xù)控制、順序控制或邏輯控制功能。操作監(jiān)控層的主要設(shè)備有運行員操作站、工程師站。運行員操作站是運行人員與集散控制系統(tǒng)相互交換信息的人機接口設(shè)備，運行人員通過運行員操作站來監(jiān)視和控制整個生產(chǎn)過程，同時還可以打印各種報表、曲線和畫面等。工程師站是為了控制工程師對集散控制系統(tǒng)進(jìn)行配置、組態(tài)、維護(hù)所設(shè)置的工作站。管理層一般指電廠的廠級管理計算機。

2 DCS系統(tǒng)故障類別

⑴現(xiàn)場儀表設(shè)備故障?，F(xiàn)場儀表設(shè)備包括與生產(chǎn)直接聯(lián)系的各種傳感器、變送器、執(zhí)行器、電動門等，屬于現(xiàn)場層的故障。在DCS系統(tǒng)中，這類故障占的比例最大。一旦CRT畫面出現(xiàn)不正確的參數(shù)或執(zhí)行機構(gòu)不能調(diào)整、電機啟動不起來等故障時，應(yīng)首先考慮這類故障。這類故障一般是由于儀表本身的質(zhì)量、壽命以及儀表周圍復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境所致。

⑵系統(tǒng)故障。這是影響系統(tǒng)運行的全局性故障，此故障一般很難發(fā)生。如果系統(tǒng)發(fā)生故障后重新啟動，便可恢復(fù)正常，可稱之為偶然性故障。

⑶硬件故障。這類故障是指過程控制層的故障，主要是DCS系統(tǒng)中的模塊，特別是I/O模塊損壞造成的故障。這類故障一般比較明顯且影響也是局部的，比如：參數(shù)顯示沒有變化，排除現(xiàn)場儀表故障可能后仍不能操作執(zhí)行機構(gòu)和電動門等。它們主要是由于使用不當(dāng)或使用時間較長，模塊內(nèi)元件老化所致。如果模塊周圍的環(huán)境灰塵超標(biāo)、溫度高、濕度大將會大大縮短模塊的使用壽命，因此鑒于DCS系統(tǒng)對溫度、濕度、清潔度的嚴(yán)格要求。在安裝前，操作室尤其是過程控制室的土建、安裝、電氣、裝修工程必須完工，如在夏季，空調(diào)要及時啟用，控制好室內(nèi)溫度、溫度。

⑷軟件故障。這類故障是軟件本身的錯誤引起的，一般出現(xiàn)在DCS系統(tǒng)投運調(diào)試階段。因為應(yīng)用軟件程序復(fù)雜，工作量大，所以應(yīng)用軟件錯誤難以避免，這就要求在DCS調(diào)試試運階段熱工人員和運行人員應(yīng)十分認(rèn)真，及時發(fā)現(xiàn)并配合DCS系統(tǒng)調(diào)試人員解決問題，此類故障在DCS系統(tǒng)正常運行后很少見。

⑸操作、使用不當(dāng)造成故障。在實際運行操作中，有時會出現(xiàn)DCS系統(tǒng)某功能不能使用，但實際上DCS系統(tǒng)并沒問題，而是操作人員操作不熟練或操作人員錯誤操作引起的。

3 DCS系統(tǒng)故障特點及維護(hù)

對于DCS系統(tǒng)故障的處理大致有以下方法：使用不當(dāng)引起的故障。這類故障常見的有供電電源錯誤、端子接線錯誤、模塊安裝錯誤、現(xiàn)場操作錯誤等；DCS系統(tǒng)操作錯誤引起的故障。這類故障常見的有參數(shù)整定錯誤、某狀態(tài)設(shè)定錯誤等；確認(rèn)是現(xiàn)場儀表設(shè)備故障還是DCS系統(tǒng)故障。若是現(xiàn)場一次儀表故障，修復(fù)相應(yīng)現(xiàn)場儀表；若是DCS系統(tǒng)本身故障，應(yīng)確認(rèn)是硬件故障還是軟件故障。若是硬件故障，找出相應(yīng)硬件部位，更換模塊，這一步驟要充分利用DCS系統(tǒng)的自診斷功能，一般DCS系統(tǒng)的各部分都設(shè)計有相應(yīng)的自診斷功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障時一定要充分利用這一功能，來分析和判斷故障的部位和原因。若是軟件故障，還應(yīng)確認(rèn)是系統(tǒng)軟件還是應(yīng)用軟件故障；若是系統(tǒng)軟件故障，可重新啟動看能否恢復(fù)，或重新裝載系統(tǒng)軟件重新啟動；若是應(yīng)用軟件故障，可檢查用戶編寫的程序和組態(tài)的所有數(shù)據(jù)，找出故障原因。

4 DCS系統(tǒng)日常維護(hù)

對過程控制站，要形成制度每日檢查。檢查機柜內(nèi)風(fēng)扇運轉(zhuǎn)是否正常，不間斷電源運轉(zhuǎn)是否正常，冗余的CPU主、從關(guān)系和功能燈顯示是否正確，通訊是否正常等。尤其夏日，要保證空調(diào)的良好運行，注意觀察過程控制室內(nèi)溫度。不間斷電源根據(jù)生產(chǎn)具體情況，定期做電源逆變試驗，并觀察蓄電池出力情況；蓄電池要定期更換。供DCS系統(tǒng)的電源自投裝置要定期進(jìn)行自投試驗。過程控制柜內(nèi)的積灰，要及時用吸塵器進(jìn)行清掃，確保模塊和CPU等設(shè)備的良好散熱。開關(guān)量輸入、輸出用保險管，更換時一定要符合要求，不能以大換小。現(xiàn)場更換變送器或檢修其他熱工儀表需拆線時，一定要先將過程控制柜內(nèi)該點的保險拉開，進(jìn)行現(xiàn)場檢修。一旦DCS系統(tǒng)所用市電掉電改為由不間斷電源逆變供電后，運行人員和熱工人員及時通知值長或電氣運行人員立刻恢復(fù)市電，若不能及時恢復(fù)，熱工人員可采取適當(dāng)減少用電設(shè)備來延長逆變供電時間，為市電的恢復(fù)爭取時間。