火力發電廠DCS系統的可靠性分析

華冰

摘 要：當前，我國有多數火力發電廠為了保障機組能夠順利有序的運行，相繼使用了DCS系統，此系統對機組的正常運行具有積極的促進作用。然而因為種種因素的影響，導致該系統實踐在作業中時常發生一些故障問題，直接對機組的運行造成了阻礙。基于此，文章主要探討了火力發電廠DCS系統可靠性相關問題。

關鍵詞：火力發電；DCS；故障；措施

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0109-01

DCS是分布式控制系統的簡稱，在我國的自控行業中又被稱為集散控制系統，它主要包括現場控制站、人機接口、通訊網絡，以及現場的儀表閥門系統這四個部分。其中，人機接口主要是指計算機與人之間所建立的存在一定聯系、負責信息輸出和接入的接口，根據生產廠家的不同，DCS的配置也不一樣，同時，只有在供電的情況下，所有的人機接口才能正常運行。現場控制站，簡而言之就是機柜，它是構成DCS的重要的組成部分，在整個生產中，所有的控制方案都是依靠這個現場控制站來完成。DCS的通訊網絡主要包括光纖、交換機、通信模塊等，許多的DCS廠家在設計時，大部分的系統都是隨著整個單元一起供電，只有交換機內的網絡單元需要單獨供電。最后，DCS現場儀表以及部分閥門系統構成了DCS系統的供電最基本的部分，離開了這些基本的部件，DCS系統就無從談起。

1 火力發電廠DCS系統運行中的常見問題分析

1.1 硬件故障

DCS軟硬件故障是造成熱工保護異常的一大原因，這主要是因為隨著DCS控制系統的不斷發展，相關部門為了確保機組的安全性、可靠性，在熱工保護系統中加入了諸如CCS、DEH等控制站，使得兩個控制器在同時發生故障時能夠進行停機保護，這也就導致了DCS軟硬件保護異常情況的發生，其主要的情況包括以下幾種：信號處理卡損壞、輸出模板有誤、設定值模板出現故障、以及網絡通訊不暢等。

1.2 熱工元件故障

熱工元件是熱工保護中進行信號采集的重要組成部分，熱工元件能否安全可靠地運行，直接關系到熱工保護的安全性和可靠性。但是，由于溫度、壓力、流量以及閥門位置燈原因，常常會造成誤發信號，使得主輔機產生保護異常的現象。有的火力發電廠中，因熱工元件故障引起的熱工保護異常甚至占到了所有故障發生率的一半以上，通過調查分析發現，主要原因是元件的質量不高、部分元件老化。因此，要加強對熱工元件的選購和設計，盡量避免單點參與機組保護的模式，盡最大可能降低機組保護異常的風險。

1.3 電纜接線故障

市場經濟的不斷發展，許多火力發電廠的工作環境有了很大的改觀，在一定程度上提高了工作效率，激發了員工的工作積極性。但是由于電廠自身的特殊性，常常因為自身高溫、潮濕、粉塵的作用，造成大量電纜老化，降低了電纜的絕緣性，很大可能造成短路的現象，進而導致保護異常的現象。比如汽輪機保護系統中，有的信號電纜必須經過機頭的高溫區域，這就造成了電纜的絕緣性降低，存在很大的安全隱患，其中在部分省份中已經出現過汽機保護信號電纜絕緣性降低，導致熱工保護異常的現象。比如：惠州熱電#1機組4月7日，#12電泵勺管由65%突降至0，由于鍋爐汽包水位低觸發鍋爐MFT動作，機組跳閘。檢查原因為勺管接線盒信號線接地所致。我國的眾多火力發電廠應該給予高度的重視，在管理和檢修中列出處于高溫、潮濕等惡劣環境中的電纜，然后在每次的檢修工作中，加強對這部分電纜的電阻測量，檢測其絕緣性，如果發現存在電阻值誤差比較大的情況，應該及時更換電纜，降低熱工保護異常的概率。

1.4 設備電源故障

隨著火電廠熱控系統自動化程度的不斷提高，火電廠在熱工保護中加入了DCS控制系統，部分過程控制站還采取了電源故障停機保護，但是近年來由于熱控設備電源故障引起的熱工保護異常也有逐年上升的趨勢。這主要是因為熱控設備電源系統設計不合理，或者是電源接插件的解除不良引起的，電源故障，造成系統停機的現象。還有一些設備電源故障如電磁閥的線圈電源接地短路，導致熱工保護系統異常。

2 火力發電廠DCS系統可靠性和抗干擾性的技術研究

2.1 從現階段的實際情況分析

我國火力發電廠的相關自動化系統已經滿足不了集散控制系統在具體的工作中通過相關的自動化系統來對全通信控制的實現，在具體的工作中其系統的可靠性依舊存在很大的需求與實際間的距離。因而在火力發電的電氣自動化系統以及其相關的集散控制的系統之間通常保留一部分的硬接線。而在具體的工作中，要切實保障火力發電廠電氣全通信控制模式的具體實現，就需要相關人員將火力發電中熱工工藝連鎖的問題解決到位，以此來有效提高火力發電過程中電氣后臺系統的應用水平，對最初階段的基本運行監視功能加以豐富。

2.2 在具體工作中構建通用網絡結構

通過對火力發電廠的實際工作來分析，應在工作中對電氣自動化技術進行不斷的創新應用，優先選擇網絡通訊產品的關鍵，就在于其可以很好地實現從辦公自動化的環境到元件級和控制級的整個電氣自動化系統的范圍。以此切實確保火力發電廠的控制設備、相應管理系統等之間數據信息的順利傳輸，最終有效保障全集成的自動化。

2.3 提高DCS系統的可靠性

火力發電廠熱工自動化系統的具體工作環境中，不可避免的會出現大量復雜環境因素的干擾，這就需要我們在工作中切實提高DCS系統的可靠性。

2.4 相關專家提出了相應的措施

近年來，為了在工作中有效減少因接地異常對機組運行造成的不利影響，有相關專家就此問題展開了分析探討，并在此基礎上組織召開了火電廠電廠熱工系統接地以及相關干擾問題的談論會，通過對具體案例中疑難問題分析研究，較為深刻地提出了相應的有效措施。

3 火力發電廠自動化控制技術的改進

3.1 集中配置

對火電廠發電機單元機組采取集中配置的方式，可有效地加強對機組的運維管理，同時可將監控系統配置在系統某個單元機組張或是將兩臺并用，從而提高控制系統對整個電網中單元機組的控制性能。隨著計算機網絡技術的快速發展，可將總體控制裝置集成在統一的控制室內，從而形成一個規模較大的集中電子控制室，能夠對發電機組進行全面的控制，進而提高對火電廠中設備的安全管理水平。

3.2 提高智能化水平

火電廠中單元機組中應用的DCS控制系統應進行適當的優化或升級，以提高其使用性能及智能化水平。火電廠中DCS控制系統的智能化水平越高，則其控制性能就越強，對機組的監控能力也就越高。

總的來說，DCS控制系統是當前應用較為廣泛的控制系統，其將現代控制技術、計算機網絡技術、通信技術及安全技術集為一體，具有較強的控制性能，且運算速度快，系統運行可靠性。在具體的工作中通過對相關技術措施的有效采用，可以有效地減少DCS系統的設備故障，最終保證DCS系統的可靠性。因此在以后的實際工作中也應不斷地分析研究火力發電廠DCS系統運行中的常見故障，并積極采取相應措施加以控制維護，以此保證火力發電廠整體工作的有效性。

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