電廠DCS失電故障原因分析及其應(yīng)對措施

胡福平

(中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力第一工程局,廣東廣州 510735)

電廠DCS失電故障原因分析及其應(yīng)對措施

胡福平

(中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力第一工程局,廣東廣州 510735)

目前狀況下,我國經(jīng)濟發(fā)展迅速,在這一大環(huán)境之下各行各業(yè)都取得了一定程度的發(fā)展。就電力行業(yè)而言,近年來不斷對新技術(shù)、新工藝進(jìn)行有效的創(chuàng)新與引進(jìn),也取得了一定的成績。其中DCS便具有一定的典型性,通過對DCS進(jìn)行一定程度上的使用,可以對電廠生產(chǎn)管理水平的提升進(jìn)行有效實現(xiàn)。但與此同時,它也對電廠機組運行的安全性造成了一定程度上的影響,最為常見的便是DCS故障,本文就主要結(jié)合某一發(fā)電廠,針對DCS失電故障原因分析及其應(yīng)對措施進(jìn)行研究與分析。

DCS 供電電源 失電 配電

1 DCS失電故障原因分析

某火力發(fā)電廠發(fā)生了DCS失電故障，我們到故障現(xiàn)場進(jìn)行了查看，經(jīng)過研究與分析，得出結(jié)論引發(fā)這一次DCS失電故障的因素主要有兩個，分別是基建設(shè)計方面的因素以及對于原設(shè)計的理解失誤因素。下面就針對這兩個方面的原因進(jìn)行簡要的闡述：

我們對這一發(fā)電廠的機組進(jìn)行了查看，發(fā)現(xiàn)部分機組DCS采用的是單個UPS對兩路電源進(jìn)行供電，除此之外，還存在著一些老機組中，運用2臺機組的DCSUPS互為備用供電。在這種情況之下，如果其中一臺機組DCS的UPS需要進(jìn)行一定程度的檢修，那么另外一臺機組的控制電源就變成了單路供電。

在一些機組之中，一些設(shè)備的相關(guān)設(shè)備都是采用雙線圈對電磁閥進(jìn)行一定程度上的控制，例如抽汽逆止閥、燃油跳閘閥等設(shè)備。這樣一來，如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)了相應(yīng)的失電狀況，汽輪機救護(hù)存在著一定的安全隱患，主要表現(xiàn)為超速危險，同時在這種情況之下，鍋爐也難以對燃料進(jìn)行徹底的切除。除此之外，我們還發(fā)現(xiàn)在這一發(fā)電廠中投入了一些新的機組磨煤機油泵、空氣預(yù)熱器，而對于這些設(shè)備都是采用了長信號控制的方式，這樣一來，一但發(fā)生了DCS失電的故障，就可能促使磨煤機油泵、空氣預(yù)熱器難以正常的運行，同時也可能對相關(guān)設(shè)備造成一定程度的破壞。

在一些老的機組之中，我們發(fā)現(xiàn)其中并不存在著相應(yīng)的數(shù)字式電液控制系統(tǒng)功能，同時汽輪機跳閘系統(tǒng)所采用的是帶電動作方式，而且其中并不存在著可靠的電源以及電源回路結(jié)構(gòu)。在這種情況之下，如果控制系統(tǒng)失電，手動跳閘按鈕就無法對汽輪機進(jìn)行有效的控制，只有采取就地打閘的方式來對汽輪機的運行進(jìn)行停止。

在部分機組之中，仍然存在著DCS及其主要控制系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)的電源監(jiān)視與報警不完善的地方。圖1為電廠DCS應(yīng)用示意圖。

2 DCS失電故障的對策分析

圖1

(1)首先，在對DCS供電電源配置進(jìn)行設(shè)計的過程之中，對UPS的各種電源都應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的報警系統(tǒng)的設(shè)置，在這一前提之下還需要保證各個電源電壓信號進(jìn)入到故障錄波裝置和DCS，這樣一來，就可以對其進(jìn)行合理而有效的監(jiān)視。對于DCS的供電方式選擇也十分重要，一般情況下，DCS應(yīng)由1路UPS、1路保安電源進(jìn)行供電，或2路相互獨立的UPS進(jìn)行供電。除此之外，還需要保證ETS、TSI以及火焰檢測裝置等系統(tǒng)能夠與DCS的電源結(jié)構(gòu)保持一定程度的一致性。需要注意的是，應(yīng)當(dāng)定期對UPS進(jìn)行相應(yīng)的切換試驗，一般情況下，工作電源與備用電源之前的切換之間應(yīng)該控制在5ms之內(nèi)。

(2)其次，對于DCS內(nèi)部的電源配置而言，主要存在著兩種設(shè)計方式。第一種是2N方式，即每個模件柜中都存在著兩個或者四個電源模件，在這其中，一般電源模件主要是由主電源進(jìn)行供電，而另一半則是由副電源進(jìn)行供電，同時對電源模件輸出的直流電源進(jìn)行相應(yīng)的并聯(lián)處理，并在此基礎(chǔ)之上將其作為I/O模件、主控制器和現(xiàn)場設(shè)備的工作電源。第二種設(shè)計方式時2路交流進(jìn)行電源互相作為備用電源的方式，即其中1路電源的主電源為這一路交流進(jìn)線電源，那么在這種情況之下，當(dāng)這1路進(jìn)線電源失去時，就可以切換到另一路進(jìn)線電源完成供電需要，而如果第一路電源恢復(fù)時，就可以切回到之間的電源進(jìn)行供電。這樣一來，在切換之后的兩路電源分別對控制系統(tǒng)一半的電源模件進(jìn)行供電，在這種情況之下，即使電源切換失敗，也至少存在著一半的電源模件能夠正常運行，并對DCS的正常運行進(jìn)行一定程度上的保證。

(3)對于火焰檢測裝置、TSI以及熱工儀表電源柜等設(shè)備而言，一般情況之下，都應(yīng)該由兩路不同來源的交流電源對其進(jìn)行一定程度的供電，同時，也可以對經(jīng)過切換之后的電源進(jìn)行使用。各操作員站和工程師站應(yīng)采用2路切換后的電源，或2路供電電源、切換后的電源分別為不同的操作員站供電，這樣一來，即使一路電源出現(xiàn)的失去狀況，那也會至少存在著1臺操作員站可以使用。而對于DI模件的查詢電壓而言，一般情況下采用+48VDC電源較為適宜，這樣一來，就能夠?qū)π盘柕目垢蓴_能力進(jìn)行一定程度的增加。除此之外，還應(yīng)該對對DCS及ETS、TSI、火焰檢測裝置等的任意1路電源進(jìn)行監(jiān)視。如果條件允許的話，還應(yīng)該對DCS電源電壓超限、2路電源偏差大、風(fēng)扇故障以及隔離變壓器超溫等報警系統(tǒng)進(jìn)行有效的設(shè)計，只有這樣，才能對相關(guān)的故障及時發(fā)現(xiàn)并迅速采取有效措施對故障進(jìn)行排除。

(4)在對操作臺按鈕配置進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)該對2個手動停爐和停機按鈕進(jìn)行分別配置，同時還需要為每個按鈕提供多對常開閉觸點。這樣一來，通過對這種指令的有效設(shè)計，只有在同時按下兩個按鈕的情況之下，才會發(fā)出手動停爐或者停機的指令。而在這其中，部分觸點作為DI信號進(jìn)入爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)和ETS構(gòu)成觸發(fā)停爐、停機的軟件跳閘信號，部分觸點串聯(lián)接入MFT跳閘繼電器、ETS跳閘電磁閥(AST)的控制回路中，以便對硬件跳閘進(jìn)行有效的實現(xiàn)。

(5)在對熱工主保護(hù)系統(tǒng)配置進(jìn)行設(shè)計的過程當(dāng)中，應(yīng)該尤其注意采用DCS實現(xiàn)MFT保護(hù)的機組，對于這類機組而言，應(yīng)該為其專門配置獨立的MFT跳閘繼電器組，一般情況下，采用帶電動作或者失電動作設(shè)計較為適宜，所設(shè)計的動作不同，處理的方式也存在著一定程度的差異。如果采用的是帶電動作設(shè)計，應(yīng)該對由兩路不同電源構(gòu)成的并聯(lián)回路進(jìn)行有效的使用，也就是說，任意回路動作都可以完成停爐操作。而如果采用的是失點動作設(shè)計，則之前的供電方式則又不適宜了，在這種情況之下，一般都是使用FSSS公用機柜本身提供的直流電源。

(6)對于抽汽逆止閥、疏水閥、燃油跳閘閥等建議從熱工儀表電源柜中取電源，并設(shè)計為單線圈電磁閥失電動作方式。機組最好配有空氣引導(dǎo)閥，當(dāng)DCS失電引起汽輪機跳閘后，切斷抽汽逆止閥和疏水閥的壓縮空氣，使抽汽逆止閥能夠關(guān)閉，疏水閥能夠打開。目前，大多機組在疏水閥后串聯(lián)了1個電動閥，若該電動閥在失電時不能改變狀態(tài)，則根據(jù)汽輪機防進(jìn)水保護(hù)的要求，在機組正常運行中該電動閥必須打開。除此之外，在制定DCS失電故障的反事故措施方面，由于機組設(shè)備的復(fù)雜性，DCS失電的故障情況有多種，有些可能是部分失去電源，有些只是短暫失去電源(小于1s)，有些可能長時間失去電源甚至全廠失去電源。為了防止DCS失電故障處理不當(dāng)而擴大事故，需要制定可靠的DCS失電故障的反事故措施，并經(jīng)常預(yù)演和不斷完善。

3 結(jié)語

本文結(jié)合具體的實例，首先對某一電廠的DCS失電故障原因進(jìn)行了一定程度的闡述，然后在此基礎(chǔ)之上提出了相應(yīng)的解決對策。

[1]張國建.電廠UPS體系故障探討[J].科協(xié)論壇(下半月),2012(11).[2]李珊珊,詹繼華,梁正玉.某600MW機組控制系統(tǒng)電源中斷信號誤發(fā)引起MFT的分析及處理[J].河南電力,2012(03).

[3]趙松烈,賀賢峰,何彥君,丁俊宏.北侖電廠三期工程DCS設(shè)計和組態(tài)[J].電力建設(shè),2010(02).

[4]劉復(fù)平,劉武林,朱曉星.火電機組DCS失電故障安全隱患的調(diào)查及預(yù)防措施[J].熱力發(fā)電,2008(03).

[5]尹峰,韋東良.火電廠DCS性能考核試驗與可靠性分析[J].熱力發(fā)電,2006(11).