淺析熱工自動化系統(tǒng)可靠性及常見故障處理

馬先松

淺析熱工自動化系統(tǒng)可靠性及常見故障處理

馬先松

機組的安全穩(wěn)定運行受到電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修水平的直接影響。DCS系統(tǒng)隨著大型火電機組自動化程度的逐漸提高變得越來越重要。而相應(yīng)的檢修規(guī)程隨著熱工自動化系統(tǒng)的快速發(fā)展也出現(xiàn)了新的內(nèi)容。通過對熱工自動化系統(tǒng)可靠性和常見故障處理辦法的分析，提出了希望各個電廠能夠足夠重視熱工自動化系統(tǒng)的可靠性，來保證DCS的可靠性和保證機組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運行。

火電機組；熱工自動化；自動化

在DCS系統(tǒng)對大型火電機組的作用越來越重要的現(xiàn)在，熱控人員的面前出現(xiàn)了一個重要的課題，那就是如何提高DCS系統(tǒng)的可靠性。DCS系統(tǒng)具有故障率低、可靠性高、操作性簡單和維護(hù)方便等優(yōu)點，而這些優(yōu)點讓它成為了應(yīng)用發(fā)展最快的控制核心和電廠生產(chǎn)實施過程控制的核心，機組運行的經(jīng)濟(jì)性與安全性和DCS系統(tǒng)直接相關(guān)。分散控制系統(tǒng)隨著機組單機容量和熱工參數(shù)的不斷提高得到不斷的發(fā)展，在發(fā)展過程中不斷引入了新的通信方式、新的科學(xué)技術(shù)，在日益完善的DCS控制系統(tǒng)和越來越高的電廠自動化水平面前，運行人員的勞動強度被慢慢減輕，但是對熱工自動化系統(tǒng)是否能夠安全穩(wěn)定運行提出了更加嚴(yán)厲的要求。

1 熱工保護(hù)系統(tǒng)常見的故障分類

1.1 DCS硬件故障

DCS硬件故障一共有四種情況。分別是機柜內(nèi)電源輸出發(fā)生了錯誤，實際信號要求的類型和硬件跳線不一致，硬件本身出現(xiàn)了一定程度的損害，終端匹配器未接、通信線接線方向錯誤和撥碼開關(guān)錯誤，和模塊和底座接插不夠嚴(yán)密。這四個故障常常表現(xiàn)為兩個方面：①格式系統(tǒng)工作，但系統(tǒng)的輸出不能驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備、顯示的對應(yīng)測點值不夠正確；②加電后硬件板級出現(xiàn)故障，即指示燈顯示的狀態(tài)不太正常。

1.2 DCS軟件故障

在軟件升級修改后和系統(tǒng)投運調(diào)試階段一般會出現(xiàn)軟件錯誤，這種錯誤是軟件本身造成。組態(tài)人員在進(jìn)行工作量大和應(yīng)用軟件程序復(fù)雜的工作時，他們的溝通難免出現(xiàn)漏洞，所以必須按照規(guī)定進(jìn)行軟件修改的工作，才能避免應(yīng)用軟件出現(xiàn)錯誤。DCS系統(tǒng)軟件的故障一共有七種：設(shè)備不工作或者系統(tǒng)的輸出不能驅(qū)動現(xiàn)場的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信忙碌而引起系統(tǒng)管理混亂、對應(yīng)通道連接信號不匹配、主/從過程控制器組態(tài)信息不一致、一次元件更換后相關(guān)的變量參數(shù)設(shè)置不符合、計算機加電后硬件板故障、打印機不打印。

1.3 外部環(huán)境造成的DCS故障

這類故障雖然時有發(fā)生，但是故障的數(shù)量相對來說比較少[1]。主要是由于外部環(huán)境中存在的小動物以及環(huán)境中的溫度、濕度、粉塵較高引起的。而也有一定數(shù)量是由于振動引起的故障，這類故障經(jīng)常是焊接口開裂、儀表的接線不良、用于固定的螺絲釘發(fā)生松動等。還有一類故障是電廠器械的金屬外殼受到化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，這是由于電廠所處的環(huán)境比較特殊造成的。

1.4 系統(tǒng)內(nèi)干擾故障

DCS系統(tǒng)本身也會產(chǎn)生一些干擾信號，除了系統(tǒng)本身的干擾之外，外部環(huán)境也會產(chǎn)生一些信號干擾。這種情況是因為在電纜的鋪設(shè)時沒有把強電電纜和弱電電纜分開，或者強電電纜和弱電電纜之間的距離和他們之間的電流電壓沒有形成正比。而不帶靜電手套去觸摸模塊也會造成一定的干擾信號。還有一種情況也會產(chǎn)生干擾信號，那就是隨意擺放從機架上拆下的卡件，而且沒有把這些卡件放在接地良好的防靜電氈上。

2 熱工保護(hù)系統(tǒng)常見故障應(yīng)采取的措施

熱力系統(tǒng)的每一個部件或者系統(tǒng)局部出現(xiàn)的故障都會造成熱工保護(hù)系統(tǒng)的觸發(fā)，而出現(xiàn)跳機停爐的現(xiàn)象，導(dǎo)致最后出現(xiàn)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，這是因為熱力系統(tǒng)覆蓋著熱力設(shè)備的所有參數(shù)，每個系統(tǒng)和系統(tǒng)之間都是相互制約的關(guān)系，一發(fā)而動全身。所以提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性是每個熱控管理人員都應(yīng)該重視的問題。

2.1 盡量采取冗余設(shè)計

現(xiàn)在過程控制站的電源和DPU的設(shè)計普遍是1：1的冗余設(shè)計。冗余設(shè)計也應(yīng)該在一些重要的熱工信號上進(jìn)行，進(jìn)行有效的監(jiān)控和判斷來自同一取樣的測試點信號，為了分散危險，應(yīng)該用不同的卡件放置重要測點的測量通道，來提高它的可靠性。應(yīng)該用多點并相互獨立的方法對重要測點就地取樣孔進(jìn)行設(shè)計。

2.2 采用技術(shù)可靠和成熟的熱控元件

對熱控元件可靠性的要求進(jìn)行提高能夠提高熱控自動化的程度，所以DCS系統(tǒng)整體的可靠性十分依賴可靠的熱控元件，熱控設(shè)備的投資也應(yīng)該根據(jù)熱控自動化的要求不斷的增加，所以在熱控元件的使用上，在熱控設(shè)備投資足夠的情況下，一定要根據(jù)需要選擇的熱控元件的條件一定是品質(zhì)優(yōu)良和業(yè)績較好的，切忌不能為了節(jié)省投資而使用易損壞的熱控元件[2]，這樣DCS系統(tǒng)的可靠性和安全性得到保護(hù)以及DCS系統(tǒng)的整體可靠性都能得到提高。

2.3 保護(hù)邏輯組態(tài)進(jìn)行優(yōu)化

降低熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動、拒動率和提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和安全性都需要優(yōu)化保護(hù)邏輯組態(tài)，優(yōu)化保護(hù)邏輯組態(tài)具有十分重要的意義。例如磨煤機經(jīng)常由于末次的施工問題造成的管路積灰而造成風(fēng)混合風(fēng)量測量點發(fā)生跳變，并且經(jīng)常進(jìn)行跳磨煤機。后來進(jìn)行邏輯優(yōu)化風(fēng)混合風(fēng)壓力信號和風(fēng)混合風(fēng)量信號，這樣就能對誤動進(jìn)行排除。

2.4 提高DCS硬件質(zhì)量和軟件的自我診斷能力為了提前預(yù)防和軟化故障，熱控工作人員應(yīng)該加強對軟件和硬件的自我診斷能力的研制。

2.5 嚴(yán)格控制電子間的環(huán)境條件

熱控電子設(shè)備經(jīng)常受到振動、灰塵、高濕度和高溫度的影響。為了延長熱控設(shè)備的使用壽命，必須嚴(yán)格控制電子間的環(huán)境條件。

2.6 對熱控就地設(shè)備的工作環(huán)境條件進(jìn)行改善

如果能夠?qū)峥卦O(shè)備的工作環(huán)境進(jìn)行改良，就能最大可能的減少因為環(huán)境而導(dǎo)致熱控設(shè)備出現(xiàn)的故障和造成的損耗。[3]

2.7 加強技術(shù)的培訓(xùn)

加強對熱控人員和電廠工作人員的培訓(xùn)，能夠有效的使熱控相關(guān)人員的技術(shù)水平和處理故障的能力得到提高。

2.8 嚴(yán)格按照規(guī)定定期進(jìn)行維護(hù)

這個屬于預(yù)防的措施。對熱工自動化系統(tǒng)的各個部件定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，這樣能夠?qū)υO(shè)備欲將出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)防，減小因為設(shè)備的損害而導(dǎo)致的損失，使每一個零件在每一天都是屬于良好的工作狀態(tài)。熱工自動化系統(tǒng)的管理人員要做好對熱工系統(tǒng)的日常維護(hù)和試驗，保證設(shè)備的日常的正常運行。在設(shè)備周期性的停機時，要對熱控自動化的設(shè)備進(jìn)行徹底的檢查和維護(hù)，特別是對設(shè)備的保護(hù)系統(tǒng)，更要驚醒徹底嚴(yán)格的檢查調(diào)修，并進(jìn)行仔細(xì)的保護(hù)試驗。

3 結(jié)語

熱控系統(tǒng)的安全性和可靠性隨著電力實業(yè)和高新技術(shù)的快速發(fā)展變得越來越重要，雖然發(fā)電設(shè)備也漸漸向自動化和智能化的道路走去，但是無論沒有哪個設(shè)備是能能做到絕對化的可靠的，即使是最先進(jìn)的設(shè)備，也是絕對的“有故障”[4]。而我們要做的不是把故障絕對性的消除，而是要及時的檢測出故障、預(yù)防故障和控制故障，從而避免故障進(jìn)一步的擴大，這是熱控人員們最高的目標(biāo)追求。

[1]邵瑞.熱工保護(hù)系統(tǒng)常見故障及處理方法[J].大科技，2015（13）：60.

[2]孫長生，朱北恒，王建強，等.提高熱工自動化系統(tǒng)可靠性的技術(shù)研究[C].2008電站熱工控制研討會暨自動化信息化技術(shù)交流年會論文集.2008：231～236.

[3]徐文輝，李式利.提高熱工系統(tǒng)接地可靠性與抗干擾能力探討[C].第四屆長三角科技論壇——長三角電力科技分論壇論文集.2007：137～140.

[4]劉艷麗.談熱工自動化控制在火電廠的應(yīng)用及發(fā)展[J].黑龍江科技信息，2012（30）：93.

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1004-7344（2016）28-0111-02

2016-9-19

馬先松（1989-），男，助理工程師，本科，研究方向為電力。