河源電廠DEH柜模件故障分析及處理

黃先平 李恩鵬 陳志科

摘 要 河源電廠2？00MW機(jī)組DEH系統(tǒng)采用ABB symphony控制系統(tǒng)。汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)（TPS）由三塊TPS02模件和一個(gè) TPSTU02端子板組成。TPS模件及其它IO模件均通過擴(kuò)展總線與控制器通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。本文對(duì)模件信號(hào)誤發(fā)導(dǎo)致機(jī)組跳閘的原因進(jìn)行分析，提出了解決方法，并消除了故障。

關(guān)鍵詞 DEH TPS02 擴(kuò)展總線 模件故障

中圖分類號(hào)：TK321文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1故障現(xiàn)象概述

2018年4月16日15：28：42 河源電廠#1機(jī)組DCS系統(tǒng)DEH機(jī)柜16號(hào)DO模件、20號(hào)AO模件故障報(bào)警。DEH機(jī)柜內(nèi)GV1，GV2，GV3模擬量反饋信號(hào)故障消失。OPC油壓力低反饋來，GV1、IV1、IV4全關(guān)信號(hào)來，GV2、IV3全開信號(hào)消失。ASP#1油壓高報(bào)警來，隨后消失。TV1、TV2、GV1、GV2、GV3、IV1、IV2、IV3模件輸出故障報(bào)警。

15：28：46 16號(hào)DO模件、20號(hào)AO模件恢復(fù)正常，OPC油壓力恢復(fù)正常。

15：28：47 GV1、GV2、GV3模擬量反饋恢復(fù)正常，GV1開度為3%，GV2開度為3%，GV3開度為0%。

15：28：48 GV1、GV2、GV3模件故障報(bào)警。GV1、GV2指令跟蹤實(shí)際閥位3%，GV3指令跟蹤實(shí)際閥位0%。

15：28：52調(diào)節(jié)級(jí)壓力降低為2.4MPa，高壓缸排汽壓力降低為2.8MPa，高排壓比低跳機(jī)，鍋爐MFT動(dòng)作。

2018年5月1日3：50：57 #1機(jī)組OPC油壓低報(bào)警，1秒后報(bào)警消失。GV、IV關(guān)閉;3：50：58 #1機(jī)組發(fā)DEH綜合報(bào)警;3：51：01 調(diào)節(jié)級(jí)壓力下降至為3.2MPa，高壓缸排汽壓力3MPa，高排壓比低保護(hù)動(dòng)作，汽輪機(jī)跳閘。

2 DEH系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及原理

河源電廠DCS系統(tǒng)采用北京ABB貝利工程有限公司的symphony 系統(tǒng)，系統(tǒng)由三個(gè)環(huán)路組成，包括公用系統(tǒng)Cnet、#1機(jī)組Cnet和#2機(jī)組Cnet。每條環(huán)路使用冗余的同軸電纜，通過存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳遞數(shù)據(jù)。

在HCU的各類模件中（見圖1），控制網(wǎng)絡(luò)（C-Net）接口及通訊處理模件為一對(duì)冗余的NIS/NPM ，NPM直接處理需要與網(wǎng)絡(luò)通訊的數(shù)據(jù)，并采用直接內(nèi)存存取技術(shù)Direct Memory Access （DMA），通過控制總線Control Way與控制器BRC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;BRC執(zhí)行邏輯、PID運(yùn)算等過程控制任務(wù);BRC也采用DMA技術(shù)，通過I/O擴(kuò)展總線與各I/O模件交換數(shù)據(jù)。

控制器與子模件的擴(kuò)展總線通訊方式采用三態(tài)門電路控制，三個(gè)狀態(tài)是1和0、高阻狀態(tài)（高阻態(tài)主要用來將邏輯門同系統(tǒng)的其他部分加以隔離），當(dāng)總線上設(shè)備有通訊時(shí)傳送的是1和0，沒有通訊時(shí)處于高阻狀態(tài)。當(dāng)三態(tài)門電路輸出為高阻狀態(tài)時(shí)，三態(tài)門的輸出端相當(dāng)于開路，對(duì)總線上連接的其它器件沒有影響，利用三態(tài)門的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)需要通過總線的數(shù)據(jù)進(jìn)行分時(shí)傳送，這樣數(shù)據(jù)的傳送就不會(huì)出現(xiàn)混亂。

汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)由三塊TPS02模件及與電纜連接的一個(gè)TPSTU02端子單元組成。所有與電子超速保護(hù)有關(guān)的功能均由模件及端子單元監(jiān)測(cè)和完成。這些保護(hù)功能獨(dú)立于控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和多功能處理器，汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用三冗余輸入方式、三選二保護(hù)邏輯及可在線試驗(yàn)以提高可靠性。

TPS模件通過擴(kuò)展總線把汽機(jī)轉(zhuǎn)速、功率、中壓缸排汽壓力、功率不平衡量加上汽機(jī)跳閘及油開關(guān)狀態(tài)等訊號(hào)傳至控制器，每一塊模件獨(dú)立計(jì)算汽機(jī)轉(zhuǎn)速及產(chǎn)生跳機(jī)訊號(hào)，最后的輸出由終端單元以三選二邏輯決定。

3初步原因分析

第一次跳機(jī)前多個(gè)IO模件故障報(bào)警，OPC油壓正常信號(hào)失去4秒，GV、IV動(dòng)作由OPC油卸載引起。雖然沒有直接監(jiān)視手段，綜合其它信號(hào)反饋和現(xiàn)場(chǎng)的油路情況分析，基本可以判斷是OPC電磁閥動(dòng)作導(dǎo)致GV、IV關(guān)閉。OPC電磁閥動(dòng)作有兩條回路，一條是TPS的超速保護(hù)回路;另一條是組態(tài)中的超速保護(hù)邏輯通過DSO的通道輸出。

（1）3塊TPS模件在整個(gè)過程中沒有出現(xiàn)過任何報(bào)警，測(cè)量信號(hào)也都正常，并且TPS模件保護(hù)動(dòng)作都是三取二回路，TPS動(dòng)作的可能性極小。

（2）通過查看超速保護(hù)邏輯例外報(bào)告，確認(rèn)超速保護(hù)邏輯沒有動(dòng)作，如果是DSO動(dòng)作OPC電磁閥，DSO模件組態(tài)為故障時(shí)發(fā)0，只有在DSO模件與BRC控制器通訊故障時(shí)，通道輸出由正常的0變?yōu)?才能動(dòng)作電磁閥。

綜合兩次跳機(jī)前DCS歷史趨勢(shì)，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析可知，兩次跳機(jī)起因都是OPC電磁閥誤動(dòng)作（同時(shí)伴有子模件通訊故障報(bào)警）引起調(diào)門關(guān)閉，高排壓比低跳機(jī)。另外OPC電磁閥4月28日還有一次誤動(dòng)作，DEH機(jī)柜部分子模件報(bào)故障也多次發(fā)生。通過幾次故障的資料分析，初步判定是DEH機(jī)柜M3控制器與子模件的擴(kuò)展總線通訊出現(xiàn)故障，DSO模件誤發(fā)指令導(dǎo)致OPC電磁閥動(dòng)作，但究竟是哪一塊或哪幾塊模件故障引起總線通訊故障，尚不明確。

4處理過程及現(xiàn)象分析

4.1 4月16日停機(jī)后采取的檢查處理工作及現(xiàn)象分析

（1）對(duì)DEH機(jī)柜外部接線（包括OPC電磁閥、GV/IV快關(guān)電磁閥、中主門試驗(yàn)電磁閥、中主門活動(dòng)電磁閥、TPS端子板IO信號(hào)、伺服卡IO信號(hào)）進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)短路、接地、串入電壓的情況。因此可排除系統(tǒng)外部干擾影響。

（2）更換M3控制范圍內(nèi)的三排MMU機(jī)籠及連接電纜、機(jī)柜兩塊電源模塊、BRC300控制器、所有出現(xiàn)過故障報(bào)警的I/O模件，3塊TPS02、10塊伺服卡HSS03未出現(xiàn)報(bào)警，故未更換。

機(jī)組啟動(dòng)后各類I/O模件仍然多次出現(xiàn)故障報(bào)警，DI、DO信號(hào)多次翻轉(zhuǎn)，最終#1機(jī)組5月1日再次跳閘。由此可見，導(dǎo)致擴(kuò)展總線故障的源頭仍未找到。

4.2 5月1日停機(jī)后采取的檢查處理工作及現(xiàn)象分析

（1）檢查DEH機(jī)柜內(nèi)控制器、子模件、測(cè)量電源模塊電壓、各路直流輸出電壓，均正常。

（2）機(jī)柜斷電，測(cè)量電源各路電壓輸出電阻值均在正常范圍內(nèi)。

（3）對(duì)DEH機(jī)柜外部接線進(jìn)行檢查，也未發(fā)現(xiàn)短路、接地、串入電壓的情況。

（4）為防止信號(hào)誤發(fā)導(dǎo)致OPC動(dòng)作關(guān)調(diào)門，拆除TPS模件動(dòng)作OPC電磁閥的繼電器，并拆除OPC電磁閥線圈。

（5）模件插拔實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)有一塊TPS02模件插拔時(shí)會(huì)導(dǎo)致其它部分模件報(bào)故障，故將其更換，并移至別的槽位安裝。

（6）更換TPSTU02端子板;更換兩塊DO端子板（懷疑其通道信號(hào)誤發(fā)），同時(shí)更換對(duì)應(yīng)預(yù)制電纜，改變OPC電磁閥動(dòng)作輸出通道。

（7）TPS端子板功率1、3通道增加無源信號(hào)隔離器。

（8）TPS端子板轉(zhuǎn)速信號(hào)在端子板上并聯(lián)濾波電阻。

自5月2日機(jī)組再次啟動(dòng)后，#1機(jī)組DEH報(bào)各類子模件離線、通道壞質(zhì)量、DO翻轉(zhuǎn)、DI翻轉(zhuǎn)、伺服卡模件（HSS03）離線切手動(dòng)、轉(zhuǎn)速突降等故障依然頻繁出現(xiàn)。由于I/O模件均已更換，所有HSS03卡件均出現(xiàn)過短暫離線狀態(tài)后恢復(fù)正常的情況，結(jié)合模件報(bào)警記錄及相關(guān)信號(hào)歷史趨勢(shì)可知：M3控制器與子模件的擴(kuò)展總線通訊受到干擾，干擾源最大可能是TPS模件（共3塊），但不確定是哪塊TPS模件導(dǎo)致，即某一塊或幾塊TPS模件硬件故障導(dǎo)致其三態(tài)門電路中高阻狀態(tài)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致總線通訊數(shù)據(jù)混亂。

2018年6月3日，為保證3塊TPS卡件版本一致性，熱控人員將3塊TPS02卡件在線更換，更換后DEH柜無任何模件故障報(bào)警，系統(tǒng)運(yùn)行恢復(fù)正常。

5結(jié)論

TPS模件硬件故障導(dǎo)致各子模件與控制器通訊的擴(kuò)展總線受到干擾，引發(fā)各類子模件信號(hào)誤發(fā)，導(dǎo)致機(jī)組跳閘。

更換下的TPS模件返廠后廠家對(duì)其進(jìn)行故障檢測(cè)，其中一塊模件擴(kuò)展總線的接口芯片U32、U33故障，該TPS模件為機(jī)組庫(kù)存?zhèn)浼嬖谫|(zhì)量問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 李健民.汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)調(diào)試中的問題分析及處理[J].廣東科技，2012（23）：50.