火力發電廠DCS系統維修策略和風險分析

曹躍 高健

【摘?要】隨著電力工業的迅速發展，火力發電機組運行的可靠性日益得到了重視。在火力發電廠中，DCS系統及設備是整個發電機組的運行和控制核心。本文針對某廠#6發電機組DCS 系統設備的維修作業過程進行風險評估，完善了DCS系統設備維修過程的危險源辨識內容。

【關鍵詞】火力發電;DCS系統;風險分析;維修策略

一、火電廠DCS系統維修的重要性及風險評估

DCS的安全可靠運行是保證發電機組正常運行的先決條件，一旦其發生故障，必定會引發機組運行失控之類的事故，這些事故基本上無法提前預知。對于DCS系統本身言，對系統工作可靠性造成干擾的重要原因當屬硬件和軟件兩方面的故障，如果硬件工作異常，將引發控制器死機并喪失冗余，網絡也將因此斷開，不能有效實現通訊信息的常規傳遞;如果軟件工作異常，則不能有效實現程序的常規運作，還會使得通訊信息不暢通，也無法正常有效地將歷史數據存儲下來。另外汽機超速、鍋爐停止運行等故障，都會影響到設備的使用壽命，生命和財產造成損失。級別保持在最高水平。由此可見，基于這一層面而言，必需將DSC嚴重時甚至給系統的可靠性工程設計者、電廠維護者最要注重的一個問題是：怎樣提升DCS系統操作的可靠性，并為機組運行的安全性提供保障。

風險評估是針對具體危險源發生的概率和可能造成后果的嚴重程度、性質等進行定性或定量的評價。表 1是DCS系統控制站和服務器維修作業內容的風險評估，表1中失效后果嚴重程度分為5級，分別表示不嚴重、不太嚴重、一般、比較嚴重以及非常嚴重;事件發生概率也分為5級，分別表示至今火電廠行業內從未發生過、火電廠行業內發生過、在本單位發生過、在本機組發生過和在本機組發生過多次。

表1中處于低風險區內的作業對機組運行和DCS系統可靠性影響程度較小，暫時不需要采取控制風險措施。對于處于中等風險區的作業，對機組運行和DCS 系統可靠性影響程度較大，需要立即采取控制風險的措施。對于處于高風險區的作業，影響很嚴重，必須立即排除風險。

二、發電廠DSC系統可靠性分析

1.火電廠DSC系統硬件可靠性分析

其是指在DSC系統內相關元件、構件的可靠性數據與模型的基礎上來深入剖析系統及其構成單元的可靠性，并預先給出科學的評估;由此可見，對于單元組成系統而言，其可靠性的主要影響因素是單元的可靠性程度和個數，并且和不同的單元構成的框架密切相關;火電廠DSC系統是由串聯、并聯、表決H種基本系統組建而成的：這種多層架構可將總系統設為核也，往下分別構建子系統、單元系統及模塊層次。這樣一來，能夠根據每一層單元內W及單元之間的功能關系來確定，使其更符合現場實際。先將整個系統的層次和功能確定，方可從下往上來求取其總體可靠度。

2.火電廠系統軟件可靠性分析

（1）在規定的條件下，在規定的時間內，軟件不引起系統失效的概率。

（2）在規定的時間周期內，在所述條件下，程序執行所要求的功能的能力在軟件可靠性的定義中，規定的條件是指軟件運行時中的各種外部要素，如系統中的硬件和操作系統、操作規程等，規定的時間通常是指軟件的“運行時間”。定義中的系統失效是指運行中出現偏離預期狀態的事件，分別描述軟件在正常和異常外界條件下的特征，執行所要求的功能是指軟件不出現失效，完成規定的功能，軟件可靠性的評估指標部分和硬件可靠性有類似之處，包括可靠度、故障率、平均故障間隔時間等，另外還有一些體現軟件特殊性的可靠性指標，包括軟件系統不工作時間、初始錯誤個數與剩余錯誤個數等。

三、火力發電廠DCS可靠性為中心的維修策略

1.事后維修（故障維修）

對于某種設備而言，如果通過預防性維修得不到較好的效果的話，通常就適合于采用事后維修的策略，這種策略是非常基本的。它能保障出現故障后，電廠的運行能夠保持安全，而且不會導致系統運行可靠性的降低。這時一般采用的是事后維修。可理解為這一策略通常都是等到硬件設施因為異常無法正常工作后才會實施的。

2.定期維修（預防維修）

火電廠熱控設備的定期維修包括設備的A級、B級、C級、D級的停機檢修以及設備運行中的定期保養和維護，不同級別的檢修規定的檢修時間、工作內容也不一樣，一般A級時間最長，工作內容最多，其他級別逐級縮短和減少。不同級別檢修的檢修周期不同，類似機組同級別檢修的檢修周期也會根據計劃的不同而不一樣，以#6機組為例，一個A級檢修的檢修周期約為4年，熱控設備的檢修工作包括28個特殊項目，23個標準項目;

一個B級檢修的周期約為2年，熱控設備的檢修工作包括12個特殊項目，28個標準項目;

C級檢修周期為約為1年，熱控設備的檢修工作包括11個特殊項目，30個標準項目;D級檢修周期與C級類同，D級檢修的工作內容是基于設備存在的缺陷和故障隱患，屬于缺乏性質的檢修，工作范圍更小，檢修時間更短。定期維護和保養是機組日常運行中的預防維修工作，熱控設備維護和保養的內容、方式方法遵循維護部門由經驗而制定出的規定。

3.狀態維修

以可靠性為中心的維修主要是狀態維修，基于設備狀態來確定是否需要維修。設備的實際工作狀況為依據，通過檢測設備的潛在故障而制定維修決策。其作為最佳的維修方法，設備無需停止這行，計算機技術、檢測技術、診斷技術等技術的發展是狀態維修的基礎。送種維修方式的好處是：極具經濟性，在診斷的基礎上來判定是否需要更換、維修備件，將設備使用周期發揮到極致的同時還不會造成設備的重大損壞。但各種設備的潛在故障較難識別是阻礙狀態維修發展的一個瓶頸，其應用的普及面主要涉及汽機振動檢測，基本上不會被應用到熱工和別的設備中去，原因在于它無法識別不確定的故障。

4.火力發電廠DCS系統設備維修信息平臺

構建設備維修信息平臺可以將DCS系統維修信息整合在一起形成數據庫，從而為RCM決策過程建立良好的數據基礎，并為其提供有力的可靠依據。DCS系統設備維修信息平臺構建的過程中需要開發維修分廠技術平臺，這是由于DCS設備故障涉及到許多種類的專業，這樣能夠對其進行有效的管理，可以實現全廠設備維修信息的收集、整理和儲存，這樣可以為維修策略的制定以及實施建立良好的技術基礎。

結束語：本文探討了火電廠DCS系統維修重要性及風險評估、風險評估和風險控制過程，完善DCS系統，設備維修過程的系統可靠性分析內容。并首次引入了人因可靠性分析中的認知可靠性和失誤分析方法用于 DCS系統維修作業的人因失誤分析中。人因可靠性分析有眾多定性和定量分析方法，在今后的工作中要繼續分析火電廠 DCS系統設備的人因失誤，探討定量的人因失誤分析方法，提高分析精確性。

參考文獻：

[1]張慧茹.發電廠DCS維修策略研究和風險分析[D].華北電力大學（北京），2016.

[2]陳榮超.火力發電廠DCS系統維修風險的分析[J].成都電子機械高等專科學校學報，2011，14（04）：36-39.

[3]陳榮超.火力發電廠DCS維修決策優化及風險分析研究[D].浙江大學，2011.

[4]蔣濤.火力發電廠DCS系統人機界面綜合評價研究[D].哈爾濱工程大學，2006.

（作者單位：內蒙古國華呼倫貝爾發電有限公司）