火力發電廠DCS系統的可靠性探討

張俊峰

摘要： 文章基于DCS控制系統的簡單概念，分析目前火電廠應用DCS系統過程中暴露出的問題，并針對這些問題提出了提高火電廠中DCS系統運行可靠性的有效策略。

關鍵詞： 火電廠;DCS系統;可靠性

引言

在目前我國經濟飛速發展的同時，我國社會的用電負荷在同步快速增長，為此我國加大了電網規模，加快了火電廠等主要發電企業的建設和發展。與此同時，在發電機組的規模更大且參數更高的同時，也在逐漸普及DCS系統等先進技術和控制系統的應用，對于確保整個發電系統的穩定與可靠運行發揮著重要的作用。

DCS控制系統的相關概念

目前火電廠中的DCS系統就是分布式控制系統的簡稱，其主要的原理就是通過計算機硬件和系統來對火電廠生產運行中的回路進行控制以及進行數據的集中管理，此系統也是目前火電廠控制系統中的核心控制程序，集成了目前比較先進的控制、計算機以及通訊、顯示等技術，通過集成了上述先進技術的多級計算機系統，在通訊網絡的基礎上來開展火電廠生產運行中的各種過程控制和監控控制等工作。

火力發電廠DCS系統運行中的常見問題分析

DCS系統運行中的異常

首先是環境因素。這主要表現在環境因素中的溫度因素會直接影響計算機硬件的運行安全，這主要表現在環境溫度每升高10℃，就會降低集成電路和電氣元件的可靠性25%左右。而且如果環境溫度超過了60℃，就容易導致計算機硬件出現故障，表現出在內應力以及冷熱變化的影響下會導致各種電子元件和材料出現損傷以及出現電氣性能的變化問題。此外，環境因素中的濕度因素也會影響計算機的正常運行，表現在濕度較低時容易導致靜電問題的發生，濕度過高時則增加出現電火花以及短路問題的概率。不僅如此，環境因素中的潔凈度因素對DCS系統運行的危害則表現在，當灰塵進入磁盤和磁頭之間的間隙時會導致高速運轉的上述二者之間出現機械損傷或磁頭磨損的問題。而且灰塵還會在集成電路和電子元件上吸附而降低其絕緣性，嚴重時會導致短路問題的發生。如果是絕緣性的塵埃還會導致插件接觸不良的問題的發生。

其次是自動控制。這主要表現在目前針對火電廠的集中控制方式提出了更高的熱控設備自動要求，但是同時也表現出黨出現較大的擾動后者被控設備失控時，就需要通過人為干預的方式來解除自動模式并采用手動模式進行調整。

最后就是電源可靠性方面的問題。這主要表現在DCS系統運行中需要應用UPS不停電電源，要求通過此種電源形式來保證電源供應的可靠性，同時還要保證供電電源的電壓、頻率波動等級、額定容量、瞬時停電時間間隔等滿足較高質量的要求，避免對計算機系統的可靠性運行造成影響。

硬件故障

在目前火電廠中的DCS系統在不斷擴大的同時，其中的CCS、DEH等控制站的數量也在不斷增多，對于熱工保護系統的可靠運行也造成不同程度的影響。這主要表現在如果出現兩個控制器同時故障的現象則會出現停機保護動作，導致DCS軟硬件出現問題。主要有信號處理卡損壞、輸出模板有誤、設定值模板出現故障、以及網絡通訊不暢等。此外，對于采集信號系統中的熱工元件來說，也容易出現系統在運行中受到氣溫、流量、位置燈等因素的影響而導致信號錯誤問題，這就會引起主輔機出現保護異常的現象。而導致上述問題的主要原因就是由于所采用的元件質量不達標，或者由于檢修維護等原因而導致出現陳舊老化等質量問題。

提高DCS系統可靠性的技術措施

DCS系統防范措施

首先是為了減少此系統中計算機運行中的誤動次數，需要采取以下運行檢修管理措施：一是開展此系統中計算機系統的日常巡檢和軟件、熱工備件的管理工作。做好軟件管理中負荷規定的組態修改執行工作，并且對修改前后的組態信息進行備份和存檔。針對已經出現故障的硬件裝置，在進行備件更換之后需要進行功能測試合格才能投入使用。其次是針對DCS系統的檢修管理，要通過合理的檢修工藝和程序來保證檢修項目和周期滿足設備特點要求，根據不同的大修或者小修來開展相應項目的檢修和測試工作。最后是針對帶有冷卻風險的系統，需要重點做好對冷卻風扇的檢查，以及開展清洗、吹掃和更換等維護管理工作，避免此設備故障而增加機柜溫度并導致模件故障的發生。

其次是提高自動控制的投入率，同時還要保證自動投入的質量。而由于每個子系統的自動投入都會對整個系統的運行可靠性造成影響，這就需要在長時間的PID參數整定過程中做好不同工況下機組的檢驗等工作。

最后就是針對保安電源以及UPS電源的防范措施。針對主電源和備用電源來說，需要通過萬用表進行測量并做好記錄。而且要針對其溫升問題，使用紅外線測溫儀對接線端子的溫度進行定期測量和記錄。而且還要在大修和小修的停機時間內開展電源切換試驗，保證其切換間隔滿足技術規范的要求。此外，由于DCS系統運行中會受到電廠中較高電壓、較大電流以及較強磁場干擾環境的影響，因此還要做好對計算機接地系統的檢查。

做好對DCS系統硬件以及運行管理

針對DCS系統中的硬件來說，需要作業人員對整個網絡的布置以及不同環節的作用進行明確，在對比廠家資料和備件的過程中，掌握不同卡件以及對應的工作、DPU的硬件配置和卡件上不同跳線的作用等，還要保證每個元件都有足夠的備件。此外，在此系統運行中，需要做好對工程師站的管理工作，這不僅需要對DCS系統的管理制度進行建立和完善來保證分級別工程師站管理工作的開展。還要明確每個崗位和人員所管轄的區域，通過分區分片責任制的落實，以及落實過程中的有效監督和管理，避免由于管理原因而導致邏輯混亂或者系統故障的發生。并且要加強對技術人員專業技能水平的培訓，結合DCS系統的工作守則，進行嚴格的DCS電子管理制度的制定，實現對工作人員之間工作內容和要求的規范。

結語

在目前火電廠相關技術的快速發展中，將各種現代化的先進控制技術進行結合，實現DCS系統在電廠控制系統中的廣泛應用，提高了電廠控制系統運行的速度以及可靠性。但是也需要針對目前DCS系統運行中出現的問題，加強對此系統中的軟硬件質量的管理與控制，并加強此系統運行中的管理工作，實現此系統運行可靠性的提升，切實保證火電廠發電機組的穩定運行。

參考文獻

張久君.火力發電廠DCS系統可靠性分析[C]// 2018年6月建筑科技與管理學術交流會.

李東峰，陳寶林.火力發電廠DCS系統運行現狀及相關測試優化措施分析[J].電工技術，2019，488（02）：57–59.