DCS時序不當導致磨煤機RB失敗原因分析

趙 晗，蔡建飛

(淮滬煤電有限公司田集發電廠，安徽 淮南 232098)

1 工程概述

田集發電廠一期工程為2×630 MW超臨界機組，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產的超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構Π型、露天布置燃煤鍋爐。1，2號機組分別于2007年7月和10月投入商業運行，DCS系統為上海西屋控制系統有限公司基于Windows 7操作系統的OVATION3.3.1分散控制系統。

在日常工作中，DCS維護人員在進行DCS邏輯組態和組態修改時，往往對同一頁邏輯內各算法塊的執行時序設置是否合理考慮不足。如若時序設置不當，將會影響到邏輯的正常運算，進而引發故障，甚至威脅到機組的穩定安全運行。

DCS軟件組態中，在將相關邏輯功能塊按一定的控制策略連接起來的同時，需對每一個功能塊賦予不同的塊號，也就是每個功能塊在掃描運算時的時序，時序就是在DCS的一個控制循環執行周期內各個環節執行的順序，確定了執行周期后，可以簡單地認為DCS中邏輯的運算過程是串行完成的，即在固定的執行周期內，有順序地完成輸入數據采集、控制策略運算、控制信號輸出等過程。一但確認了控制過程的運算時序，邏輯的運算方式就會被確定。如果模擬量控制邏輯時序設置不當，會降低系統運算精度；如果開關量控制邏輯時序設置不當，很有可能造成指令的錯誤輸出，進而導致保護誤動作、拒動作。因此，在進行軟件邏輯組態時，一定要確保每一步運算的邏輯性與正確性，確保時序正確，才能保證邏輯運算的準確。

2 事件過程

某日12:52:43，2號機組負荷385.4 MW，AGC投入，B，C，D，E共4臺磨煤機運行，總給煤量170.5 t/h，給水流量1 141 t/h，總風量1 525 t/h，主汽壓力15.107 MPa，機組正常運行。

12:52:44，運行人員發現給煤機E瞬時煤量從53.8 t/h跳變至2.6 t/h，判斷給煤機堵煤；12:53:10，給煤機E就地跳閘，但磨煤機快速減負荷(runback，RB)信號沒有正常觸發。

3 原因分析

磨煤機RB信號是指當有磨煤機跳閘且磨煤機總出力無法滿足當前機組負荷時，使機組能夠快速地消除由于磨煤機跳閘引起的擾動，并穩定在最大出力，減輕運行人員的工作壓力。

磨煤機RB信號由DCS控制系統邏輯運算產生，產生條件為：總煤量指令與實際總煤量偏差大于20 t，同時偏差信號質量非壞點，最后與上任一給煤機跳閘，發15 s脈沖。

查閱歷史曲線發現在給煤機跳閘的一瞬間，總煤量突然產生了一個正向階躍，由147.7 t/h跳變至188.3 t/h，總煤量指令平穩，無明顯變化。因此導致總煤量指令與實際總煤量偏差小于20 t，磨煤機RB信號觸發失敗。

熱控工作人員對實際總煤量計算邏輯進行了分析，發現給煤機瞬時煤量計算邏輯設置存在一定問題。給煤機運行信號消失后，TRANSFER算法塊輸出由yes路切換至no路，由于RATELIMIT算法塊速率限制設定為0.005，導致TRANSFER算法塊1的輸出并不是給煤機實際煤量0 t/h，而是經過速率限制計算后的虛假給煤機煤量40.5 t/h。檢查控制邏輯功能塊執行時序，如圖1所示：給煤機運行信號執行時序為10，TRANSFER算法塊1執行時序為63，TRANSFER算法塊2執行時序為66，速率限制塊(圖1方框部分)執行時序為69，給煤機運行信號至切換快2中間有兩個延時計算塊(圖1圓圈部分)實際延時時間均為0 s，執行時序分別為72和75。由于算法塊執行時序問題，使TRANSFER算法塊2的yes路首先接收到了虛假煤量信號，TRANSFER算法塊2再由yes路以一定速率(設定值為2.5/s)切換到no路，導致虛假煤量(圖1方框部分速率限制)輸出累加到總煤量，引起總煤量產生正向階躍，致使總煤指令與實際總煤量偏差小于20 t，導致磨煤機RB信號觸發失敗。

圖1 原總煤量運算邏輯

TRANSFER算法塊一處給煤機運行后瞬時煤量的跟蹤設置速率限制的目的是，避免給煤機啟停和瞬間的斷煤現象對燃燒系統造成大的擾動，就是該部分引起邏輯時序錯亂。

4 解決方案

根據對總煤量計算邏輯的分析確認，發現算法塊時序設置不當問題是造成磨煤機RB失敗的根本原因，邏輯設計不合理也是造成這次事件的因素之一。按照問題發生的原因,只要修改時序即可解決問題，但參考機組的實際情況，對總煤量邏輯進行了適當修改。

首先優化給煤機運行信號消失時煤量跟蹤邏輯，刪除無作用的延時邏輯功能塊，重新校正邏輯功能塊運算時序，保證給煤機跳閘后煤量切換跟蹤正常，避免引起總煤量產生正向階躍。同時取消原給煤機跳閘后煤量跟蹤速率限制邏輯，將速率限制功能移至圖2方框所示TRANSFER算法塊中，速率設置為0.2 t/s，保證煤量切換跟蹤正常的同時，防止給煤機啟停或瞬時斷煤對燃燒系統造成大的擾動。修改后邏輯如圖2所示。

圖2 優化后總煤量運算邏輯

邏輯優化后，在運行人員對給煤機進行定期啟停時，進行效果驗證，從歷史曲線(見圖3)中可以看出，在給煤機停運后，總煤量計算邏輯無異常。因給煤機定期啟停時，機組其他給煤機出力完全能夠彌補因單臺給煤機停運減少的煤量，因此機組正常運行過程中暫時無法觸發磨煤機RB信號，但根據邏輯關系，可以判斷出修改后邏輯可以達到預期目標，待機組停機檢修時再進行進一步實際驗證，確保萬無一失。

圖3 給煤機停運總煤量變化趨勢

因此，在DCS邏輯組態過程中，一定要對算法塊的時序問題引起足夠的重視，要了解清楚控制對象的特性及實際機組運行情況，確定邏輯算法要實現的功能，不同邏輯頁要按重要程度合理排序，一張邏輯圖中不同算法塊的執行順序也要合理排列。尤其是邏輯異動修改過程中，更要充分考量，小心謹慎，并進行必要的試驗加以驗證，保證邏輯組態的正確性。