火電廠DCS系統的運行維護與故障處理

王 星

(山西國金電力有限公司，山西 呂梁 032100)

0 引言

隨著社會經濟的持續發展，電力市場面臨著更加激烈的競爭，而作為發電機組的重要組成部分，DCS控制系統發揮了十分重要的作用。在實際運行過程中，DCS系統可能會受到軟件、硬件、人為操作等多種因素的影響，從而降低其安全性與可靠性。因此相關人員有必要充分做好系統的日常運維工作，并針對系統可能出現的故障進行提前預控，從而不斷提升DCS系統的安全性和可靠性，實現火電廠的穩定發展。

1 DCS系統的基礎情況分析

DCS(Distributed Control System)即分散控制系統，現階段在火電廠發電機組中得到了廣泛的應用。隨著自動化控制技術的快速發展，DCS系統也得到了優化與升級，同時憑借著簡便的人機操作界面以及完善的數據處理能力得到了更多認可，進而也成為機組控制效率的關鍵技術[1]。實際上，DCS屬于以分散控制、分級管理、集中操作等為基本思想的多級計算機系統，同時在運行過程中體現出良好的適應性、擴展性、可靠性以及可維修性。一般來說，系統中的各設備可分為4個層次，分別為現場層、采集層、控制層和管理層(見圖1)，通過不同層級相關設備的配合，能夠有效地實現系統整體的運行。結合在火電廠運行過程中的實際情況，分散控制系統主要有以下兩方面的作用：①充分發揮網絡系統的橋梁連接作用，保證數據可以在各機組之間實現有效傳遞，確保設備的安全、穩定運行；②通過發揮其監控作用來實時了解核心系統以及輔助系統的運行情況，一旦出現故障應在第一時間實施安全停機，以保證整體系統運行的安全性與可靠性。

圖1 火電廠DCS系統基本組成示意圖

2 火電廠DCS系統的日常運行維護措施

DCS系統的運行情況將會直接影響火電廠的發展，因此有必要采取嚴格的日常運行維護措施，并從運行環境、運行狀態等環節入手有效監控DCS的運行狀況，并針對其運行問題提出相應的安全和技術措施。

2.1 保持良好的運行環境

結合實際來看，DCS系統在運行過程中對外部運行環境有著較高的要求，同時不同品牌的DCS硬件在溫度、濕度、粉塵、振動等方面的要求還會表現出進一步地細化。首先，溫度是對系統設備運行影響最為突出的因素，如果外部運行環境溫度超過設備可以承受的上限，則元器件的溫度將會變得更高，會嚴重影響控制器正常工作，不僅會限制數據的采集，還會縮短元器件的使用壽命。而且，同一個電子設備中往往會有多種不同品牌的DCS硬件，其對于外部環境溫度也會存在不同的要求，因此在進行溫度調節時應綜合考慮多種電子設備的溫度要求。其次，濕度也是影響設備運行的重要因素之一，相關人員應保證環境濕度的適宜性，濕度過高時會引發結露，而過低則會產生靜電現象，因此應將其保持在45%～75%的范圍內；最后，還應充分加強對粉塵、振動、電磁等因素的有效控制，避免其對DCS設備的正常運行造成干擾。

2.2 加強軟硬件巡查

只有設備軟硬件的運行正常才可以充分發揮DCS系統應有的作用，因此在進行軟硬件巡檢的過程中，應保證控制器、電源、網絡通信模件、服務器等硬件的狀態正常，滿足指示燈正常、無異常報警等要求，在完成檢查之后還應附上詳細的檢查說明，為后續的工作提供條件[2]。而系統軟件的主要工作是對硬件進行監視，其中主要包括控制器及網絡的負荷率；內部模件在運行過程中是否存在離線的情況；網絡柜、電源柜是否出現高溫報警；服務器通訊是否正常以及畫面刷新情況是否正常等。

2.3 嚴格開展接入管理

在DCS運行時應避免與外部移動儲存設備相連接，特別是對于剛剛投入使用的火電廠來說，很多外部技術人員都會擁有一些外部儲存設備。由于DCS系統都會通過交換機與公用DCS相連接，一旦接入外部儲存設備就很容易帶來病毒，進而造成十分嚴重的后果。因此在運行之前，可以先將DCS中的USB接口封掉，以最大限度地避免病毒入侵，確保網絡系統的安全運行。

2.4 實現DCS操作標準化

在DCS系統運行時應有效針對其操作制定相應的標準操作卡，以確保邏輯畫面修改、保護條件投退等操作的標準化進行。在以往的操作過程中，一旦出現失誤就會發生系統故障、邏輯混亂等問題，因此針對可以完成在線修改的DCS機組，應在操作之前就做好故障預警，并對數據庫中關鍵的組態、畫面進行備份，完成修改記錄同技術資料的收集整理，為后續的操作奠定基礎。

2.5 加強服務器清理與防護

由于服務器、歷史站以及工程師站等在長時間的運行下往往會出現一些系統垃圾，為避免因占據過大內存而限制系統運行，相關人員應定期進行垃圾清理。系統應定期備份服務器、工程師站中關鍵的歷史數據，以免數據丟失無法恢復；同時應加強對DCS中強制內容的排查，確保其可以與記錄本內容保持一致。除此之外，針對DCS工程師站、操作員站等應進行加密授權，對于不同層級應設置不同的口令密碼，并做好記錄工作。

3 火電廠DCS系統的故障處理措施

3.1 運行過程中的常見故障

(1) 硬件故障。硬件故障主要是指發生在DCS系統中、尤其是因I/O模塊損壞而造成的故障，一般來說硬件故障具備比較突出且局部影響的特點。通常情況下，引發硬件故障的原因包括設備使用不當、運行時間過長以及元件老化等，而溫度、濕度、灰塵等外部環境要素的不達標也會大大縮短模塊的使用壽命。

(2) 軟件故障。引發軟件故障的主要原因大多是軟件本身的錯誤，更多出現在DCS系統的投運調試階段。在實際調試的過程中，由于工作量比較大且復雜，因此很容易出現軟件錯誤。這對于DCS調試階段的運行人員也提出了更高的要求，應及時發現其中存在的問題并解決，進而降低此類故障對DCS系統造成的不利影響。

(3) 人為故障。在生產過程中如果工作人員操作不當也會引發DCS故障，而操作不當最主要的原因是沒有落實完善的管理制度。例如，因檢修人員操作不當或失誤從而出現MFT、DCS卡件等問題；而操作人員也沒有對其進行仔細檢查，最終導致卡件損壞。再如，由于缺少完善的設備管理制度，設備啟停過于頻繁，造成死機[3]。

3.2 處理故障的有效措施

(1) 檢查監控數據。當技術人員查看監控畫面的數據時，可以根據數據的內容特點來判斷系統的運行狀態。對于以下幾種情況來說，一旦出現應立即通知相關技術人員進行檢查，并完成現場的操作與處理：①以往經常變化的數據長時間沒有變動，并且多個數據都出現類似的情況；②在控制分組畫面時無法有效完成手動與自動的切換，同時無法對手動輸入的數據進行修改；③趨勢圖畫面中同時存在多條線沒有波動或波動較大的情況。

(2) 判斷波動數據。針對波動數據的判斷主要是判斷其與工藝的相關性，若存在關聯應第一時間通知微機人員進行檢查，并判斷其是否為系統波動導致的。與此同時，還應有效完成手動狀態的調節，必要時還需要到達現場。

(3) 檢查操作站情況。如果在系統運行過程中出現數據不變且調試無效的情況，那么就需要對操作站的工作情況進行檢查。首先，應判斷系統的故障燈是否亮起，如果顯示紅燈說明出現了故障；其次，應與拓撲結構相配合完成其他工作站的檢查工作，如果出現故障也應及時維修；最后，在其他操作站出現故障時應先進行線路檢查，隨后開展相應的維修工作。

(4) 檢查斷電情況。控制設備運行時電源是分為電網和不間斷電源系統兩路信號運行的，因此出現斷電的概率很低，但應對突然斷電的情況加以防范。當設備發生斷電情況時應在第一時間斷開線路并檢查線路狀態，同時有必要結合線路和設備運行情況展開綜合分析，為后續的維修工作提供條件。

4 結語

綜上所述，現階段在火電廠運行管理的過程中，DCS系統發揮了十分關鍵的作用，不僅可以有效對電廠運行狀態展開實時檢測，還可以進一步對火電廠內部機組進行維護與管理。因此在實際管理中，相關人員應不斷提升對DCS系統的重視程度，除了應做好日常維護工作以外，還應針對可能出現的故障展開防范預警，最大限度地避免因DCS系統故障而造成的機組停運、運行受阻、供電異常等不良后果。