火電廠(脫硫脫硝)DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

孫 澤

(國能龍?jiān)喘h(huán)保有限公司，北京 100039)

0 引言

分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System，DCS)控制技術(shù)在我國工業(yè)化領(lǐng)域是比較常見的技術(shù)手段，而且在實(shí)踐應(yīng)用中已經(jīng)相對(duì)成熟。作為控制系統(tǒng)，其不僅價(jià)格低廉、組裝簡單，而且占用面積也比較小。因此，DCS控制技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)運(yùn)行是火電廠生產(chǎn)的決定性因素，運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性存在諸多影響因素。因此，火電廠DCS控制系統(tǒng)必須要做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。

1 DCS控制系統(tǒng)

DCS控制系統(tǒng)也被稱為分散控制系統(tǒng)，包括過程監(jiān)控與監(jiān)控級(jí)。這類系統(tǒng)利用紐帶通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)兩者的連接，從而組合成多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(見圖1)。分散控制系統(tǒng)集合了通信(Communication )、計(jì)算機(jī)(Computer)、顯示(CRT)和控制(Control)技術(shù)，通常被稱作4C。系統(tǒng)通過裝置與設(shè)備的集中操作與分散控制，加強(qiáng)了配置、組態(tài)靈活性[1]。

圖1 DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DCS控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作是微處理，通過微機(jī)達(dá)到集中分散處理管控的效果。在計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，DCS控制系統(tǒng)也開始朝著信息化、多元化與集成化方向轉(zhuǎn)型，從而衍生出各型號(hào)的DCS系統(tǒng)，其不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)交換，還能夠通過以太網(wǎng)技術(shù)，將項(xiàng)目管理與DCS控制系統(tǒng)緊密連接，采集數(shù)據(jù)后上傳到網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制。

2 火電廠DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試要點(diǎn)

2.1 脫硫脫硝DCS控制系統(tǒng)調(diào)試復(fù)原

關(guān)于系統(tǒng)硬件調(diào)試的復(fù)原，在檢查硬件的過程中，工作人員應(yīng)該先做好分類，并且制定調(diào)試表格，填寫和校對(duì)檢驗(yàn)項(xiàng)目允許的誤差與規(guī)定的數(shù)值，以期減小誤差。軟件調(diào)試復(fù)原環(huán)節(jié)操作比較簡單，由于軟件出廠時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)試，所以在進(jìn)行火電廠現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，工作人員僅需測(cè)試軟件功能性與結(jié)構(gòu)性[2]。在進(jìn)行單回路的調(diào)試時(shí)，工作人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，單回路無法快速調(diào)試完成，應(yīng)該按照信號(hào)模擬量和數(shù)字量劃分組別，明確實(shí)際調(diào)試順序。開始調(diào)試之后，當(dāng)完成一部分單回路的調(diào)試工作后，工作人員應(yīng)該及時(shí)做好標(biāo)記，詳細(xì)記錄調(diào)試數(shù)據(jù)。針對(duì)連鎖回路的調(diào)試復(fù)原，工作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照邏輯測(cè)試圖進(jìn)行，并在開始測(cè)試之前嚴(yán)格校對(duì)邏輯圖，特別是邏輯“1”與“0”條件結(jié)果，應(yīng)該進(jìn)行雙重測(cè)試。開始測(cè)試調(diào)試之后，設(shè)計(jì)階段所需邏輯功能不能有遺漏現(xiàn)象，而且工作人員應(yīng)注意必須在設(shè)計(jì)所需邏輯功能范圍以內(nèi)。針對(duì)程序控制系統(tǒng)的調(diào)試復(fù)原，開始測(cè)試之后，工作人員還應(yīng)根據(jù)程序表要求的順序展開測(cè)試。測(cè)試對(duì)象包括各流程實(shí)施條件、程序時(shí)間以及元件狀態(tài)。

2.2 選擇調(diào)試模擬方法

為了使DCS系統(tǒng)能夠有效投入使用，工作人員在投入使用前必須開展調(diào)試工作。筆者建議采用綜合模擬法開展系統(tǒng)調(diào)試。綜合模擬法需要用到準(zhǔn)確的參數(shù)來調(diào)試系統(tǒng)狀態(tài)。首先，輸入模擬信號(hào)。DCS控制系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)輸入過程變量信號(hào)這一操作進(jìn)行模擬，建議應(yīng)用0.05級(jí)信號(hào)發(fā)生器，以此為標(biāo)準(zhǔn)表，可保證精度[3]。其次，模擬輸出負(fù)載。開始冷態(tài)調(diào)試之后，工作人員注意可不接入現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載，模擬量輸出負(fù)載建議在控制室中的輸出輸入端子連接負(fù)載相似的小功率電阻，電阻數(shù)值能夠及時(shí)顯示在屏幕上。如果數(shù)字輸出信號(hào)負(fù)載提出需求，可應(yīng)用信號(hào)燈模擬。在開始熱態(tài)調(diào)試之前，工作人員需要將模擬負(fù)載拆除。再次，系統(tǒng)模擬。此環(huán)節(jié)一般會(huì)在復(fù)雜性較大的聯(lián)鎖系統(tǒng)中使用，通過冷態(tài)調(diào)試方式制作模擬版，而數(shù)字信號(hào)則需要采用信號(hào)燈模擬與開關(guān)。模擬信號(hào)量通過電子元件線路可直接產(chǎn)生。最后，故障模擬。工作人員通過故障模擬能夠真實(shí)了解到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)診斷檢測(cè)故障以及冗余功能的實(shí)際情況，在系統(tǒng)中輸入故障信號(hào)與越限信號(hào)等時(shí)，可采取相應(yīng)的方法對(duì)故障狀態(tài)加以模擬，例如人為調(diào)整、切斷電源等，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試操作站工作人員便可對(duì)故障進(jìn)行診斷[4]。

3 火電廠脫硫脫硝DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方法

3.1 DCS控制室的調(diào)試

DCS控制系統(tǒng)使用壽命與運(yùn)行穩(wěn)定性，通常與其工作環(huán)境有直接聯(lián)系，建議工作人員做好DCS控制室環(huán)境的控制，例如室內(nèi)溫濕度、粉塵等。為了使控制室內(nèi)溫濕度處于適中狀態(tài)，工作人員還需要重點(diǎn)考慮通風(fēng)條件，保證控制室所有機(jī)柜均安裝散熱系統(tǒng)，機(jī)柜可以發(fā)出溫度預(yù)警信號(hào)，提醒工作人員控制室溫度超標(biāo)[5]。此外，在安裝DCS控制系統(tǒng)階段，工作人員務(wù)必要保證安裝的便捷性，位置選擇在火電廠脫硫脫硝施工現(xiàn)場(chǎng)附近比較適宜，而且要遠(yuǎn)離高危地點(diǎn)。需要注意的是，DCS控制系統(tǒng)不能處在強(qiáng)磁以及大電流設(shè)備之處，工作人員在調(diào)試DCS控制室時(shí)，建議將線路纜口及時(shí)封堵，保證控制室內(nèi)部環(huán)境的整潔性。

3.2 DCS控制系統(tǒng)常見問題的解決

針對(duì)DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，工作人員需要用到火焰檢測(cè)器，其中最為關(guān)鍵的一項(xiàng)操作便是火焰保護(hù)投入?，F(xiàn)階段，火焰檢測(cè)器和火電廠脫硫脫硝實(shí)際需求存在一些偏差，經(jīng)常發(fā)生偷看與漏看的問題，降低了信號(hào)穩(wěn)定性，有一些自動(dòng)化設(shè)備還面臨失效的問題。在火檢之前，工作人員需要做好DCS控制系統(tǒng)的全方位篩查，按照項(xiàng)目運(yùn)行現(xiàn)狀及時(shí)調(diào)整檢測(cè)器，以免發(fā)生偷看問題。與此同時(shí)，火焰檢測(cè)器必須保證靈敏度，而且靈敏度和穩(wěn)定效果關(guān)聯(lián)十分密切，一旦發(fā)生偷看、漏看問題，將有很大概率出現(xiàn)燃油未燃燒便進(jìn)入爐膛當(dāng)中的現(xiàn)象。火焰檢測(cè)器需要展開邏輯修改，改善控制功能。工作人員通過計(jì)算機(jī)程序?qū)鹧鏅z測(cè)器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理控制，既可避免人為操作和判斷造成失誤，也有利于保障實(shí)際調(diào)試效果[6]。

當(dāng)DCS控制系統(tǒng)開始調(diào)試之后，工作人員要對(duì)電源進(jìn)行檢查、排查，排查電源開關(guān)與模件狀態(tài)、電源絕緣性等。針對(duì)電源的檢查，工作人員應(yīng)按照電源開關(guān)順序進(jìn)行，一旦發(fā)現(xiàn)了故障需要馬上終止運(yùn)行系統(tǒng)，總結(jié)故障原因并快速恢復(fù)供電，以免DCS控制系統(tǒng)模件發(fā)生破損。在針對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行處理過程中，工作人員必須先將模件的外布線斷開，松開模件電源保險(xiǎn)，將模件插入卡槽，建議應(yīng)用萬用表全方位篩查模件接地狀況，保證不存在安全隱患后，處于無電狀態(tài)情況下接入模件即可開始傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)程序必須定期清理，工作人員應(yīng)按照火電廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整DCS控制系統(tǒng)，避免發(fā)生主機(jī)死機(jī)故障。

3.3 優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)試信號(hào)

DCS控制系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)試信號(hào)，工作人員可以采用加裝隔離器這一方式，送風(fēng)機(jī)主葉可落實(shí)機(jī)構(gòu)信號(hào)，增加隔離器，使DCS控制系統(tǒng)和接地?cái)?shù)據(jù)相同，控制延時(shí)時(shí)間在4 s左右，以免對(duì)MFT信號(hào)造成影響。另外，現(xiàn)場(chǎng)工作人員全方位檢查設(shè)備狀態(tài)，重點(diǎn)檢查是否存在跳閘現(xiàn)象。

3.4 DCS控制系統(tǒng)設(shè)備選型

DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開設(shè)備的支持，關(guān)于系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)，一方面要按照機(jī)組運(yùn)行工況做出選擇，一般有過運(yùn)行與使用經(jīng)驗(yàn)的DCS控制系統(tǒng)往往可靠性更強(qiáng)，也可以為后續(xù)的維護(hù)、養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。另一方面，選擇硬件設(shè)備時(shí)，工作人員必須保證硬件和系統(tǒng)運(yùn)行需求一致。另外，對(duì)于DCS系統(tǒng)的控制，火電廠需要做好儲(chǔ)存與運(yùn)行操作，使DCS控制系統(tǒng)始終處在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

3.5 其他故障的處理

火電廠脫硫脫硝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試DCS控制系統(tǒng)，可以及時(shí)對(duì)總線所有回路的周期性展開診斷。經(jīng)過檢查之后，如果發(fā)現(xiàn)存在異常，那么相關(guān)內(nèi)容便會(huì)編譯為具體的代碼。在總線操作站處理之后，傳輸代碼信息直接顯示在CRT，了解故障所在位置。與此同時(shí)，利用CRT還可以及時(shí)掌握故障基本情況，工作人員利用機(jī)柜相關(guān)卡件，卡件上有發(fā)光二極管，檢查顯示狀態(tài)便可確定異常狀態(tài)故障信息。如果是插件外部存在故障，工作人員應(yīng)該深度檢查。建議使用故障定位法，如直接判斷、替換對(duì)比、外部檢查以及隔離法，均可解決插件外部故障。

如果在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)DCS控制系統(tǒng)存在組態(tài)錯(cuò)誤，那么測(cè)試期間便可直接對(duì)組態(tài)表格與數(shù)據(jù)一一核對(duì)，由工作人員修改數(shù)據(jù)，并校對(duì)組態(tài)點(diǎn)。在測(cè)試過程中，工作人員應(yīng)該提前認(rèn)識(shí)到可能會(huì)出現(xiàn)組態(tài)數(shù)據(jù)臨時(shí)發(fā)生變化這一突發(fā)情況，建議調(diào)試之后快速恢復(fù)至最初狀態(tài)。對(duì)于DCS控制系統(tǒng)的程序錯(cuò)誤，應(yīng)用軟件均有特殊編程語言，而且軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)通常完成了所有的程序編制工作，進(jìn)行到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段也無法完全避免程序編寫失誤。工作人員處理程序錯(cuò)誤需要及時(shí)修改，而且在調(diào)試DCS控制系統(tǒng)過程中，嚴(yán)格檢查程序，通過系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)潛在故障。

4 結(jié)語

綜上所述，使用DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行火電廠脫硫脫硝處理，可以發(fā)揮該系統(tǒng)的自動(dòng)化作用，提高火電廠現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率與準(zhǔn)確性。控制系統(tǒng)需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試，只有工作人員掌握調(diào)試技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)存在的故障，從而準(zhǔn)確識(shí)別脫硫脫硝及其他環(huán)節(jié)潛在安全隱患，在保證火電廠安全生產(chǎn)的同時(shí)，提高DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試水平，經(jīng)過持續(xù)性調(diào)試之后不斷完善控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。