王建收?申健

摘要：針對發(fā)電企業(yè)DCS系統(tǒng)常見故障進行了分析和總結(jié)，并提出了應(yīng)急處理方法和日常防范措施，對提高DCS系統(tǒng)的整體可靠性、保證機組安全穩(wěn)定運行有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；故障；應(yīng)急處理；防范措施

作者簡介：王建收（1971-），男，河南南陽人，南陽鴨河口發(fā)電有限責任公司運行部主任，工程師；申?。?978-），男，河南南陽人，南陽鴨河口發(fā)電有限責任公司值長，工程師。（河南 南陽 473000）

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0229-02

隨著熱工DCS控制系統(tǒng)的成熟發(fā)展，熱工自動化程度日益提高。熱工DCS控制系統(tǒng)憑借其顯著的優(yōu)越性，使機組的可靠性、安全性、經(jīng)濟性運行得到了前所未有的提高。然而，熱工DCS控制系統(tǒng)的故障及隱患嚴重影響著機組安全運行。因此電廠生產(chǎn)運行人員必須清楚熱工DCS控制系統(tǒng)可能發(fā)生的故障類型及相應(yīng)的應(yīng)急處理方法，在日常工作中采取相應(yīng)的防范措施。

一、DCS系統(tǒng)概述

鴨河口電廠二期機組的分散控制系統(tǒng)（DCS）采用北京日立控制技術(shù)有限公司的HITACHI-5000M系統(tǒng)。整個系統(tǒng)劃分為#3機組DCS系統(tǒng)、#4機組DCS系統(tǒng)、公用DCS系統(tǒng)三大塊。DCS系統(tǒng)覆蓋常規(guī)的DAS、FSSS、MCS、SCS、ECS系統(tǒng)。而DEH、MEH、ETS、TSI、小機TSI、火檢控制柜等專業(yè)性較強的系統(tǒng)設(shè)備由主機廠家配備，與DCS之間有可靠的通訊接口。

每臺機組設(shè)置操作員工作站（POC）五臺、工程師工作站（EWS）一臺、歷史工作站（HIST）一臺、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)（DAS）一臺。其中POC、EWS、HIST、DAS均接入以太網(wǎng)上，歷史工作站也具備在線監(jiān)控功能；FSSS、SCS、MCS、MEH、ECS作為DCS的網(wǎng)絡(luò)站點均依次掛在DCS的控制級網(wǎng)上，公用DCS則通過網(wǎng)絡(luò)耦合器與兩臺機的DCS網(wǎng)絡(luò)相連；控制級通訊網(wǎng)絡(luò)采用雙冗余環(huán)狀光纖網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)順時針、內(nèi)網(wǎng)逆時針），具有某個站點故障情況下其他站點仍可正常傳送、單一網(wǎng)絡(luò)通訊線路故障情況下各站點數(shù)據(jù)傳輸不受影響、某個局部兩條通訊線路均故障的極端情況下各站點仍可正常傳遞數(shù)據(jù)、任何故障發(fā)生時能及時報警且故障消除時網(wǎng)絡(luò)自行恢復(fù)等優(yōu)點。

DCS系統(tǒng)配備了后備應(yīng)急按鈕獨立于DCS系統(tǒng)之外，保證在DCS系統(tǒng)出現(xiàn)異常和緊急情況下停止或者啟動相關(guān)設(shè)備。

DCS操作互鎖功能：在網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)置中，有關(guān)于兩臺單元機組誰擁有對公用系統(tǒng)的操作權(quán)的設(shè)置，且這個設(shè)置對兩臺機組而言是互斥的，但任何一臺機組在任何時候都可以通過本身畫面上的專設(shè)按鈕來請求對公用系統(tǒng)的操作權(quán)限。這種請求是強占式的，即誰申請，權(quán)給誰。所以即使發(fā)生當時有操作權(quán)限的一臺機組的DCS全部癱瘓而不能操作的情況，另一臺機組也可以馬上請求而獲得對公用系統(tǒng)的操作權(quán)限。

電源設(shè)計方面，DCS系統(tǒng)設(shè)有專門的電源柜，設(shè)計為兩路電源：主機UPS（主）、保安B段（備），所帶負荷有FSSS柜電源、SCS柜電源、MCS柜電源、MEH柜電源、ECS柜電源、主控室操作員站電源、工程師室操作員站電源，各負荷雙路電源均可實現(xiàn)不間斷切換。

二、DCS系統(tǒng)故障的應(yīng)急處理

應(yīng)急處理原則：當DCS系統(tǒng)出現(xiàn)異常，立即通知熱工人員到場處理并匯報各級領(lǐng)導(dǎo)。運行人員應(yīng)沉著冷靜、果斷處理，確保機組設(shè)備安全。首先分析判斷出故障類別及范圍，仔細查看對機組監(jiān)控的影響程度后進行處理。機組暫時運行穩(wěn)定但無控制手段時應(yīng)先保持穩(wěn)定，立即聯(lián)系檢修處理，短時無效果應(yīng)立即停運機組；事發(fā)前機組運行不穩(wěn)定且已無控制手段時應(yīng)立即停運機組；對機組已無監(jiān)視手段時應(yīng)立即停運。

應(yīng)急處理的注意事項：迅速安排就地人員做好準備并注意人身安全，保持通訊暢通；DCS因電源失去故障，運行人員不可盲目進行電源恢復(fù)以防擴大事故，系統(tǒng)內(nèi)部電源操作應(yīng)由熱工人員進行；DCS通訊網(wǎng)絡(luò)癱瘓需要緊急停機時注意廠用電的切換，若廠用電失去確認無異常后應(yīng)迅速通過鄰機公用操作權(quán)限合廠用電備用電源開關(guān)，無效時可以考慮將母線段上負荷開關(guān)斷開后就地手動合備用電源開關(guān)。

1.操作員站故障時的應(yīng)急處理

（1）部分操作員站顯示器黑屏?xí)r，若其他的操作員站可以進行監(jiān)控，則繼續(xù)監(jiān)視機組正常運行，立即通知熱工人員處理；若不能正常監(jiān)視、安全操作，可以緊急使用工程師站內(nèi)操作站進行監(jiān)控，通知熱工人員立即處理故障操作員站，期間盡量不要有重大操作。

（2）全部操作員站故障時，若電源正?？删o急逐臺熱啟一次，觀察操作員站是否能恢復(fù)正常，并立即通知熱工人員到場處理；若因電源故障導(dǎo)致集控室內(nèi)所有操作員站不能使用，可緊急使用工程師室內(nèi)操作員站進行監(jiān)控；若所有操作員站故障（集控室和工程師室內(nèi)操作員站均故障），短時處理不好且故障前機組運行不穩(wěn)定，則立即打閘停機停爐，若故障前機組運行穩(wěn)定但無法監(jiān)視機組參數(shù)則也應(yīng)立即打閘停機停爐。

2.通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時的應(yīng)急處理

（1）DCS通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，造成所有數(shù)據(jù)不能進行刷新（死機），應(yīng)立即匯報并按“全部操作員站出現(xiàn)死機”處理。

（2）SCS系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，立即通知熱工人員處理并匯報，同時運行人員維持機組穩(wěn)定運行，加強監(jiān)視，并可根據(jù)需要安排人員進行就地操作。不能維持設(shè)備運行（運行設(shè)備跳閘，備用設(shè)備無法啟動）時，應(yīng)緊急停止機組運行。

（3）MCS系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，立即通知熱工人員處理并匯報，同時運行人員維持機組穩(wěn)定運行，加強監(jiān)視，必要時采取就地操作，維持參數(shù)在正常范圍內(nèi)。若運行參數(shù)達到停機停爐值時，應(yīng)緊急停止機組運行。

（4）FSSS系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，應(yīng)緊急停止機組運行并立即匯報，若手動MFT按鈕無效，則應(yīng)立即采取停止給煤和燃油系統(tǒng)運行的措施，同時安排人員就地檢查停運情況。

（5）MEH系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，立即通知熱工人員處理。此時若A/B汽泵未發(fā)生跳閘則應(yīng)維持機組穩(wěn)定運行（因給水無法操作，應(yīng)保持燃燒穩(wěn)定），啟動電泵保持熱備用狀態(tài)。若故障短時無法消除，做好事故預(yù)想后打跳一臺汽泵并立即并入電泵調(diào)整機組穩(wěn)定，再打跳另一臺汽泵，調(diào)整機組穩(wěn)定。

（6）ECS系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，立即通知熱工人員處理，同時運行人員維持機組穩(wěn)定運行并加強監(jiān)視，可根據(jù)需要安排人員進行就地操作。不能維持設(shè)備運行（運行設(shè)備跳閘，備用設(shè)備無法啟動）時，應(yīng)緊急停止機組運行。如果在并網(wǎng)過程中發(fā)生ECS系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)故障，則停止并網(wǎng)操作。

3.DCS系統(tǒng)各功能故障時的應(yīng)急處理

（1）DEH失電時汽輪機應(yīng)自動跳閘，按機組跳閘處理，否則應(yīng)立即手動停運機組。

（2）FSSS失電時MFT保護應(yīng)及時動作，否則應(yīng)立即手動停機停爐。

（3）SCS和MCS失電時，運行人員立即聯(lián)系檢修處理，并加強監(jiān)視穩(wěn)定機組運行，不能維持時應(yīng)緊急停止機組運行。

（4）MEH失電時A/B汽泵均應(yīng)跳閘，檢查各聯(lián)鎖動作是否正常，否則手動干預(yù)，若電泵聯(lián)啟立即加出力以力爭不發(fā)生MFT，但能挽救成功的幾率較??；若汽泵未跳閘則立即啟電泵帶出力后盤上硬操打跳A/B小機，檢查各聯(lián)鎖動作是否正常，否則手動干預(yù)；若MFT動作則按機組跳閘處理。

4.緊急停止機組運行的操作方法

（1）立即派值班員分別到汽輪機處、鍋爐零米處、6KV母線室、380V母線室、6.9米主機潤滑油系統(tǒng)處；公用系統(tǒng)操作權(quán)限切換至臨機操作方式；通過盤前硬操按鈕依次打跳鍋爐、汽輪機、A/B汽泵、觀察發(fā)電機電度表停轉(zhuǎn)后打跳發(fā)電機并滅磁；觀察機組轉(zhuǎn)速正常下降，查看廠用電切換正常后盤上硬操啟動主機交流潤滑油泵，母線段上啟動頂軸油泵，若頂軸油泵不能啟動立即聯(lián)系盤上硬操開啟真空破壞閥，母線段上停運真空泵，就地開啟輔汽供軸封調(diào)節(jié)門；觀察制粉系統(tǒng)聯(lián)跳正常、一次風(fēng)機聯(lián)跳正常，適當開啟鍋爐PCV閥以防超壓；就地檢查關(guān)閉汽泵出口電動門，并停運A/B汽前泵，開啟凝泵再循環(huán)后關(guān)閉除氧器上水門。

（2）若盤上硬操MFT失效，立即聯(lián)系就地人員在母線段上緊急斷開磨煤機、一次風(fēng)機、給煤機電源開關(guān)，并派人就地隔離爐前油系統(tǒng)，盤上硬操開啟鍋爐PCV閥泄壓。

（3）若盤上硬操停機失效，立即聯(lián)系就地人員在機頭處打閘汽輪機。

（4）全面檢查機組打閘后各聯(lián)鎖動作是否正常，否則立即就地操作。

（5）在故障處理好前，對運行設(shè)備無法監(jiān)視時就地人員應(yīng)加強設(shè)備系統(tǒng)的巡視檢查。

（6）就地監(jiān)視主機轉(zhuǎn)速到零后投入盤車運行，就地進行停機后的其他正常操作。

（7）緊急停機的操作方法應(yīng)根據(jù)DCS故障的嚴重程度具體情況進行。

三、DCS系統(tǒng)故障的預(yù)防措施

運行人員應(yīng)熟悉DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局、各主單元柜具備的功能，尤其應(yīng)熟悉電源回路的設(shè)計與運行方式。

運行人員監(jiān)盤時應(yīng)定期檢查DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和主要設(shè)備狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報并通知檢修處理。

熱工維護人員應(yīng)加強對DCS系統(tǒng)的監(jiān)視檢查，當發(fā)現(xiàn)CPU、網(wǎng)絡(luò)、電源等存在故障時及時通知運行人員并迅速采取相應(yīng)對策。

規(guī)范DCS系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的管理，軟件的修改、更新、升級必須履行審批授權(quán)及責任人制度。

在修改、更新、升級軟件前，應(yīng)對軟件進行備份。未經(jīng)測試確認的各種軟件嚴禁下載到已運行的DCS系統(tǒng)中使用。盡量不要在DCS系統(tǒng)中使用不確定介質(zhì)（如光盤、軟盤等），避免病毒感染。

嚴格遵守工程師站管理規(guī)定，建立有針對性的DCS系統(tǒng)防病毒措施。不允許將便攜電腦直接連接到DCS網(wǎng)絡(luò)中，防止病毒感染。

熱工維護人員在DCS系統(tǒng)的維護管理方面應(yīng)注意同運行人員溝通情況，嚴防非運行人員（或未經(jīng)運行人員允許）對機組的安全運行有干預(yù)行為。

專業(yè)人員和運行人員應(yīng)對DCS運行的異常狀態(tài)反應(yīng)敏捷，并能及時做出正確的判斷和采取相應(yīng)的對策。

四、結(jié)論

隨著火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的自動化和智能化日趨完善，DCS控制系統(tǒng)的安全性、可靠性也變得越來越高。從一定意義上講，“有故障”是絕對的。但是，故障與事故之間并不是必然的關(guān)系，對故障也不是不能防范，關(guān)鍵是如何盡早發(fā)現(xiàn)，然后預(yù)防、控制和排除故障，避免故障的進一步擴大。這就不僅對熱工維護人員，而且對運行人員也提出了更高的要求。為了保證機組長周期、安全穩(wěn)定的運行，電廠運行人員一方面要加強學(xué)習(xí)，熟悉系統(tǒng)工作原理和設(shè)備特性，另一方面要編制相應(yīng)的DCS系統(tǒng)事故預(yù)案并進行事故演練，以便在異常發(fā)生后能正確快速地進行處理。以上是結(jié)合運行工作的實際，從實踐中總結(jié)出的一些經(jīng)驗，希望這些基本思路和方法能給火力發(fā)電廠的生產(chǎn)運行人員提供一定的借鑒。

參考文獻：

[1]王炳華.《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》輔導(dǎo)教材[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]肖大雛.國產(chǎn)600MW超臨界火力發(fā)電機組控制設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]俞金壽，何衍慶.集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995.

[4]邊立秀，周俊霞，趙勁松，等.熱工控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2001.

（責任編輯：王祝萍）