國(guó)能錦界能源有限責(zé)任公司 李 銳

為滿足不斷增加的電力需求，火電廠的裝機(jī)容量越來越大，相應(yīng)的設(shè)備也越來越多，對(duì)這些設(shè)備的控制也提出了更高的要求。融合了計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、過程控制技術(shù)等現(xiàn)代信息控制技術(shù)的DCS 系統(tǒng)操作便捷/運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)較方便，成為了火電廠機(jī)組運(yùn)行控制的核心系統(tǒng)。很多火電廠結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)要求，在DCS系統(tǒng)中又納入了電氣控制系統(tǒng)，加上發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量的增大、熱工參數(shù)的提高，在控制系統(tǒng)中新的設(shè)計(jì)及通訊方式被不斷引進(jìn)，讓DCS 系統(tǒng)的功能更完善，控制的范圍更廣，對(duì)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的影響越來越大。

1 DCS 系統(tǒng)維護(hù)的必要性

DCS 系統(tǒng)是由許多設(shè)備及附屬零部件、通信網(wǎng)絡(luò)、軟件系統(tǒng)等組成的龐大系統(tǒng)，其組態(tài)比較靈活、人機(jī)界面友好，在火電廠機(jī)組運(yùn)行中應(yīng)用比較廣泛，尤其是新建火電廠中基本上都采用，之前未應(yīng)用DCS 系統(tǒng)的一些老運(yùn)行機(jī)組也進(jìn)行了控制系統(tǒng)的改造，應(yīng)用DCS 系統(tǒng)進(jìn)行控制，發(fā)揮其獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的控制功能。DCS 系統(tǒng)的組成復(fù)雜，涉及到的設(shè)備眾多，在長(zhǎng)期運(yùn)行情況下，會(huì)由于環(huán)境因素、自身設(shè)備質(zhì)量及長(zhǎng)期磨損等導(dǎo)致零部件出現(xiàn)故障，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)出現(xiàn)問題進(jìn)而會(huì)影響機(jī)組的運(yùn)行，因此需加強(qiáng)對(duì)DCS 系統(tǒng)的維護(hù)。

導(dǎo)致DCS 系統(tǒng)發(fā)生故障的因素主要是人為因素（維護(hù)不當(dāng)、安裝設(shè)計(jì)不規(guī)范等）、環(huán)境因素（高溫、潮濕、灰塵、信號(hào)干擾等）以及設(shè)備因素（設(shè)備質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)不標(biāo)準(zhǔn)等）。通常情況下，由于火電廠對(duì)DCS 系統(tǒng)的維護(hù)比較重視，會(huì)定期的對(duì)其進(jìn)行檢修維護(hù)。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生的故障多為一般性故障，對(duì)機(jī)組影響較小，但也有較重大的故障發(fā)生，會(huì)對(duì)機(jī)組造成嚴(yán)重的后果，雖然發(fā)生概率相對(duì)較低，但危害程度卻很大。因此DCS 系統(tǒng)的維護(hù)原則是要杜絕大故障發(fā)生、減少小故障發(fā)生，做到預(yù)防為主、檢修維護(hù)為輔，讓其更夠平穩(wěn)運(yùn)行，減少故障發(fā)生率，減少停機(jī)次數(shù)[1]。

2 DCS 系統(tǒng)維護(hù)的常見硬件、軟件問題及處理

2.1 操作員站故障及處理

DCS 系統(tǒng)操作員站不僅是監(jiān)控手段，也是指令下達(dá)的重要設(shè)施。在火電廠機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行設(shè)備的狀況及運(yùn)行參數(shù)都通過操作員站來進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行要求，結(jié)合機(jī)組負(fù)荷的變化、相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)的變化等來通過操作員站對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備下達(dá)指令，調(diào)整其運(yùn)行的參數(shù)，確保整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)備能滿足實(shí)際運(yùn)行要求。

一般每臺(tái)操作員站是獨(dú)立的，單一的操作員站出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響機(jī)組的運(yùn)行，只需將操作員站按照操作要求進(jìn)行重新啟動(dòng)即可。但當(dāng)多臺(tái)操作員站出現(xiàn)故障時(shí)影響的范圍較大，要及時(shí)查看是不是還有其它正常工作的操作站，利用正常的操作員站對(duì)機(jī)組的重要設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并及時(shí)將有故障的操作站進(jìn)行恢復(fù)[2]。處理措施如下：

要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高其緊急事故的處理能力。在實(shí)際運(yùn)行中，要對(duì)DCS 畫面中的系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)查看，看操作站有無(wú)離線情況、有無(wú)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常等情況，一旦出現(xiàn)異常要及時(shí)維護(hù)；單臺(tái)操作員站出現(xiàn)故障時(shí)，通常故障現(xiàn)象為死機(jī)、離線等，只需按照正常處理流程進(jìn)行處理即可。多臺(tái)操作員站出現(xiàn)故障時(shí)，要將重要設(shè)備的監(jiān)控任務(wù)交由正常運(yùn)行的操作站，同時(shí)快速排查故障，如果故障短時(shí)內(nèi)排除則可正常運(yùn)行，如短時(shí)內(nèi)無(wú)法排除需根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行應(yīng)急處理。

全部操作員站出現(xiàn)故障時(shí)，如監(jiān)視儀表運(yùn)行正常，要把DEH 系統(tǒng)切換至手動(dòng)控制，通過后備手動(dòng)操作方式進(jìn)行。利用監(jiān)視儀表對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、液位等重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員需根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況利用盤臺(tái)操作按鈕進(jìn)行操作。熱控人員要及時(shí)排查故障，查看CPU 是否正常、I/O 卡件運(yùn)行是不是正常、硬盤或內(nèi)存有無(wú)故障、冷卻風(fēng)扇是不是正常運(yùn)行、CPU負(fù)荷是不是在正常范圍內(nèi)，同時(shí)按照運(yùn)行規(guī)程做好停機(jī)準(zhǔn)備，避免造成不必要的事故[3]。

2.2 電源故障

DCS 系統(tǒng)的電源采取的雙備份冗余方式，當(dāng)一路電源出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)切換到另一備用電源，確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。平時(shí)只要做好電源的檢修工作且確保檢修及時(shí)，做好電源柜運(yùn)行情況記錄，一般情況下不會(huì)出現(xiàn)雙路電源都失電情況。發(fā)生電源故障的主因是：接線頭松動(dòng)、接線未采取壓接的方式或壓接不緊導(dǎo)致接線不牢，容易出現(xiàn)接觸不良的情況。實(shí)際運(yùn)行中，由于機(jī)組是動(dòng)態(tài)運(yùn)行，不可避免要產(chǎn)生振動(dòng)，由于長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致一些零部件、連接件等出現(xiàn)松動(dòng)，如連接螺栓松動(dòng)導(dǎo)致接觸不良。在潮濕環(huán)境下運(yùn)行，連接點(diǎn)可能會(huì)由于腐蝕而出現(xiàn)接觸不良的情況。此外地極和地網(wǎng)斷開、熱工保護(hù)的設(shè)備或元件瞬時(shí)失電等也會(huì)導(dǎo)致電源故障。穩(wěn)定的電源配置是DCS 系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此需加強(qiáng)對(duì)電源的維護(hù)，減少電源故障。

處理措施：電源模塊的質(zhì)量要好，在實(shí)際運(yùn)行中電源故障多是由電源模塊質(zhì)量問題導(dǎo)致，因此要把好電源模塊質(zhì)量關(guān)。定期檢查電源輸出電壓，查看是否在正常運(yùn)行范圍。在機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，查看電源回路是否正常、接線頭是否有松動(dòng)、線路是否存在老化絕緣不良等情況。利用紅外線測(cè)溫儀測(cè)試接線螺栓的溫度，查看有無(wú)存在接線螺栓溫度過高現(xiàn)象。查看電源保險(xiǎn)絲容量是不是符合運(yùn)行要求。查看電源回路的端子排及盤內(nèi)配線有沒有存在接線松動(dòng)情況。禁止其它用電設(shè)備連接在DCS 系統(tǒng)電源上，如出現(xiàn)電源故障報(bào)警后，要及時(shí)進(jìn)行故障排除，避免單路電源長(zhǎng)時(shí)間工作。機(jī)、爐保護(hù)的控制電源一旦出現(xiàn)故障要及時(shí)進(jìn)行更換，防止出現(xiàn)控制器初始化的情況[4]。

2.3 軟件系統(tǒng)故障

軟件故障通常是在DCS 系統(tǒng)的調(diào)試階段、軟件進(jìn)行升級(jí)進(jìn)行階段發(fā)生的。DCS 系統(tǒng)的應(yīng)用軟件較復(fù)雜，無(wú)論是調(diào)試還是組態(tài)都需相關(guān)人員配合進(jìn)行，會(huì)涉及到很多人員交叉作業(yè)，操作流程重復(fù)或溝通不暢會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)軟件出現(xiàn)錯(cuò)誤。軟件故障主要是網(wǎng)絡(luò)通訊忙導(dǎo)致的系統(tǒng)混亂；更換一次元件后變量參數(shù)設(shè)置與實(shí)際運(yùn)行不符合；主/從CPU 組態(tài)信息不一致等。

處理措施：無(wú)論是系統(tǒng)軟件還是數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，升級(jí)、修改、組態(tài)等都要嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行，完成相應(yīng)的升級(jí)工作后要進(jìn)行備份，當(dāng)軟件系統(tǒng)發(fā)生故障、丟失運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，可將備份數(shù)據(jù)調(diào)取出來進(jìn)行恢復(fù)，在機(jī)組調(diào)試前要進(jìn)行完善的方案制定。

3 故障及處理

3.1 通信網(wǎng)絡(luò)故障及處理

DCS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信故障主要是分散處理單元初始化、死機(jī)等；冗余控制器切換失??；數(shù)據(jù)通信中斷及服務(wù)器死機(jī)等。導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信故障的主因是：網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備損壞導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信故障；DCS 組態(tài)不規(guī)范導(dǎo)致；一些硬件更換或升級(jí)后沒有進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序匹配；運(yùn)行環(huán)境影響，如外界溫度過高、電源風(fēng)扇因故障停止轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的電源溫度高，供電電源的波動(dòng)較大等。

處理措施：網(wǎng)絡(luò)通信故障多數(shù)都與網(wǎng)絡(luò)通信的負(fù)荷率高有關(guān)，此外控制器的負(fù)荷率高也常會(huì)導(dǎo)致通信故障。因此主系統(tǒng)及子系統(tǒng)間的通信負(fù)荷率要保證在正常范圍內(nèi)，防止負(fù)荷率過高出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象。在機(jī)組檢修期間，恢復(fù)操作員站及數(shù)據(jù)站，同時(shí)清掃DCS 機(jī)柜、濾網(wǎng)等。連接主控單元和操作員站的DCS 系統(tǒng)要采用雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，把系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)分開。定期檢查系統(tǒng)風(fēng)道有沒有堵塞，通訊接口是不是正常等。定期檢查工作環(huán)境，查看通風(fēng)是否良好，避免因運(yùn)行環(huán)境溫度高導(dǎo)致零部件出現(xiàn)老化或發(fā)生故障。在進(jìn)行DCS 系統(tǒng)故障處理時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)范流程進(jìn)行，在對(duì)DCS 系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)前要做好調(diào)研工作，并制定完善的升級(jí)方案，將相關(guān)的安全措施、技術(shù)措施等做到位，確保技術(shù)改造升級(jí)安全有效[5]。

3.2 DCS 系統(tǒng)故障預(yù)防策略

3.2.1 集成、組態(tài)要規(guī)范

從DCS 系統(tǒng)的常見故障來看，由于人為因素導(dǎo)致的故障比較多，在集成、組態(tài)過程中不是完全按照集成的原則和實(shí)際機(jī)組運(yùn)行的要求進(jìn)行的，導(dǎo)致系統(tǒng)在投入運(yùn)行之后，會(huì)由于前期的設(shè)計(jì)不規(guī)范引發(fā)一些故障，增加了后期維護(hù)的難度。因此，要做好DCS 系統(tǒng)的集成、組態(tài)工作，確保系統(tǒng)的可靠性。

電纜的排布要科學(xué)合理，電源線和信號(hào)線要分開走匯線槽，且采用不同顏色的電線區(qū)分接地線和信號(hào)線，要保證柜間的配線兩端按照規(guī)劃進(jìn)行，在布置好電纜及配線后要在電纜上掛上標(biāo)牌，表明編號(hào)、走向，為后續(xù)的維護(hù)提供便利；柜內(nèi)要配置溫控風(fēng)扇，用于給設(shè)備降溫。同時(shí)機(jī)柜的規(guī)格、柜內(nèi)的空間裕度以及銘牌尺寸等都要符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

合理分配卡件。不同的卡件要承擔(dān)不同的功能，如控制、邏輯等功能點(diǎn)要在不同的卡件上分配，防止某一點(diǎn)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致多點(diǎn)受到影響。在實(shí)際運(yùn)行中，為減少保護(hù)誤動(dòng)，可將設(shè)備運(yùn)行與停止的反饋點(diǎn)分配在相同的卡件上。溫度、流量等物理參數(shù)可設(shè)置在同一卡件上，便于后期的維護(hù)；組態(tài)后的報(bào)警方式、物料線顏色等都要進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，設(shè)備的運(yùn)行狀況以及報(bào)警的狀態(tài)都要能夠清晰的顯示出來。對(duì)一些邏輯回路要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的畫面顯示，包括一些復(fù)雜的回路也要進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，而且還要設(shè)置二次確認(rèn)功能，防止因?yàn)檫\(yùn)行人員的誤操作導(dǎo)致回路故障。所有的開關(guān)量都要進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，為后續(xù)的檢修維護(hù)提供參考[6]。

3.2.2 安裝、調(diào)試要標(biāo)準(zhǔn)

要保證安裝環(huán)境良好，要有一個(gè)溫濕度適宜的清潔環(huán)境，防止溫度高、灰塵多而影響設(shè)備的使用壽命。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)附近不要設(shè)置大動(dòng)力的電器設(shè)備，功率大的對(duì)講機(jī)也禁止在計(jì)算機(jī)室內(nèi)使用，確保計(jì)算機(jī)室內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最低。接地要做到接線頭壓接牢固；連接頭要焊牢；螺栓要緊固；地線的布設(shè)要合理。電纜的敷設(shè)要按照強(qiáng)電、弱電電纜進(jìn)行分層排放，而且要遠(yuǎn)離熱源和干擾源。端子柜的空間布置要合格，柜內(nèi)的端子、繼電器、風(fēng)扇的型號(hào)以及數(shù)量等要按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，不得隨意更改設(shè)備的數(shù)量配置。工作地與安全地不僅要分開，相互之間還要進(jìn)行絕緣情況的測(cè)試。

安裝完畢且經(jīng)過驗(yàn)收合格后要進(jìn)行調(diào)試。進(jìn)行調(diào)試前要做好DCS 的受電工作，檢查電源回路絕緣情況；接地電阻是否正常；分路電源開關(guān)是不是在斷開的位置等。完成受電前的檢查工作后再進(jìn)行受電，進(jìn)行受電過程中要按照逐系統(tǒng)進(jìn)行，一個(gè)機(jī)柜或一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試完畢后，再進(jìn)行下一個(gè)機(jī)柜或下一系統(tǒng)的測(cè)試，避免多系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。如果在受電過程中出現(xiàn)問題要及時(shí)停止受電，查明故障源及原因，排除后再繼續(xù)進(jìn)行受電測(cè)試。測(cè)試中易出現(xiàn)模件燒毀的情況，為避免這種情況，在測(cè)試前要先將模件的外接線斷開，將模件的電源保險(xiǎn)松開后插入模件，再送上電源保險(xiǎn)，測(cè)試完畢后將模件推出。模件進(jìn)行測(cè)試的注意事項(xiàng)：不帶電插拔模件；模件進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試后再插入相應(yīng)的位置[7]。

綜上，火電廠機(jī)組的運(yùn)行控制離不開DCS 系統(tǒng)，作為一個(gè)復(fù)雜的集成控制系統(tǒng)，DCS 系統(tǒng)在運(yùn)行過程中不可避免的要發(fā)生故障，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。因此在DCS 系統(tǒng)投入前要做好集成、組態(tài)、安裝及調(diào)試工作，減少后期運(yùn)行過程中故障發(fā)生率。在投入運(yùn)行后，要定期的進(jìn)行檢修，重點(diǎn)排查故障易發(fā)部位，及時(shí)更換零部件，并做好系統(tǒng)的升級(jí)工作，定期檢查線路連情況。要做到維護(hù)及時(shí)，操作規(guī)范，消除設(shè)備的不安全狀態(tài)，防患于未然，降低DCS 系統(tǒng)的故障發(fā)生率。