淺談分散控制系統(tǒng)常見問題

杜 君

(重慶大唐國際石柱發(fā)電有限責任公司，四川 重慶 409106)

1 引言

分散控制系統(tǒng)作為一種對生產過程進行監(jiān)視、控制、操作和管理的典型控制系統(tǒng)，既具有監(jiān)視功能，又具有控制功能，完成滿足了日益發(fā)展的大型火電單元機組的熱工自動化要求。其綜合了計算機技術、通信技術、CRT顯示技術和過程控制技術即4C技術，以其良好的可操作性、可靠性、維護方便和故障率低等優(yōu)點，成為電廠生產實時過程控制的核心和應用廣泛的控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代大型火力發(fā)電廠的大腦，如果其出現(xiàn)異常，將會使系統(tǒng)失控，出現(xiàn)不可預知的事故，甚至導致火災、爆炸等事故，給發(fā)電企業(yè)帶來嚴重損失。本文對于分散控制系統(tǒng)的檢查維修的相關經驗進行總結，將分散控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行討論，總結出解決常見問題的方法，改進分散控制系統(tǒng)的維護手段。

2 分散控制系統(tǒng)的常見問題分析

2.1 環(huán)境的相關問題

對于火力發(fā)電廠來說，影響分散控制系統(tǒng)正常運行的因素有分散控制系統(tǒng)的接地、電子室、控制室的環(huán)境等條件。電廠環(huán)境的優(yōu)劣對于分散控制系統(tǒng)的運行具有直接的影響:電廠供電電源的相關影響能夠直接導致系統(tǒng)的不良運行，電纜的安放和外部裝置能否及時地清理干凈也是一個影響設備正常運行的原因。對于這些電廠周圍環(huán)境造成的影響因素來說，可以進行一些整頓，比如在分散控制系統(tǒng)進行總供電的設計時進行預備電源的設置，對系統(tǒng)的最大負荷量要有一定的寬限，同時還要對系統(tǒng)的管理進行嚴格的監(jiān)督，要制定比較行之有效的管理制度，還要進行環(huán)境的清潔，確保機器不會受到灰塵的影響。對于系統(tǒng)的周圍要進行空調等溫控設備的設置，經常進行溫度的測量和記錄，對電源的電壓和線路的電流進行定期測量，對于性能有衰弱的電氣設備要進行及時的維修和更新，要確保電廠的外部環(huán)境不會對電廠的日常工作造成影響。

2.2 干擾

干擾的來源是多方面的，有時甚至是錯綜復雜的。對于分散控制系統(tǒng)來說，其系統(tǒng)本身就可能出現(xiàn)干擾信號，如分布電容、分布電感引起的耦合感應、電磁場輻射感應、多點接地造成的電位差引起的干擾和寄生振蕩引起的干擾等，都會影響其自身系統(tǒng)的正常運轉，但分散控制系統(tǒng)很大一部分信號干擾通常是來自于外部，如大型電力設備的強電流、高壓母線的高壓電場的交變磁場，通信廣播發(fā)射的無線電波等干擾都會影響到系統(tǒng)自身的運轉。信號干擾造成的信號失誤或是一些設備的錯誤使用，嚴重的甚至造成大面積設備的癱瘓，影響到整個系統(tǒng)的正常工作，也影響到電廠的日常工作。信號干擾一般發(fā)生的都比較突然，在發(fā)生時不易找出源頭，即使察覺也不能很好地消除，因此，為了避免信號干擾給系統(tǒng)帶來的失誤，應該盡量避免電廠周圍有其它信號的干擾，要在電廠運行之前及時做好信號的屏蔽工作，還要嚴格的進行接地處理。對于系統(tǒng)的信號線也要遠離比較強的信號干擾源，還要進行電源的穩(wěn)定工作，防止電源發(fā)生波動，定期檢測預備電源的正常工作性，確保電源能夠隨時正常穩(wěn)定地工作。在電源被檢查出一些故障時，要將不會影響到的電路進行相關模式的切換，以便不受到影響的電路能夠正常的工作，對于比較重要的分散控制系統(tǒng)控制地區(qū)，對于日常人員要禁用電子設備。

2.3 線路問題

在單元機組中，計算機的通信網絡由交換設備、傳送設備、接入設備及終端設備組成，對信息進行傳送和處理的系統(tǒng)。目前，在分散控制系統(tǒng)中應用最多的網絡結構為總線結構和環(huán)形結構兩種，其原因在于這兩種網絡拓撲結構既可通過采用冗余通道提高網絡的可靠性，又保持了網絡結構的簡單性。信息通常是利用令牌通信協(xié)議的模式進行傳輸，一旦計算機總控制源一端的線路出現(xiàn)故障或是電廠中設備的變化引起電阻變化，這些都會使得系統(tǒng)的線路發(fā)生故障，由于一些地方的線路連接控制設備或是一次元件，這會使得一旦環(huán)境稍有惡化就會發(fā)生網絡的故障，影響網絡的運作，且鋪線比較復雜，很難進行檢修，一旦檢修人員進行了線路的改動而造成系統(tǒng)的運作失靈，就會影響到整個系統(tǒng)的正常運轉。在維修過程中，當系統(tǒng)正常運行時對于總線路的節(jié)點和接口處不要進行輕易改動，對于通信的電纜線路和電源的電纜線路要進行分開鋪設，這樣才能夠避免線路信號產生相互干擾，如果能夠在線路表面套上保護套，那么防干擾效果更好。對于系統(tǒng)在不運作時要及時檢測線路的電阻變化，一旦發(fā)現(xiàn)電阻的不正常變化時要進行及時的維修和更新。對于計算機系統(tǒng)的通信問題，要進行通信接口的單向設定，對于分散控制系統(tǒng)的運作要保障能夠進行數據的單向傳輸，對于系統(tǒng)的數據管理要進行集中處理，還要對于系統(tǒng)的病毒預防做好準備工作。

2.4 DPU 故障

DPU即分散處理單元是實現(xiàn)火電廠生產過程中相對獨立子系統(tǒng)的數據采集、控制和保護功能的裝置，是實施各種控制策略的平臺，也是系統(tǒng)網絡和控制網絡之間的樞紐。由于DPU控制功能的集中、澀及的現(xiàn)場設備多，一旦在機組運行期間發(fā)生異常，對機組安全運行影響非常大。目前分散控制系統(tǒng)DPU均采用了互為備用的冗余配置，一臺DPU處于主控狀態(tài)，另一臺處于跟蹤狀態(tài)，且每臺DPU均能獨立運行、實時跟蹤，以實現(xiàn)在線維護和調試。當冗余DPU中的一臺出現(xiàn)故障且離線時，自動將另一臺DPU由備用狀態(tài)切換為主控運行，則不會對機組安全運行產生直接危害，但會降低機組的安全系數。若在處理過程中異常繼續(xù)擴大，造成另一臺DPU也發(fā)生故障時，將導致這對DPU控制的設備全部失控，從而引起機組跳閘。所以在分散控制系統(tǒng)正常運行期間，如果發(fā)生DPU故障，為了盡快恢復系統(tǒng)正常運行，一般采用直接將故障DPU更換。

2.5 接插件問題

(1)分散控制系統(tǒng)接插件是對電纜和電纜接頭進行通斷電路提速的手段，對線路接觸的地方要進行安全的測驗，對不能進行導通的地方要做好絕緣處理。

系統(tǒng)的接觸件常常會發(fā)生接觸不良的問題，接觸件是接通插件的主要零件，能夠對接插件進行導電。接觸件的構造一定要合理，對材料的選用一定要謹慎，對機械的尺寸和表面打磨的粗糙度也要進行控制，還要進行熱處理，周圍環(huán)境的不良調控和接觸件的不正確使用也會使得接插件的接入部位接觸不良。對于可能產生的相關問題，可以進行以下診斷:①進行電路的瞬間檢測。對系統(tǒng)的控制插件都要在動態(tài)電路的環(huán)境下使用，靜態(tài)電路的狀態(tài)下很難進行電阻的正常檢驗。要進行電路完全的動態(tài)檢驗，進行電路可靠性的檢驗。②對系統(tǒng)的單孔的分離力的檢驗。系統(tǒng)線路中的單孔部位的分離力比較小，在受到外力沖擊或是振動的干擾之下很可能發(fā)生信號的短暫性斷裂，因此對于比較重要的接插件要進行插拔力測試，預防系統(tǒng)當中單孔分離力太小而造成了信號的間斷。

(2)線路和設備之間的絕緣工作:絕緣工作能夠使得各部件能夠正常工作的同時，也能夠進行比較整齊的排列，使得各接觸件之間保持絕對的絕緣，能夠正常的工作，減少故障的發(fā)生。要做好絕緣工作，就要對分散控制系統(tǒng)的相關控制設備和插件進行定時清理，保證設備不會被灰塵影響到正常的運作。設備當中通常存在的一些難以清理的死角要進行專業(yè)的清潔，加大清潔的頻率，對各插件和插件的槽位進行仔細的清潔，使得每一部分都能夠在絕緣的狀態(tài)下進行良好運作。

3 結語

隨著火力發(fā)電機組向超高參數、大容量、高效率的單元機組發(fā)展，熱力系統(tǒng)和主、輔設備變得更加的復雜，其自動化監(jiān)控水平不斷的提高，單元機組分散控制系統(tǒng)的功能范圍不斷擴大，由于分散控制系統(tǒng)本身故障引起的障礙、事故時有發(fā)生，對單元機組安全經濟的運行造成了嚴重影響。因此，對于火電機組分散控制系統(tǒng)常見的問題要進行分析和研究，要總結過去的經驗，預防分散控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，要及時采取預防措施。實踐證明，加強管理、完善制度是確保分散控制系統(tǒng)安全運行的關鍵。保證設備運行環(huán)境、防范硬件故障、及時備份軟件及數據、減少人為誤動、提高設備健康水平，是防止分散控制系統(tǒng)故障的有效手段。

［1］田賀，李麗萍.分散控制系統(tǒng)與常見問題分析處理［J］.工業(yè)技術與職業(yè)教育，2011，08(1)

［2］王家勝，鄧彤天，冉景川等.火電機組在孤(小)網中的啟動及運行方式研究［J］.電力系統(tǒng)自動化，2008，32(21)

［3］潘書林.火電機組DCS常見問題與建議［C］.//2006年全國發(fā)電廠DCS與SIS技術研討會暨熱工自動化專業(yè)會議論文集.2006

［4］張衛(wèi)東.火電機組分散控制系統(tǒng)常見問題分析及處理［J］.陜西電力，2008，36(10)

［5］鄭祖兵.電廠火電機組控制設備安裝調試的若干問題探討［J］.科技致富向導，2011，(6)

［6］桑成宇，黃中華，方侃等.測溫元件選型對火電機組溫度測量精確度的影響分析［J］.青海電力，2012，31(4)