火電廠DCS自動化系統(tǒng)施工與調(diào)試的質(zhì)量控制要點

陳于平

（重慶三峽水利電力（集團）發(fā)電公司，重慶 404000）

火電廠DCS自動化系統(tǒng)施工與調(diào)試的質(zhì)量控制要點

陳于平

（重慶三峽水利電力（集團）發(fā)電公司，重慶 404000）

論述了DCS自動化系統(tǒng)在施工與調(diào)試階段的質(zhì)量控制要點，分析了影響施工質(zhì)量的主要因素，明確了施工工藝技術(shù)要求及關(guān)鍵工序。

全過程質(zhì)量管理；要點；關(guān)鍵工藝

DCS系統(tǒng)即分布式控制系統(tǒng)綜合應用了計算機技術(shù)、儀表控制技術(shù)、通信技術(shù)，已廣泛地應用在電廠、化工等行業(yè)。DCS系統(tǒng)作為電廠監(jiān)視、控制和保護的神經(jīng)中樞，保證DCS系統(tǒng)項目建設(shè)的質(zhì)量．對保證電廠的安全運行有著至關(guān)重要的作用。

2004年9月，我公司引進清華大學技術(shù)，投資

2 310萬元，完成燃煤火力發(fā)電廠65t/h循環(huán)流化床焚燒鍋爐技術(shù)改造項目（原為煤粉爐）。為了提高系統(tǒng)的運行控制精度和效率，熱工自動化控制系統(tǒng)引入了DCS控制系統(tǒng)。

施工安裝、設(shè)備調(diào)試試運行階段是工程質(zhì)量形成的重要過程，影響質(zhì)量的因素有人、材料、環(huán)境和施工工藝。其中施工工藝按施工階段劃分，分為設(shè)備安裝和調(diào)試工藝。

一、人力資源的組織和培訓

1.抽調(diào)具有豐富實踐管理經(jīng)驗和較高專業(yè)知識水平的人員組建施工項目部，明確職責權(quán)限，組織施工隊伍。

2.編制操作性強的施工作業(yè)指導書，對施工人員進行高標準、嚴要求的崗前培訓，組織學習施工技術(shù)規(guī)范及質(zhì)量驗收規(guī)范。組織設(shè)計交底和施工圖紙會審，使施工參與人員熟悉設(shè)計圖紙，掌握關(guān)鍵工程部位的質(zhì)量要求。

3.對每個施工人員的工作任務(wù)、范圍及職責進行分配，建立質(zhì)量責任和獎懲制，簽定質(zhì)量責任書，嚴格規(guī)定某環(huán)節(jié)施工如果出現(xiàn)質(zhì)量問題，責任應該歸咎于施工參與人員，通過強制手段提升員工責任心。對于施工工藝質(zhì)量好的給予獎勵，對存在質(zhì)量問題的進行曝光、通報批評及經(jīng)濟處罰。

二、材料和設(shè)備的準入和檢驗

1.嚴格審查材料供應廠商的資質(zhì)、質(zhì)量合格證明。

2.在施工之前對量值傳遞的標準器具進行送檢；多功能信號發(fā)生器（電流、電壓、頻率）、活塞壓力計、高精度數(shù)字萬用表、高精度電阻箱、制造廠提供的各種專用工器具進行檢查并確保完好。

3.制定嚴格的檢驗制度，核實設(shè)備、電纜型號、規(guī)格與數(shù)量是否與設(shè)計圖紙相符；電纜外觀檢查有無損傷；檢查電纜的絕緣；嚴禁使用有明顯機械損傷的電纜，避免材料質(zhì)量問題造成的返工及質(zhì)量事故。DCS系統(tǒng)的很多現(xiàn)場問題是由于測量儀表（如變送器等）和執(zhí)行機構(gòu)（如執(zhí)行器、電動門等）精度差、可靠性差引起的，在安裝之前，把好儀表入口關(guān)，嚴審生產(chǎn)許可證、出廠合格證、儀表說明書，注意對新產(chǎn)品仍然要嚴格按熱工自動化測量儀表的檢定標準和規(guī)范進行檢測，確保其精度和工作可靠性，并作好檢測記錄。

4.保護現(xiàn)場材料，避免產(chǎn)生銹蝕等質(zhì)量問題。成品保護和備品備件也應質(zhì)量控制。

三、重視DCS設(shè)備的安裝環(huán)境

DCS是精密度很高的電子設(shè)備，對環(huán)境的要求很嚴格，必須在設(shè)備基礎(chǔ)、DCS設(shè)備預埋件、室內(nèi)裝修已完成，照明及空調(diào)系統(tǒng)已投用，環(huán)境清潔度及振動幅度、溫度及濕度符合DCS制造廠家要求的情況下才能進行安裝，防止溫度過高、積塵臟污等環(huán)境因素造成設(shè)備質(zhì)量隱患。

四、設(shè)備安裝工藝

1.嚴格按設(shè)計要求施工，發(fā)現(xiàn)圖紙問題及時提出，不允許未經(jīng)同意私自變更設(shè)計。

2.接地系統(tǒng)是DCS系統(tǒng)通電之前必須認真檢查的一項重要工序。接地系統(tǒng)屏蔽外界干擾信號，防止設(shè)備事故發(fā)生，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常關(guān)鍵。對接地系統(tǒng)的主要要求如下。

（1）DCS系統(tǒng)的接地和屏蔽應符合設(shè)備生產(chǎn)廠家的技術(shù)要求或《工業(yè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)規(guī)范（CECS81：96）》。

（2）DCS系統(tǒng)接地應可靠，接地電阻值應穩(wěn)定，且不大于1Ω。

（3）DCS所有盤柜都應墊置絕緣膠墊，在每臺盤臺柜下安裝一塊鉆孔銅排，做為該處唯一接地點，各盤臺柜的鉆孔銅排又用絕緣軟電纜接至匯流接地銅排。絕緣合格才能安裝下一個盤柜，盤柜全部安裝完成后，要對絕緣電阻進行測試。

（4）特別注意屏蔽電纜的屏蔽層，應當嚴格依照施工規(guī)范正確接地。

3. DCS電源的穩(wěn)定十分關(guān)鍵。DCS斷電可能導致系統(tǒng)失去控制而發(fā)生安全事故。DCS通常采用兩路220VACUPS電源供電。

4.電纜敷設(shè)及盤柜接線。

（1）動力電纜、控制電纜、信號電纜分層敷設(shè)，一般動力電纜在上層，中間層為控制電纜，最下層為信號電纜。如在實際施工中曾發(fā)生電動門開關(guān)狀態(tài)線與操作電源220V線共用l根電纜，造成開關(guān)狀態(tài)線始終有80～180V交流感應電壓，致使部分設(shè)備無法正常運行。后來將電動門開關(guān)狀態(tài)線單獨放1根電纜，與操作電源分開，問題才得到徹底解決。

（2）電纜敷設(shè)必須綁扎牢固、排列整齊，避免直角彎折。

（3）盡量遠離熱源，電纜與保溫層平行敷設(shè)時相距不小于500mm，交叉敷設(shè)時相距不小于200mm，電纜與非保溫熱表面相距不小于1m。電纜夾層的出口處必須用耐火材料嚴密封閉。

（4）通信線敷設(shè)時要有專用橋架，不要離變頻控制柜和其他電纜太近，以免受到干擾，影響正常的通信。

（5）嚴禁不同信號合并使用同一根電纜?，F(xiàn)場接地的信號和現(xiàn)場不接地的信號不得用同一根多芯電纜傳送。

（6）盤柜接線非常重要，在施工前應編制好接線圖，給各控制點統(tǒng)一標號，接線必須正確、牢固、美觀。導線在端子的連接處留有適當?shù)挠嗔?，芯線的端頭有明顯的不易脫落、褪色的回路編號標志。為保證接、改線工作的順利進行必須注意：①DCS所有外部接、改線工作均由施工單位完成，內(nèi)部接、改線工作由DCS廠家完成；②施工單位在接、改線前應通知調(diào)試單位拔出相關(guān)模件；③已經(jīng)改動完的接線，施工單位在改動時必須征

得調(diào)試單位的同意。

五、DCS系統(tǒng)的調(diào)試質(zhì)控重點

1.首先應做好DCS的受電工作，否則可能造成模件、CPU甚至主機的損壞。

（1）受電前應特別注意檢查：

①電源回路的絕緣、系統(tǒng)的接地電阻是否滿足要求；②各分路電源開關(guān)應在斷開位置；③全部功能模件應在拔出位置。

（2）受電中應主要注意的事項：

①受電順序應從總電源開關(guān)、機柜電源開關(guān)到模件和子模件逐級進行；②受電應逐機柜、逐系統(tǒng)進行，待一個機柜及系統(tǒng)受電測試完畢且恢復正常后，方可給下一機柜及系統(tǒng)受電；③受電過程中如遇問題發(fā)生，應立即停止受電工作，待分析查明原因，排除故障后再行恢復受電。

2. DCS斷電保護。檢查UPS電源工作狀態(tài)和容量，必須確認UPS電源在“市電供應”和“逆變狀態(tài)”兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)變中，零線、火線位置不變；對于冗余電源，應分別切換，確認系統(tǒng)運行正常。

3.系統(tǒng)誤差與報警功能檢測。

在檢測系統(tǒng)信號端輸入模擬信號，操作站顯示值的誤差不應超過基本允許誤差。系統(tǒng)校驗點不得少于3點。

帶報警點的檢測系統(tǒng)同時進行報警功能檢查，增大或減小輸入信號，確認報警笛是否響，報警總貌畫面上是否有報警信息顯示。

當在線儀表發(fā)生損壞時，DCS應能及時顯示、報警，必要時可啟動聯(lián)鎖保護。

4.檢驗模板的接線。

（1）模擬量輸入板。在模擬量輸入端子上輸入0%、50%、100%的模擬信號，檢查顯示是否正確，量程和越限報警是否符合設(shè)計，必要時調(diào)整零位、滿度。

（2）模擬量輸出板。通過手操和軟件強制等手段，在操作站上強制輸出0%、50%、100%的模擬量輸出信號，用高精度數(shù)字萬用表測量現(xiàn)場是否有對應4mA、12mA、20mA變化。

（3）開關(guān)量輸入板。在現(xiàn)場輸入閉合、斷開的數(shù)字信號，輸入卡上對應的指示燈應點亮，顯示器上應有對應狀態(tài)改變指示。

（4）開關(guān)量輸出板。在操作站上強制輸出ON、OFF信號，輸出卡上對應的指示燈應點亮，對應的輸出繼電器應動作，現(xiàn)場應有對應閉合、斷開變化。

5.整定連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)。

（1）調(diào)出組態(tài)文件，對照調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖，檢查其組態(tài)應符合調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)要求。

（2）按變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機構(gòu)的傳遞函數(shù)并根據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求，計算設(shè)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)，并對系統(tǒng)組態(tài)進行初步修改和設(shè)置。

（3）調(diào)節(jié)系統(tǒng)的模擬試驗。把調(diào)節(jié)器輸出設(shè)定到手動狀態(tài)，用手動方式輸出4～20mADC信號，檢查現(xiàn)場執(zhí)行器全行程動作應良好，精確度合格；同時確認流程圖畫面上相應閥的顏色發(fā)生變化。

6.系統(tǒng)邏輯功能和聯(lián)鎖保護試驗。

注意鍋爐壓力調(diào)節(jié)、給水調(diào)節(jié)、汽溫控制系統(tǒng)、燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)試。確保點火邏輯、風機動作、給水泵動作、爐膛吹掃邏輯、鍋爐跳閘保護邏輯功能的正確動作。在調(diào)試中，根據(jù)聯(lián)鎖、程控系統(tǒng)的組態(tài)圖，在不影響設(shè)備安全的情況下，最大限度地模擬現(xiàn)場實際運行工況。用短接線來滿足啟動或聯(lián)鎖的初始閉合信號。按試驗順序，分別進行手動聯(lián)鎖、自動聯(lián)鎖和機組聯(lián)鎖試驗，手動聯(lián)鎖和自動聯(lián)鎖試驗檢查機械設(shè)備和閥門開停（啟閉）動作信號、動作時間、控制室內(nèi)狀態(tài)顯示和聲光信號等是否滿足工藝要求。機組聯(lián)鎖保護系統(tǒng)應在潤滑油、密封油系統(tǒng)正常運行的情況下進行試驗。在所有啟動條件均滿足時，機器方可啟動；任一條件不滿足時，機器均不啟動。在運行中，某一條件超越停車設(shè)定值，應立即停車；啟動、運行、停車時的音響、燈光應符合設(shè)計要求。

7.信號隔離與抗電磁干擾。

對信號采取隔離措施。由于DCS中指令的電源接地直接接至大地，而電動閥門的地線不接地，導致電源不匹配使閥門不能正常動作，加裝隔離器后DCS的電源浮空，與就地一致。常見的有送風機動葉、引風機靜葉、一次風機導葉等執(zhí)行機構(gòu)，均需加裝隔離器。同時還應采取防止“汽包水位高、低”和“爐膛壓力高、低”邏輯信號受到干擾。試驗時用5W對講機在機柜附近通話，應對系統(tǒng)無任何影響。

在DCS系統(tǒng)附近不應使用較大的動力電器設(shè)備，在控制室內(nèi)不應使用對講機、手機等，避免磁場干擾。磁場干擾往往是在DCS安裝調(diào)試過程中最容易被忽視的問題。

六、整套啟動及試運行階段

DCS系統(tǒng)聯(lián)校、聯(lián)鎖安全試驗完畢后，具備了單機試運條件，將轉(zhuǎn)入配合試車階段。根據(jù)工藝單機試運計劃，編制試車方案，配備專職技術(shù)人員和熟練工人。

1.隨著機組啟動進程和運行要求逐步投入DCS的各個控制功能。

2.對即將投入的功能，應先認真檢查該功能的所有環(huán)節(jié)，均無異常后方可投入。

3.在運行過程中任何人員不得擅自解除DCS系統(tǒng)的任何功能，特殊情況，則要有上級主管部門或調(diào)試指揮部的書面通知。

4.對過程中發(fā)現(xiàn)的問題列出清單，分析原因，逐個整改。

5.調(diào)試合格填寫系統(tǒng)調(diào)試記錄，由參與各方有關(guān)人員現(xiàn)場共同確認，并在確認單上簽字。

6.竣工圖紙、從施工到竣工的全部記錄、系統(tǒng)操作說明書和維修手冊完整。

七、總結(jié)

系統(tǒng)通過連續(xù)無故障穩(wěn)定運行72h，參數(shù)檢測、監(jiān)控、顯示正確，系統(tǒng)控制運行穩(wěn)定；在異常情況下，聯(lián)鎖系統(tǒng)、報警保護裝置工作正常，達到設(shè)計質(zhì)量要求，最大限度地縮短了整個控制系統(tǒng)的調(diào)試時間，確保了工程的按時投產(chǎn)運行。試運過程中，熱工系統(tǒng)自動投入率達100%，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)投入穩(wěn)定，調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良，得到了用戶及現(xiàn)場調(diào)試單位的肯定與好評，保證了火電廠機組的穩(wěn)定運行和供電網(wǎng)的安全可靠。

[1] 劉相宏，莊能．DCS控制系統(tǒng)安全驗收評價及預防措施的探討[J]．新疆電力技術(shù)，2011（01）．

TP2

B

1671-0711（2014）08-0008-04

2014-03-27）