淺談如何提高DCS系統(tǒng)可靠性

王智

摘 要：DCS系統(tǒng)在電廠中已得到廣泛應(yīng)用，其可靠性日益受到工程設(shè)計人員和電廠維護人員的關(guān)注。淺談DCS系統(tǒng)的維護工作情況，從基建到運行維護幾個環(huán)節(jié)提出提高DCS系統(tǒng)可靠性的建議。

關(guān)鍵詞：可靠性；控制器；合理配置；巡檢預(yù)案；切換試驗

DCS系統(tǒng)在發(fā)電廠已廣泛應(yīng)用，隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，各大DCS廠家不斷改進完善自家的產(chǎn)品，控制器速度的提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟使我們可以做到全廠范圍的應(yīng)用DCS系統(tǒng)。由此DCS系統(tǒng)運行的可靠尤顯重要，如何提高DCS系統(tǒng)的可靠性，保證機組安全運行已成為工程設(shè)計人員和電廠維護人員極為關(guān)注的問題。本文從六個方面，淺談提高DCS系統(tǒng)可靠性的有效措施。

1 合理配置，提高系統(tǒng)設(shè)計的可靠性

1.1 DCS系統(tǒng)覆蓋范圍

DCS的系統(tǒng)運作的一體化，主要依靠系統(tǒng)對鍋爐、汽機、發(fā)電設(shè)備等系統(tǒng)間的統(tǒng)一監(jiān)控，讓第三方系統(tǒng)之間的連接通訊工作盡量減少。一體化操作的模式讓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠性更高，同時內(nèi)部構(gòu)造更加簡潔，有效避免了與第三方系統(tǒng)通訊過程中出現(xiàn)的信息交換故障或是速度過慢的問題。但是開展工程設(shè)計環(huán)節(jié)時，需要注意將DEH系統(tǒng)、MEH系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)等組合結(jié)構(gòu)分別納入到SCS或MCS組織控制中來，增加系統(tǒng)運作的穩(wěn)定性。這樣的調(diào)控方法也是讓DCS系統(tǒng)實現(xiàn)多系統(tǒng)一體化監(jiān)控的重要方式。

1.2 合理分配控制器

主流DCS系統(tǒng)的內(nèi)部系統(tǒng)功能與構(gòu)成基本沒有過大的差異，只是其中的控制器分配構(gòu)成是否合理直接影響著控制器的負荷與信息的交換速率?？刂破鲾?shù)量過多，會讓系統(tǒng)之間的信息傳輸工作出現(xiàn)混亂現(xiàn)象，阻礙信息之間的準確交換，易出現(xiàn)故障。但是控制器數(shù)量過少，又會導(dǎo)致系統(tǒng)過于集中，增加了控制器的負荷，無法對安全工作的質(zhì)量進行保障。因此在對控制器的數(shù)量、負荷進行設(shè)計時，技術(shù)人員應(yīng)對多方面影響因素進行考慮，盡量讓控制器配置的更加合理。

（1）主要控制器應(yīng)采用冗余配置，控制器的對數(shù)配置，應(yīng)嚴格遵循機組重要保護和控制分開配置的獨立性原則，均勻配置控制器負荷，一般控制器負荷不能超過50%。防止一對控制器故障導(dǎo)致機組被迫停運事故的發(fā)生，重要的多臺冗余或組合的輔機（輔助設(shè)備）控制，應(yīng)按下列原則配置控制器：對于系統(tǒng)中重要的輔機如送風(fēng)機、引風(fēng)機等應(yīng)進行較為合理的設(shè)計，同時盡量讓凝結(jié)水泵與循環(huán)水泵等冗余的重要組成輔機得到針對性配置，配置在不同的控制器中，確?？刂破鞯呐渲每茖W(xué)；但是給水泵不宜配置在一個控制器中，這樣的設(shè)置方式會給控制器的穩(wěn)定運作帶來阻礙，正確的方式應(yīng)是分泵配置在不同的控制器中；磨煤機、給煤機與燃油器等組合設(shè)備應(yīng)被配置在不同的控制器中，保障控制工作的質(zhì)量水平。（2）DEH控制器應(yīng)按故障安全原則配置，當該控制器失電或故障時應(yīng)自動停止機組運行。（3）重要的冗余I/O信號（如汽包水位、除氧器水位低低信號等）必須分別配置在不同的I/O模件上。（4）二臺組合的輔機或互為冗余的設(shè)備，其各自控制回路的I/O信號必須分別配置在相互獨立的I/O模件上。（5）幾個重要控制回路的I/O信號不應(yīng)放置在同一個I/O模件上。（6）同一個控制回路的輸出與輸入信號宜布置在同一控制器模件上。（7）縱向組合設(shè)備的I/O應(yīng)布置在同一個I/O模件上。如同一油角的火檢，油閥、空氣閥I/O應(yīng)在同一模件上。（8）信號分布時，減少系統(tǒng)間信號的交叉?zhèn)鬟f，確保重要的保護信號在本控制器中直接采集。

2 規(guī)范布置，提高電源系統(tǒng)的可靠性

DCS系統(tǒng)一般都設(shè)計有冗余供電，取自不同UPS的兩路電源為整個DCS系統(tǒng)提供交流電源。系統(tǒng)內(nèi)功能模件24V電源、IO總線的5V電源穩(wěn)定可靠供電直接影響信號的采集和通訊傳遞。在工程施工和檢修的過程中必須做到：（1）DCS系統(tǒng)電源冗余配置，冗余試驗斷一路電源，系統(tǒng)內(nèi)的功能模件能正常的運行。保證操作監(jiān)視系統(tǒng)至少有一半的設(shè)備正常工作。（2）兩路電源需取自不同的UPS，同時兩路電源要走不同的路徑，避免同時受外力損壞的可能性，并且要遠離、避開熱源。（3）檢修時必須測量DCS系統(tǒng)的220V，24V，5V電源，并按廠家要求調(diào)整在規(guī)定的范圍內(nèi)。（4）嚴格按照電纜分層布置的原則，強弱電走向分開，做到互不干擾。

3 除塵降溫，提高環(huán)境的可靠性

電子產(chǎn)品最怕的就是高溫，高溫會引起電子元器件工作失真，過熱燒毀，機器死機等等。所以一般廠家都會要求室溫要控制在26℃以下。塵埃則會造成旋轉(zhuǎn)部件的卡澀、磨損，元器件的短路、高溫。在環(huán)境方面，高溫和塵埃是我們要重點治理的方面。

（1）基建時，要做好電子室的通風(fēng)設(shè)計，必要時加裝空調(diào)，保證室溫不能太高。（2）所有機柜的電纜要及時的封口，防止灰塵從外界流入，同時要防止屋頂通風(fēng)口有灰塵吹入。（3）投運后的第一次檢修，必須對所有的模件進行清灰處理。經(jīng)驗告訴我們，基建時有大量的灰塵粘附在模件上，時間一長必將會造成模件故障率的高發(fā)。另外，我們也不建議每次檢修都進行清灰工作，因為清灰時如不注意防靜電，模件的插拔、搬運過程中都會造成模件的損傷。

4 精心巡檢，提高系統(tǒng)維護的可靠性

DCS系統(tǒng)運作出現(xiàn)異常，除了因為一些客觀因素的影響之外，其他因素是可以通過主觀控制進行事先預(yù)防的。入其中較具代表性的模件故障，出現(xiàn)問題的主要因素往往是冗余模件出現(xiàn)了問題，但是沒有及時得到檢修技術(shù)人員的關(guān)注與處理，導(dǎo)致問題影響的范圍逐漸擴大，讓模件也出現(xiàn)運作異常。最為直接的后果是導(dǎo)致通訊系統(tǒng)的信息出現(xiàn)頻率上的變化，阻塞信息的穩(wěn)定傳輸，讓DCS環(huán)網(wǎng)開始出現(xiàn)癱瘓的故障；服務(wù)器積攢的垃圾文件過多，沒有得到及時的處理的話會拖慢監(jiān)視系統(tǒng)的反應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)運作動作過緩。這些都是巡檢工作不夠細致導(dǎo)致的問題，因此加強系統(tǒng)巡查工作的頻率與細致程度是保障系統(tǒng)運作高效的基礎(chǔ)。

不同廠家的DCS系統(tǒng)都有自己系統(tǒng)的診斷系統(tǒng)，我廠五期兩臺300MW機組用的是霍尼韋爾控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可以記錄噪音情況。由于多方面原因，我們的系統(tǒng)噪音經(jīng)常出現(xiàn)突升的情況，由于系統(tǒng)噪音異常造成過機組非停。所以我們每日檢查DCS的電源系統(tǒng)、總線系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、控制系統(tǒng)中每個設(shè)備的運行情況的同時，還要檢查系統(tǒng)噪音是否正常，及時地發(fā)現(xiàn)問題，處理解決問題。

5 定期試驗，提高冗余設(shè)備的可靠性

定期對機組進行檢修步驟全部完成以后，應(yīng)對DCS電源、CPU、通訊網(wǎng)絡(luò)等組件進行冗余切換實驗，讓這些組件的光網(wǎng)冗余功能得到保障，在實際步驟落實中還應(yīng)對DCS電源5V、15V、24V及48V電壓等級進行記錄，模塊電壓與獨立電壓應(yīng)分別記錄，尤其是系統(tǒng)中的獨立電壓測試值，如果發(fā)現(xiàn)低于相應(yīng)等級電壓的規(guī)定標準，那么就應(yīng)對此模塊系統(tǒng)的運作進行檢驗，發(fā)現(xiàn)異常后進行更換處理，防止模塊運作不穩(wěn)定，供應(yīng)的電壓伏數(shù)無法達到標準，對DCS卡件的正常運作產(chǎn)生影響。

6 結(jié)束語

不同的DCS系統(tǒng)在運作優(yōu)勢展現(xiàn)上存在差異，也各有各的缺憾。因此在對此系統(tǒng)進行選型時應(yīng)對多方面影響因素進行綜合考量，并在實際的運維管護工作中積累經(jīng)驗，并認真做好日常的檢修點檢記錄，以備緊急情況與試驗工作進行參考，讓事故檢修與排除的效率得到提升，增加DCS系統(tǒng)運作的穩(wěn)定性。

參考文獻

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