DCS系統(tǒng)DPU故障導致設備跳閘原因分析

許飛龍

【摘 要】本文針對某廠在機組運行期間，進行DPU散熱風扇進行更換時，DCS系統(tǒng)發(fā)生DPU故障報警，且DPU內(nèi)開關量輸入、輸出信號狀態(tài)發(fā)生翻轉，導致DPU內(nèi)所屬工作設備跳閘事件的原因分析。

【關鍵詞】DCS;DPU;開關量信號;故障報警;設備跳閘原因分析

引言

DPU（Distributed Processing Unit），分散處理單元，常應用于DCS控制系統(tǒng)中。執(zhí)行DCS組態(tài)文件中的控制策略，采集控制所需的現(xiàn)場開關量、模擬量信號，再通過執(zhí)行組態(tài)文件后，輸出對應的開關量、模擬量信號，完成對就地設備的控制。

1 DCS系統(tǒng)簡介

該廠DCS系統(tǒng)是采用新華XDPS-400分散控制系統(tǒng)新華控制工程有限公司分散控制系統(tǒng)XDPS 是一個融計算機、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、信息技術和自動控制技術為一體的工業(yè)信息技術系列產(chǎn)品。XDPS是英語XINHUA Distributed Processing System的縮寫，中文含義為新華分布處理系統(tǒng)。系統(tǒng)的開放式結構、模塊化設計技術、合理的軟硬件功能配置和易于擴展的特點，已廣泛用于電站的分散控制、電廠調度和管理信息系統(tǒng)、變電站監(jiān)控、電網(wǎng)自動化、鋼鐵企業(yè)的高爐監(jiān)控、化工企業(yè)的過程自動化和造紙廠過程自動化。

2事件經(jīng)過

2018年07月17日某廠3號機組運行中，機組負荷110MW，A空預器檢修，A、B小機運行， A、B小機跳閘聯(lián)鎖投入，C給泵聯(lián)鎖備用。A前置泵運行，A EH油泵運行，B頂軸油泵運行A小機排煙風機運行，電泵輔助油泵運行。某DPU柜內(nèi)電源模件溫度50.5℃，超過正常工作溫度范圍，檢查DPU柜內(nèi)散熱風扇，風扇工作不正常，須進行更換。

2.1 事件詳細過程

2018年7月17日，熱控一班設備巡視人員對3號機組DCS控制系統(tǒng)測溫檢查，發(fā)現(xiàn)3號機組7號DPU模件柜+5V，±15V電源模塊溫度超溫，手持紅外測溫儀測量外殼溫度達到50.5℃），聯(lián)系GE新華廠家技術人員，被告知電源模件工作溫度不得超過60℃。開票檢查模件柜散熱風扇，發(fā)現(xiàn)最下層中間的風扇不轉，中間層和最上層三個風扇均不轉。在對中間層散熱風扇進行拆除時，頻繁觸發(fā)DPU卡件故障（事后查歷史趨勢得知），并發(fā)生多臺電機類設備跳閘，該風扇位置緊挨著DPU直流電源供電端子排和DPU站內(nèi)BCnet通訊卡件HUB。

工作終止后，檢查歷史趨勢，發(fā)現(xiàn)在拆除中間層散熱風扇過程中出現(xiàn)了多次DPU卡件故障并出現(xiàn)設備跳閘及電動執(zhí)行機構翻轉現(xiàn)象。

查歷史曲線發(fā)現(xiàn)3號機7號DPU在DPU風扇檢修過程中。發(fā)生了1號小機跳閘，跳閘首出為“A給泵進口流量小”，而“A給泵進口流量小”跳閘條件為1號給泵進口流量低且1號給泵最小流量調閥反饋小于95%的條件滿足，上述兩測點“1號給泵進口流量”、“1號給泵最小流量調閥反饋”均非7號DPU測點，通過圖六歷史趨勢可以看出，給水泵跳閘首出發(fā)出之前，前置泵電流已降為0，之后才發(fā)生“1號給泵進口流量小”，此時A給水泵前置泵停運。但“A給水泵前置泵停運“首出未發(fā)出，也未收集到前置泵停的輸出指令。對上述情況進行分析后，判斷當發(fā)生7號DPU故障報警后，DO，DI等卡件的信息收集工作發(fā)生失真，未采集到真實的信息。

從歷史數(shù)據(jù)分析7號DPU故障共出現(xiàn)9次，指令與閥門狀態(tài)、電機設備等運行狀態(tài)不符合的情況出現(xiàn)兩次，這兩次所在時間區(qū)間內(nèi)，相關設備啟停指令均無變化，但設備狀態(tài)已發(fā)生改變。3號機7號DPU內(nèi)的重要設備如：A前置泵、2號頂軸油泵、A EH油泵、電泵輔助油泵、A小機主油泵、A小機排煙風機均發(fā)生跳閘。

2.2 事件處理分析過程

班組組織技術人員結合當時檢修細節(jié)，判斷當時分析可能原因：①DPU站內(nèi)通訊中斷，使得DI/DO狀態(tài)翻轉;②DPU內(nèi)DI/DO端子板供電電源電壓波動，使得DI/DO狀態(tài)翻轉;③DPU內(nèi)I/O卡件供電電源電壓波動，使得DI/DO狀態(tài)翻轉。

（1）驗證是否為DPU站內(nèi)通訊BCnet故障引起。進行DPU內(nèi)卡件BCnet卡通訊丟失模擬試驗，監(jiān)視端子板上DO、DI卡件狀態(tài)。方法如下：將7號DPU1號站中12、13號BCnet卡同時拔出，測試7號DPU1號站中的DI/DO端子輸出，發(fā)現(xiàn)會出現(xiàn)DPU故障報警，但是不會出現(xiàn)翻轉。排除BCnet卡通訊丟失，導致DPU內(nèi)開關量信號發(fā)生翻轉。

（2）驗證是否為DPU站內(nèi)DO、DI端子板供電電源電壓波動引起。測量直流電源24V、48V輸出電壓分別為：24.12V、48.1V，通過晃動24V、48V各接線端子，并觀察端子板處電壓變化情況，發(fā)現(xiàn)24V、48V電壓輸出穩(wěn)定，此時無DPU故障報警，也無開關量信號發(fā)生翻轉。

（3）驗證是否為DPU站內(nèi)I/O卡件供電電源電壓波動引起。測量直流電源15V、-15V、5V輸出電壓分別為：15.12V、-15.05V、5.03V通過晃動15V、-15V、5V各接線端子時，發(fā)現(xiàn)+5V電源接線柱，緊固螺絲松動。當人為晃動該接線柱時，DCS系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)卡件故障報警;且開關量信號狀態(tài)發(fā)生翻轉;且歷史數(shù)據(jù)文件有失真。判斷上述現(xiàn)象為5V供電電源電壓丟失導致。當連續(xù)晃動該接線柱，DCS系統(tǒng)內(nèi)除卡件故障報警一直存在外;還發(fā)現(xiàn)機柜內(nèi)BCNET卡進入初始化狀態(tài)，即FAIL燈常亮;之后現(xiàn)場機柜內(nèi)所有卡件FAIL燈變亮報警;同時DO卡件上繼電器發(fā)出動作的聲音，DO通道動作。

3結束語

事件發(fā)生的直接原因為兩根+5V電源線接接在同一根電源接線柱，固定螺帽松動。當檢修人員工作時電源接線柱或電源線，則引起電壓變化，使發(fā)生DPU卡件故障，且開關量信號狀態(tài)發(fā)生翻轉，并造成DO端子板上繼電器動作，引起設備跳閘以及電動門誤動。同時BCNET卡還會進入初始化狀態(tài)致使通訊中斷，輸入輸出卡件信號失真，歷史數(shù)據(jù)也會與實際不符。使得事件的歷史數(shù)據(jù)在分析事故時失去參考價值。

參考文獻

[1]XDPS400分散控制系統(tǒng)應用手冊

[2]XDPS安裝指導手冊

[3]DL/T 774-2015火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運行規(guī)程