火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)維修策略和風(fēng)險(xiǎn)分析

曹躍 高健

【摘?要】隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性日益得到了重視。在火力發(fā)電廠中，DCS系統(tǒng)及設(shè)備是整個(gè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和控制核心。本文針對(duì)某廠#6發(fā)電機(jī)組DCS 系統(tǒng)設(shè)備的維修作業(yè)過(guò)程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，完善了DCS系統(tǒng)設(shè)備維修過(guò)程的危險(xiǎn)源辨識(shí)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電;DCS系統(tǒng);風(fēng)險(xiǎn)分析;維修策略

一、火電廠DCS系統(tǒng)維修的重要性及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

DCS的安全可靠運(yùn)行是保證發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的先決條件，一旦其發(fā)生故障，必定會(huì)引發(fā)機(jī)組運(yùn)行失控之類的事故，這些事故基本上無(wú)法提前預(yù)知。對(duì)于DCS系統(tǒng)本身言，對(duì)系統(tǒng)工作可靠性造成干擾的重要原因當(dāng)屬硬件和軟件兩方面的故障，如果硬件工作異常，將引發(fā)控制器死機(jī)并喪失冗余，網(wǎng)絡(luò)也將因此斷開(kāi)，不能有效實(shí)現(xiàn)通訊信息的常規(guī)傳遞;如果軟件工作異常，則不能有效實(shí)現(xiàn)程序的常規(guī)運(yùn)作，還會(huì)使得通訊信息不暢通，也無(wú)法正常有效地將歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)。另外汽機(jī)超速、鍋爐停止運(yùn)行等故障，都會(huì)影響到設(shè)備的使用壽命，生命和財(cái)產(chǎn)造成損失。級(jí)別保持在最高水平。由此可見(jiàn)，基于這一層面而言，必需將DSC嚴(yán)重時(shí)甚至給系統(tǒng)的可靠性工程設(shè)計(jì)者、電廠維護(hù)者最要注重的一個(gè)問(wèn)題是：怎樣提升DCS系統(tǒng)操作的可靠性，并為機(jī)組運(yùn)行的安全性提供保障。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是針對(duì)具體危險(xiǎn)源發(fā)生的概率和可能造成后果的嚴(yán)重程度、性質(zhì)等進(jìn)行定性或定量的評(píng)價(jià)。表 1是DCS系統(tǒng)控制站和服務(wù)器維修作業(yè)內(nèi)容的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，表1中失效后果嚴(yán)重程度分為5級(jí)，分別表示不嚴(yán)重、不太嚴(yán)重、一般、比較嚴(yán)重以及非常嚴(yán)重;事件發(fā)生概率也分為5級(jí)，分別表示至今火電廠行業(yè)內(nèi)從未發(fā)生過(guò)、火電廠行業(yè)內(nèi)發(fā)生過(guò)、在本單位發(fā)生過(guò)、在本機(jī)組發(fā)生過(guò)和在本機(jī)組發(fā)生過(guò)多次。

表1中處于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的作業(yè)對(duì)機(jī)組運(yùn)行和DCS系統(tǒng)可靠性影響程度較小，暫時(shí)不需要采取控制風(fēng)險(xiǎn)措施。對(duì)于處于中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的作業(yè)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行和DCS 系統(tǒng)可靠性影響程度較大，需要立即采取控制風(fēng)險(xiǎn)的措施。對(duì)于處于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的作業(yè)，影響很嚴(yán)重，必須立即排除風(fēng)險(xiǎn)。

二、發(fā)電廠DSC系統(tǒng)可靠性分析

1.火電廠DSC系統(tǒng)硬件可靠性分析

其是指在DSC系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)元件、構(gòu)件的可靠性數(shù)據(jù)與模型的基礎(chǔ)上來(lái)深入剖析系統(tǒng)及其構(gòu)成單元的可靠性，并預(yù)先給出科學(xué)的評(píng)估;由此可見(jiàn)，對(duì)于單元組成系統(tǒng)而言，其可靠性的主要影響因素是單元的可靠性程度和個(gè)數(shù)，并且和不同的單元構(gòu)成的框架密切相關(guān);火電廠DSC系統(tǒng)是由串聯(lián)、并聯(lián)、表決H種基本系統(tǒng)組建而成的：這種多層架構(gòu)可將總系統(tǒng)設(shè)為核也，往下分別構(gòu)建子系統(tǒng)、單元系統(tǒng)及模塊層次。這樣一來(lái)，能夠根據(jù)每一層單元內(nèi)W及單元之間的功能關(guān)系來(lái)確定，使其更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。先將整個(gè)系統(tǒng)的層次和功能確定，方可從下往上來(lái)求取其總體可靠度。

2.火電廠系統(tǒng)軟件可靠性分析

（1）在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，軟件不引起系統(tǒng)失效的概率。

（2）在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)，在所述條件下，程序執(zhí)行所要求的功能的能力在軟件可靠性的定義中，規(guī)定的條件是指軟件運(yùn)行時(shí)中的各種外部要素，如系統(tǒng)中的硬件和操作系統(tǒng)、操作規(guī)程等，規(guī)定的時(shí)間通常是指軟件的“運(yùn)行時(shí)間”。定義中的系統(tǒng)失效是指運(yùn)行中出現(xiàn)偏離預(yù)期狀態(tài)的事件，分別描述軟件在正常和異常外界條件下的特征，執(zhí)行所要求的功能是指軟件不出現(xiàn)失效，完成規(guī)定的功能，軟件可靠性的評(píng)估指標(biāo)部分和硬件可靠性有類似之處，包括可靠度、故障率、平均故障間隔時(shí)間等，另外還有一些體現(xiàn)軟件特殊性的可靠性指標(biāo)，包括軟件系統(tǒng)不工作時(shí)間、初始錯(cuò)誤個(gè)數(shù)與剩余錯(cuò)誤個(gè)數(shù)等。

三、火力發(fā)電廠DCS可靠性為中心的維修策略

1.事后維修（故障維修）

對(duì)于某種設(shè)備而言，如果通過(guò)預(yù)防性維修得不到較好的效果的話，通常就適合于采用事后維修的策略，這種策略是非?；镜?。它能保障出現(xiàn)故障后，電廠的運(yùn)行能夠保持安全，而且不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的降低。這時(shí)一般采用的是事后維修。可理解為這一策略通常都是等到硬件設(shè)施因?yàn)楫惓o(wú)法正常工作后才會(huì)實(shí)施的。

2.定期維修（預(yù)防維修）

火電廠熱控設(shè)備的定期維修包括設(shè)備的A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)的停機(jī)檢修以及設(shè)備運(yùn)行中的定期保養(yǎng)和維護(hù)，不同級(jí)別的檢修規(guī)定的檢修時(shí)間、工作內(nèi)容也不一樣，一般A級(jí)時(shí)間最長(zhǎng)，工作內(nèi)容最多，其他級(jí)別逐級(jí)縮短和減少。不同級(jí)別檢修的檢修周期不同，類似機(jī)組同級(jí)別檢修的檢修周期也會(huì)根據(jù)計(jì)劃的不同而不一樣，以#6機(jī)組為例，一個(gè)A級(jí)檢修的檢修周期約為4年，熱控設(shè)備的檢修工作包括28個(gè)特殊項(xiàng)目，23個(gè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目;

一個(gè)B級(jí)檢修的周期約為2年，熱控設(shè)備的檢修工作包括12個(gè)特殊項(xiàng)目，28個(gè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目;

C級(jí)檢修周期為約為1年，熱控設(shè)備的檢修工作包括11個(gè)特殊項(xiàng)目，30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目;D級(jí)檢修周期與C級(jí)類同，D級(jí)檢修的工作內(nèi)容是基于設(shè)備存在的缺陷和故障隱患，屬于缺乏性質(zhì)的檢修，工作范圍更小，檢修時(shí)間更短。定期維護(hù)和保養(yǎng)是機(jī)組日常運(yùn)行中的預(yù)防維修工作，熱控設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)的內(nèi)容、方式方法遵循維護(hù)部門由經(jīng)驗(yàn)而制定出的規(guī)定。

3.狀態(tài)維修

以可靠性為中心的維修主要是狀態(tài)維修，基于設(shè)備狀態(tài)來(lái)確定是否需要維修。設(shè)備的實(shí)際工作狀況為依據(jù)，通過(guò)檢測(cè)設(shè)備的潛在故障而制定維修決策。其作為最佳的維修方法，設(shè)備無(wú)需停止這行，計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、診斷技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展是狀態(tài)維修的基礎(chǔ)。送種維修方式的好處是：極具經(jīng)濟(jì)性，在診斷的基礎(chǔ)上來(lái)判定是否需要更換、維修備件，將設(shè)備使用周期發(fā)揮到極致的同時(shí)還不會(huì)造成設(shè)備的重大損壞。但各種設(shè)備的潛在故障較難識(shí)別是阻礙狀態(tài)維修發(fā)展的一個(gè)瓶頸，其應(yīng)用的普及面主要涉及汽機(jī)振動(dòng)檢測(cè)，基本上不會(huì)被應(yīng)用到熱工和別的設(shè)備中去，原因在于它無(wú)法識(shí)別不確定的故障。

4.火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)設(shè)備維修信息平臺(tái)

構(gòu)建設(shè)備維修信息平臺(tái)可以將DCS系統(tǒng)維修信息整合在一起形成數(shù)據(jù)庫(kù)，從而為RCM決策過(guò)程建立良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并為其提供有力的可靠依據(jù)。DCS系統(tǒng)設(shè)備維修信息平臺(tái)構(gòu)建的過(guò)程中需要開(kāi)發(fā)維修分廠技術(shù)平臺(tái)，這是由于DCS設(shè)備故障涉及到許多種類的專業(yè)，這樣能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效的管理，可以實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備維修信息的收集、整理和儲(chǔ)存，這樣可以為維修策略的制定以及實(shí)施建立良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)：本文探討了火電廠DCS系統(tǒng)維修重要性及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)控制過(guò)程，完善DCS系統(tǒng)，設(shè)備維修過(guò)程的系統(tǒng)可靠性分析內(nèi)容。并首次引入了人因可靠性分析中的認(rèn)知可靠性和失誤分析方法用于 DCS系統(tǒng)維修作業(yè)的人因失誤分析中。人因可靠性分析有眾多定性和定量分析方法，在今后的工作中要繼續(xù)分析火電廠 DCS系統(tǒng)設(shè)備的人因失誤，探討定量的人因失誤分析方法，提高分析精確性。

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（作者單位：內(nèi)蒙古國(guó)華呼倫貝爾發(fā)電有限公司）