火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)的可靠性探討

張俊峰

摘要： 文章基于DCS控制系統(tǒng)的簡單概念，分析目前火電廠應(yīng)用DCS系統(tǒng)過程中暴露出的問題，并針對這些問題提出了提高火電廠中DCS系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的有效策略。

關(guān)鍵詞： 火電廠;DCS系統(tǒng);可靠性

引言

在目前我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)，我國社會(huì)的用電負(fù)荷在同步快速增長，為此我國加大了電網(wǎng)規(guī)模，加快了火電廠等主要發(fā)電企業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。與此同時(shí)，在發(fā)電機(jī)組的規(guī)模更大且參數(shù)更高的同時(shí)，也在逐漸普及DCS系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)和控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對于確保整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用。

DCS控制系統(tǒng)的相關(guān)概念

目前火電廠中的DCS系統(tǒng)就是分布式控制系統(tǒng)的簡稱，其主要的原理就是通過計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)來對火電廠生產(chǎn)運(yùn)行中的回路進(jìn)行控制以及進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中管理，此系統(tǒng)也是目前火電廠控制系統(tǒng)中的核心控制程序，集成了目前比較先進(jìn)的控制、計(jì)算機(jī)以及通訊、顯示等技術(shù)，通過集成了上述先進(jìn)技術(shù)的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在通訊網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上來開展火電廠生產(chǎn)運(yùn)行中的各種過程控制和監(jiān)控控制等工作。

火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)運(yùn)行中的常見問題分析

DCS系統(tǒng)運(yùn)行中的異常

首先是環(huán)境因素。這主要表現(xiàn)在環(huán)境因素中的溫度因素會(huì)直接影響計(jì)算機(jī)硬件的運(yùn)行安全，這主要表現(xiàn)在環(huán)境溫度每升高10℃，就會(huì)降低集成電路和電氣元件的可靠性25%左右。而且如果環(huán)境溫度超過了60℃，就容易導(dǎo)致計(jì)算機(jī)硬件出現(xiàn)故障，表現(xiàn)出在內(nèi)應(yīng)力以及冷熱變化的影響下會(huì)導(dǎo)致各種電子元件和材料出現(xiàn)損傷以及出現(xiàn)電氣性能的變化問題。此外，環(huán)境因素中的濕度因素也會(huì)影響計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行，表現(xiàn)在濕度較低時(shí)容易導(dǎo)致靜電問題的發(fā)生，濕度過高時(shí)則增加出現(xiàn)電火花以及短路問題的概率。不僅如此，環(huán)境因素中的潔凈度因素對DCS系統(tǒng)運(yùn)行的危害則表現(xiàn)在，當(dāng)灰塵進(jìn)入磁盤和磁頭之間的間隙時(shí)會(huì)導(dǎo)致高速運(yùn)轉(zhuǎn)的上述二者之間出現(xiàn)機(jī)械損傷或磁頭磨損的問題。而且灰塵還會(huì)在集成電路和電子元件上吸附而降低其絕緣性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致短路問題的發(fā)生。如果是絕緣性的塵埃還會(huì)導(dǎo)致插件接觸不良的問題的發(fā)生。

其次是自動(dòng)控制。這主要表現(xiàn)在目前針對火電廠的集中控制方式提出了更高的熱控設(shè)備自動(dòng)要求，但是同時(shí)也表現(xiàn)出黨出現(xiàn)較大的擾動(dòng)后者被控設(shè)備失控時(shí)，就需要通過人為干預(yù)的方式來解除自動(dòng)模式并采用手動(dòng)模式進(jìn)行調(diào)整。

最后就是電源可靠性方面的問題。這主要表現(xiàn)在DCS系統(tǒng)運(yùn)行中需要應(yīng)用UPS不停電電源，要求通過此種電源形式來保證電源供應(yīng)的可靠性，同時(shí)還要保證供電電源的電壓、頻率波動(dòng)等級(jí)、額定容量、瞬時(shí)停電時(shí)間間隔等滿足較高質(zhì)量的要求，避免對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行造成影響。

硬件故障

在目前火電廠中的DCS系統(tǒng)在不斷擴(kuò)大的同時(shí)，其中的CCS、DEH等控制站的數(shù)量也在不斷增多，對于熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行也造成不同程度的影響。這主要表現(xiàn)在如果出現(xiàn)兩個(gè)控制器同時(shí)故障的現(xiàn)象則會(huì)出現(xiàn)停機(jī)保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致DCS軟硬件出現(xiàn)問題。主要有信號(hào)處理卡損壞、輸出模板有誤、設(shè)定值模板出現(xiàn)故障、以及網(wǎng)絡(luò)通訊不暢等。此外，對于采集信號(hào)系統(tǒng)中的熱工元件來說，也容易出現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行中受到氣溫、流量、位置燈等因素的影響而導(dǎo)致信號(hào)錯(cuò)誤問題，這就會(huì)引起主輔機(jī)出現(xiàn)保護(hù)異常的現(xiàn)象。而導(dǎo)致上述問題的主要原因就是由于所采用的元件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，或者由于檢修維護(hù)等原因而導(dǎo)致出現(xiàn)陳舊老化等質(zhì)量問題。

提高DCS系統(tǒng)可靠性的技術(shù)措施

DCS系統(tǒng)防范措施

首先是為了減少此系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)運(yùn)行中的誤動(dòng)次數(shù)，需要采取以下運(yùn)行檢修管理措施：一是開展此系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的日常巡檢和軟件、熱工備件的管理工作。做好軟件管理中負(fù)荷規(guī)定的組態(tài)修改執(zhí)行工作，并且對修改前后的組態(tài)信息進(jìn)行備份和存檔。針對已經(jīng)出現(xiàn)故障的硬件裝置，在進(jìn)行備件更換之后需要進(jìn)行功能測試合格才能投入使用。其次是針對DCS系統(tǒng)的檢修管理，要通過合理的檢修工藝和程序來保證檢修項(xiàng)目和周期滿足設(shè)備特點(diǎn)要求，根據(jù)不同的大修或者小修來開展相應(yīng)項(xiàng)目的檢修和測試工作。最后是針對帶有冷卻風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)，需要重點(diǎn)做好對冷卻風(fēng)扇的檢查，以及開展清洗、吹掃和更換等維護(hù)管理工作，避免此設(shè)備故障而增加機(jī)柜溫度并導(dǎo)致模件故障的發(fā)生。

其次是提高自動(dòng)控制的投入率，同時(shí)還要保證自動(dòng)投入的質(zhì)量。而由于每個(gè)子系統(tǒng)的自動(dòng)投入都會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性造成影響，這就需要在長時(shí)間的PID參數(shù)整定過程中做好不同工況下機(jī)組的檢驗(yàn)等工作。

最后就是針對保安電源以及UPS電源的防范措施。針對主電源和備用電源來說，需要通過萬用表進(jìn)行測量并做好記錄。而且要針對其溫升問題，使用紅外線測溫儀對接線端子的溫度進(jìn)行定期測量和記錄。而且還要在大修和小修的停機(jī)時(shí)間內(nèi)開展電源切換試驗(yàn)，保證其切換間隔滿足技術(shù)規(guī)范的要求。此外，由于DCS系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)受到電廠中較高電壓、較大電流以及較強(qiáng)磁場干擾環(huán)境的影響，因此還要做好對計(jì)算機(jī)接地系統(tǒng)的檢查。

做好對DCS系統(tǒng)硬件以及運(yùn)行管理

針對DCS系統(tǒng)中的硬件來說，需要作業(yè)人員對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的布置以及不同環(huán)節(jié)的作用進(jìn)行明確，在對比廠家資料和備件的過程中，掌握不同卡件以及對應(yīng)的工作、DPU的硬件配置和卡件上不同跳線的作用等，還要保證每個(gè)元件都有足夠的備件。此外，在此系統(tǒng)運(yùn)行中，需要做好對工程師站的管理工作，這不僅需要對DCS系統(tǒng)的管理制度進(jìn)行建立和完善來保證分級(jí)別工程師站管理工作的開展。還要明確每個(gè)崗位和人員所管轄的區(qū)域，通過分區(qū)分片責(zé)任制的落實(shí)，以及落實(shí)過程中的有效監(jiān)督和管理，避免由于管理原因而導(dǎo)致邏輯混亂或者系統(tǒng)故障的發(fā)生。并且要加強(qiáng)對技術(shù)人員專業(yè)技能水平的培訓(xùn)，結(jié)合DCS系統(tǒng)的工作守則，進(jìn)行嚴(yán)格的DCS電子管理制度的制定，實(shí)現(xiàn)對工作人員之間工作內(nèi)容和要求的規(guī)范。

結(jié)語

在目前火電廠相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展中，將各種現(xiàn)代化的先進(jìn)控制技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)在電廠控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，提高了電廠控制系統(tǒng)運(yùn)行的速度以及可靠性。但是也需要針對目前DCS系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，加強(qiáng)對此系統(tǒng)中的軟硬件質(zhì)量的管理與控制，并加強(qiáng)此系統(tǒng)運(yùn)行中的管理工作，實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的提升，切實(shí)保證火電廠發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

張久君.火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)可靠性分析[C]// 2018年6月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì).

李東峰，陳寶林.火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及相關(guān)測試優(yōu)化措施分析[J].電工技術(shù)，2019，488（02）：57–59.