電廠模件的管理和維護策略

史豐俊

摘 要：隨著分散控制系統(tǒng)在電廠的應用越來越廣泛和成熟，其自動化控制水平越來越高，真正實現(xiàn)了DCS“集中管理，風險分散”的控制理念。作為控制系統(tǒng)的運行平臺和重要載體，模件在DCS的正常運行過程中有著至關(guān)重要的作用，良好的模件運行環(huán)境和優(yōu)良的模件性能為實現(xiàn)控制功能和控制策略提供了可能。隨著模件模塊化、集成化程度的提高，對模件維護和管理的要求也越來越高，健康和穩(wěn)定的模件運行平臺才能保證電廠機組的安全高效運營。

關(guān)鍵詞：模件;檢測;故障;管理

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）26-0062-03

The Management and Maintenance Strategy of Power Plant Modules

SHI Fengjun

（Shenzhen Mawan Power Co.， Ltd.， Shenzhen Guangdong 518054）

Abstract： With the application of DCS control system in power plants becoming more and more extensive and mature， its automation control level is getting higher and higher， and the control concept of "centralized management， risk dispersion" of DCS control system is truly realized.As the operating platform and important carrier of the control system， the module plays a vital role in the normal operation of the DCS control system. A good module operating environment and excellent module performance provide the possibility to realize the control function and control strategy. With the improvement of modularization and integration of modules， the requirements for module maintenance and management are getting higher and higher. Only a healthy and stable module operation platform can guarantee the safe and efficient operation of power plant units.

Keywords： module;detection;fault;management

1 媽灣電廠機組DCS主要模件概況

深圳媽灣發(fā)電廠總裝機容量當6×300 MW，6臺機組主機及主要輔機選型基本相同。#1、#2機組控制系統(tǒng)采用ABB公司的INFI-90型分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）[1]，#3-#6機組采用新華公司的XDC800控制系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)在硬件設計及網(wǎng)絡通信架構(gòu)上不完全相同，但系統(tǒng)所采用的模件類型大同小異，實現(xiàn)的功能都是一樣的。電廠DCS模件大致分為以下幾類。

1.1 主控制模件

主控制模件是整個DCS的核心，也是整個系統(tǒng)運行平臺的大腦，負責完成控制功能和控制策略，如INFI-90系統(tǒng)的MFP、BRC400控制器、新華XDC800系統(tǒng)的XCU控制器等。

1.2 I/O子模件

I/O子模件是電廠DCS中數(shù)量和種類最多的模件，負責完成過程數(shù)據(jù)的采集、指令和反饋的傳遞、功能和策略的執(zhí)行輸出等，如新華XDC800系統(tǒng)中的AI、DI卡件、LC卡等。

1.3 通信接口模件

通信接口模件是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和功能控制的中間紐帶，負責實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的交換、計算、上傳下載等功能，如INFI-90系統(tǒng)的NIS、NPM、新華XDC800系統(tǒng)的X-NET模件以及光端機、交換機等。

1.4 電源模塊

電源模塊提供的穩(wěn)壓電壓能夠保證其他各功能模件正常穩(wěn)定運行，是DCS硬件平臺的動力來源。電源模塊主要提供±5 V、±24 V等直流電源和220 V交流電源。

2 機組運行中模件的管理和維護

機組正常運行時，由模件組成的硬件平臺也處于負載最重狀態(tài)。整個DCS會嚴格按照工程人員設計好的控制功能策略來運轉(zhuǎn)，并完成對生產(chǎn)過程的實時控制，機組才能安全有效地平穩(wěn)發(fā)電。

2.1 完善檢測手段和巡檢機制

2.1.1 完善檢測和監(jiān)視手段。使用完善的軟件科技手段和模件自身所具有的檢測功能主動對正在運行的模件進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)運行模件出現(xiàn)的錯誤、報警以及模件硬件和軟件方面的故障等，集中報警輸出，提醒工程技術(shù)人員及時判斷問題和分析原因，以便及時采取處理措施，圖1為XCU在線離線檢測。

2.1.2 定期巡檢。技術(shù)人員定期巡檢，準確了解運行模件的運行狀態(tài)，直觀地觀察模塊的運行狀況以及散熱、防塵等情況，及時發(fā)現(xiàn)機組帶負荷運行狀態(tài)下模件出現(xiàn)的一些無法通過報警提示的故障，并采取有效干預手段。

2.2 模件及模塊的冗余機制

核心模塊采用冗余的方式，是目前DCS設計的通用做法。系統(tǒng)主模件、通信模塊、電源模塊等盡量采用冗余結(jié)構(gòu)，當系統(tǒng)正常運行時，一個模塊作為主運行單元，另一個模塊作為冗余（備用）與主運行單元同步運行，當主運行單元故障時，冗余模塊可無干擾進行切換，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，完成控制[5]。

2.3 模件運行環(huán)境的保障

主流DCS的模件都是高度集成化、模塊化的，主模塊及其他組成系統(tǒng)載體的模件運行負載都非常大，正常運行期間會產(chǎn)生大量熱量，這就對模件的散熱和防塵性能提出了很高的要求，必須保證模件的運行環(huán)境符合設計要求。在南方地區(qū)，安裝控制模塊的電子間空調(diào)溫度通常保持在（23±2） ℃[3]，空氣濕度保持在30%～50%為宜。由于模件集中安裝并且集成化程度高，受控制柜的安裝限制，控制柜內(nèi)實際溫度會偏高，需確保柜內(nèi)散熱風扇以及重點模塊上自帶散熱風扇正常運轉(zhuǎn)，防塵網(wǎng)、防塵罩等防塵設施要安裝齊全并確保功能正常。

3 機組停備和檢修期的模件維護

3.1 周期性檢查和維護

借助機組周期性檢修時期，對運行模塊及其附屬設備進行全面檢查和維護。以ABB_INFO90 DCS模件柜為例，其定期檢查記錄卡如表1所示，主要包括以下幾個方面。

3.1.1 供電電源檢查。檢查交直流電源的電壓等級、紋波系數(shù)、頻率等參數(shù)是否符合系統(tǒng)要求，對實時測量參數(shù)做好詳細記錄;檢查卡件電纜連接及接線端子是否穩(wěn)固牢靠。

3.1.2 模塊主體檢查。檢查模塊報警信息燈，確保無故障指示，并對主備用的主體模塊、通信模塊、電源模塊等進行主備切換測試，確保主備模件無擾切換;檢查模塊插卡是否緊固，無松動;檢查與模塊相連的附屬設備狀態(tài)，預制電纜是否松動、繼電器是否接觸不良及能否正常動作等，發(fā)現(xiàn)問題則及時進行處理和更換。

3.1.3 通風防塵設備檢查。檢查主體模塊、電源模塊上的散熱通風風扇，更換故障部分，保證散熱正常;檢查模塊及安裝底板有無附著物，特別是電子粉塵，有附著物必須用合適工具進行清理或按照預定的周期除塵方案進行粉塵處理;檢查和更換控制柜主體的通風風扇，清洗防塵網(wǎng)和過濾網(wǎng)。

3.2 模件周期性清潔維護策略及方法

模件及控制柜清潔維護的周期長短由各機組的實際情況來決定，一般依機組大修周期為參考，維護流程如下。①斷開機組控制柜電源，對所有模塊進行編號，登記并清楚記錄其安裝位置;拆下模件，記錄每個模件設置的開關(guān)、跳線等位置。②用氮氣對模件吹灰，用99.9%分析純酒精對模件地址開關(guān)、與插槽接觸的金屬部分進行清洗，自然晾干，并清潔機柜插槽。③按拆卸模塊時的記錄核對模件開關(guān)狀態(tài)、跳線等位置，將模件插回插槽。④檢查所有模塊是否安裝正常，控制柜送電，做電源負載狀態(tài)試驗，測量所有電壓等級輸出并做好記錄。⑤檢查所有模件及附屬卡件，確保其工作狀態(tài)正常。

4 模件的備品備件管理

隨著火電機組的裝機容量越來越大，DCS需要處理的I/O點數(shù)越來越多，功能也越來越強大，所需模件數(shù)量大，種類多。因此，必須有一定數(shù)量的備品備件作為在裝模件的冗余。

4.1 完善模件故障記錄制度

隨著機組的長期運行，模件的老化和損壞不可避免。為了機組的安全，出現(xiàn)故障的模件必須及時更換。對故障模件進行詳細完善的記錄，具體內(nèi)容包括故障類型、報警特點、更換時間、原因分析等，并根據(jù)故障類型、報警次數(shù)等數(shù)據(jù)分析卡件損壞的具體原因[2]，為以后處理相同或類似模件故障提供依據(jù)。

4.2 合理的儲備備件數(shù)量

根據(jù)系統(tǒng)運行模件在裝量、模件故障頻率、模件在系統(tǒng)中的地位、模件的易損易耗等特點，合理儲備備件數(shù)量。這樣既能保證當運行模件出現(xiàn)故障或損壞時能夠及時補充，使機組安全運行，又能節(jié)約成本并避免因備件長期不用而產(chǎn)生的自然損耗。

4.3 安全的存放環(huán)境

DCS模件的備件經(jīng)常要長時間存放，以備不時之需，類似主模件等專用卡件價格又非常昂貴。DCS模件的備件對存放環(huán)境的要求很高，防潮、防塵、防損等措施必須到位，確保保存模件的環(huán)境符合原設計要求。同時，要及時進行備品模件軟件版本等固件的升級，確保模件備件和運行模件內(nèi)核固件版本一致。

4.4 合理維修和舊模件利用

實際生產(chǎn)應用中，很多故障模件（特別是原型號備件不再生產(chǎn)或緊缺的模件）經(jīng)原生產(chǎn)廠家檢測維修處理并測試合格后，可作為現(xiàn)場應急備件，有利于節(jié)約企業(yè)成本。媽灣電廠原#3、#4機組采用ABB公司的87EU01模件，機組運營生產(chǎn)中，其通道的外供電壓等級升高，經(jīng)ABB公司專業(yè)檢測，是模件上電源回路中的一個電容老化導致。借助檢修周期，ABB公司專業(yè)技術(shù)人員對問題電容進行了現(xiàn)場監(jiān)測和更換，模件通道電壓恢復正常，模件工作狀況良好，避免了大批量更換故障模件造成的資源浪費。

5 結(jié)語

隨著DCS的廣泛應用，其系統(tǒng)使用環(huán)境對高度集成化、模塊化的硬件載體要求也越來越高，不同的系統(tǒng)、不同的機組使用的模件種類、數(shù)量等都不盡相同，但其實現(xiàn)的功能大同小異。對于模塊的管理和維護可根據(jù)機組的實際情況采取不同的方法和策略，只要通過精心維護、規(guī)范管理，就能延長系統(tǒng)的運行使用壽命，提高發(fā)電機組的安全水平，保證機組的經(jīng)濟高效運營[4]。

參考文獻：

[1]王正軍.INFI-90型，PROCONTROL-P型和XDPS-400型分散控制系統(tǒng)的比較[J].廣東電力，2004（1）：22-25.

[2]劉一福，呂峰，劉曉軍.DCS網(wǎng)絡和控制器故障的分析與防范[J].電力安全技術(shù)，2006（8）：8-11.

[3]李林，王文青.DCS熱控自動化安裝調(diào)試要點[J].電子技術(shù)與軟工程，2019（4）：121.

[4]李孟周，伏勁宇，杜杰，等.燃煤火電集控運行精益化管理提升策略研究[J].電力設備，2017（34）：230-232.

[5]國家能源局.火力發(fā)電廠熱工保護系統(tǒng)設計技術(shù)規(guī)定：DL/T 5428—2009[S].北京：中國電力出版社，2009.

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