火電廠DCS系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)與故障處理

王 星

(山西國(guó)金電力有限公司，山西 呂梁 032100)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電力市場(chǎng)面臨著更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)，而作為發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，DCS控制系統(tǒng)發(fā)揮了十分重要的作用。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，DCS系統(tǒng)可能會(huì)受到軟件、硬件、人為操作等多種因素的影響，從而降低其安全性與可靠性。因此相關(guān)人員有必要充分做好系統(tǒng)的日常運(yùn)維工作，并針對(duì)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行提前預(yù)控，從而不斷提升DCS系統(tǒng)的安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)火電廠的穩(wěn)定發(fā)展。

1 DCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)情況分析

DCS(Distributed Control System)即分散控制系統(tǒng)，現(xiàn)階段在火電廠發(fā)電機(jī)組中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的快速發(fā)展，DCS系統(tǒng)也得到了優(yōu)化與升級(jí)，同時(shí)憑借著簡(jiǎn)便的人機(jī)操作界面以及完善的數(shù)據(jù)處理能力得到了更多認(rèn)可，進(jìn)而也成為機(jī)組控制效率的關(guān)鍵技術(shù)[1]。實(shí)際上，DCS屬于以分散控制、分級(jí)管理、集中操作等為基本思想的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中體現(xiàn)出良好的適應(yīng)性、擴(kuò)展性、可靠性以及可維修性。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)中的各設(shè)備可分為4個(gè)層次，分別為現(xiàn)場(chǎng)層、采集層、控制層和管理層(見(jiàn)圖1)，通過(guò)不同層級(jí)相關(guān)設(shè)備的配合，能夠有效地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的運(yùn)行。結(jié)合在火電廠運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際情況，分散控制系統(tǒng)主要有以下兩方面的作用：①充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的橋梁連接作用，保證數(shù)據(jù)可以在各機(jī)組之間實(shí)現(xiàn)有效傳遞，確保設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行；②通過(guò)發(fā)揮其監(jiān)控作用來(lái)實(shí)時(shí)了解核心系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)的運(yùn)行情況，一旦出現(xiàn)故障應(yīng)在第一時(shí)間實(shí)施安全停機(jī)，以保證整體系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。

圖1 火電廠DCS系統(tǒng)基本組成示意圖

2 火電廠DCS系統(tǒng)的日常運(yùn)行維護(hù)措施

DCS系統(tǒng)的運(yùn)行情況將會(huì)直接影響火電廠的發(fā)展，因此有必要采取嚴(yán)格的日常運(yùn)行維護(hù)措施，并從運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行狀態(tài)等環(huán)節(jié)入手有效監(jiān)控DCS的運(yùn)行狀況，并針對(duì)其運(yùn)行問(wèn)題提出相應(yīng)的安全和技術(shù)措施。

2.1 保持良好的運(yùn)行環(huán)境

結(jié)合實(shí)際來(lái)看，DCS系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)外部運(yùn)行環(huán)境有著較高的要求，同時(shí)不同品牌的DCS硬件在溫度、濕度、粉塵、振動(dòng)等方面的要求還會(huì)表現(xiàn)出進(jìn)一步地細(xì)化。首先，溫度是對(duì)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行影響最為突出的因素，如果外部運(yùn)行環(huán)境溫度超過(guò)設(shè)備可以承受的上限，則元器件的溫度將會(huì)變得更高，會(huì)嚴(yán)重影響控制器正常工作，不僅會(huì)限制數(shù)據(jù)的采集，還會(huì)縮短元器件的使用壽命。而且，同一個(gè)電子設(shè)備中往往會(huì)有多種不同品牌的DCS硬件，其對(duì)于外部環(huán)境溫度也會(huì)存在不同的要求，因此在進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)綜合考慮多種電子設(shè)備的溫度要求。其次，濕度也是影響設(shè)備運(yùn)行的重要因素之一，相關(guān)人員應(yīng)保證環(huán)境濕度的適宜性，濕度過(guò)高時(shí)會(huì)引發(fā)結(jié)露，而過(guò)低則會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，因此應(yīng)將其保持在45%～75%的范圍內(nèi)；最后，還應(yīng)充分加強(qiáng)對(duì)粉塵、振動(dòng)、電磁等因素的有效控制，避免其對(duì)DCS設(shè)備的正常運(yùn)行造成干擾。

2.2 加強(qiáng)軟硬件巡查

只有設(shè)備軟硬件的運(yùn)行正常才可以充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)應(yīng)有的作用，因此在進(jìn)行軟硬件巡檢的過(guò)程中，應(yīng)保證控制器、電源、網(wǎng)絡(luò)通信模件、服務(wù)器等硬件的狀態(tài)正常，滿足指示燈正常、無(wú)異常報(bào)警等要求，在完成檢查之后還應(yīng)附上詳細(xì)的檢查說(shuō)明，為后續(xù)的工作提供條件[2]。而系統(tǒng)軟件的主要工作是對(duì)硬件進(jìn)行監(jiān)視，其中主要包括控制器及網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷率；內(nèi)部模件在運(yùn)行過(guò)程中是否存在離線的情況；網(wǎng)絡(luò)柜、電源柜是否出現(xiàn)高溫報(bào)警；服務(wù)器通訊是否正常以及畫(huà)面刷新情況是否正常等。

2.3 嚴(yán)格開(kāi)展接入管理

在DCS運(yùn)行時(shí)應(yīng)避免與外部移動(dòng)儲(chǔ)存設(shè)備相連接，特別是對(duì)于剛剛投入使用的火電廠來(lái)說(shuō)，很多外部技術(shù)人員都會(huì)擁有一些外部?jī)?chǔ)存設(shè)備。由于DCS系統(tǒng)都會(huì)通過(guò)交換機(jī)與公用DCS相連接，一旦接入外部?jī)?chǔ)存設(shè)備就很容易帶來(lái)病毒，進(jìn)而造成十分嚴(yán)重的后果。因此在運(yùn)行之前，可以先將DCS中的USB接口封掉，以最大限度地避免病毒入侵，確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2.4 實(shí)現(xiàn)DCS操作標(biāo)準(zhǔn)化

在DCS系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)有效針對(duì)其操作制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)操作卡，以確保邏輯畫(huà)面修改、保護(hù)條件投退等操作的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行。在以往的操作過(guò)程中，一旦出現(xiàn)失誤就會(huì)發(fā)生系統(tǒng)故障、邏輯混亂等問(wèn)題，因此針對(duì)可以完成在線修改的DCS機(jī)組，應(yīng)在操作之前就做好故障預(yù)警，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)鍵的組態(tài)、畫(huà)面進(jìn)行備份，完成修改記錄同技術(shù)資料的收集整理，為后續(xù)的操作奠定基礎(chǔ)。

2.5 加強(qiáng)服務(wù)器清理與防護(hù)

由于服務(wù)器、歷史站以及工程師站等在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行下往往會(huì)出現(xiàn)一些系統(tǒng)垃圾，為避免因占據(jù)過(guò)大內(nèi)存而限制系統(tǒng)運(yùn)行，相關(guān)人員應(yīng)定期進(jìn)行垃圾清理。系統(tǒng)應(yīng)定期備份服務(wù)器、工程師站中關(guān)鍵的歷史數(shù)據(jù)，以免數(shù)據(jù)丟失無(wú)法恢復(fù)；同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)DCS中強(qiáng)制內(nèi)容的排查，確保其可以與記錄本內(nèi)容保持一致。除此之外，針對(duì)DCS工程師站、操作員站等應(yīng)進(jìn)行加密授權(quán)，對(duì)于不同層級(jí)應(yīng)設(shè)置不同的口令密碼，并做好記錄工作。

3 火電廠DCS系統(tǒng)的故障處理措施

3.1 運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障

(1) 硬件故障。硬件故障主要是指發(fā)生在DCS系統(tǒng)中、尤其是因I/O模塊損壞而造成的故障，一般來(lái)說(shuō)硬件故障具備比較突出且局部影響的特點(diǎn)。通常情況下，引發(fā)硬件故障的原因包括設(shè)備使用不當(dāng)、運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)以及元件老化等，而溫度、濕度、灰塵等外部環(huán)境要素的不達(dá)標(biāo)也會(huì)大大縮短模塊的使用壽命。

(2) 軟件故障。引發(fā)軟件故障的主要原因大多是軟件本身的錯(cuò)誤，更多出現(xiàn)在DCS系統(tǒng)的投運(yùn)調(diào)試階段。在實(shí)際調(diào)試的過(guò)程中，由于工作量比較大且復(fù)雜，因此很容易出現(xiàn)軟件錯(cuò)誤。這對(duì)于DCS調(diào)試階段的運(yùn)行人員也提出了更高的要求，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題并解決，進(jìn)而降低此類故障對(duì)DCS系統(tǒng)造成的不利影響。

(3) 人為故障。在生產(chǎn)過(guò)程中如果工作人員操作不當(dāng)也會(huì)引發(fā)DCS故障，而操作不當(dāng)最主要的原因是沒(méi)有落實(shí)完善的管理制度。例如，因檢修人員操作不當(dāng)或失誤從而出現(xiàn)MFT、DCS卡件等問(wèn)題；而操作人員也沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)檢查，最終導(dǎo)致卡件損壞。再如，由于缺少完善的設(shè)備管理制度，設(shè)備啟停過(guò)于頻繁，造成死機(jī)[3]。

3.2 處理故障的有效措施

(1) 檢查監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。當(dāng)技術(shù)人員查看監(jiān)控畫(huà)面的數(shù)據(jù)時(shí)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容特點(diǎn)來(lái)判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于以下幾種情況來(lái)說(shuō)，一旦出現(xiàn)應(yīng)立即通知相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行檢查，并完成現(xiàn)場(chǎng)的操作與處理：①以往經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有變動(dòng)，并且多個(gè)數(shù)據(jù)都出現(xiàn)類似的情況；②在控制分組畫(huà)面時(shí)無(wú)法有效完成手動(dòng)與自動(dòng)的切換，同時(shí)無(wú)法對(duì)手動(dòng)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改；③趨勢(shì)圖畫(huà)面中同時(shí)存在多條線沒(méi)有波動(dòng)或波動(dòng)較大的情況。

(2) 判斷波動(dòng)數(shù)據(jù)。針對(duì)波動(dòng)數(shù)據(jù)的判斷主要是判斷其與工藝的相關(guān)性，若存在關(guān)聯(lián)應(yīng)第一時(shí)間通知微機(jī)人員進(jìn)行檢查，并判斷其是否為系統(tǒng)波動(dòng)導(dǎo)致的。與此同時(shí)，還應(yīng)有效完成手動(dòng)狀態(tài)的調(diào)節(jié)，必要時(shí)還需要到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。

(3) 檢查操作站情況。如果在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不變且調(diào)試無(wú)效的情況，那么就需要對(duì)操作站的工作情況進(jìn)行檢查。首先，應(yīng)判斷系統(tǒng)的故障燈是否亮起，如果顯示紅燈說(shuō)明出現(xiàn)了故障；其次，應(yīng)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相配合完成其他工作站的檢查工作，如果出現(xiàn)故障也應(yīng)及時(shí)維修；最后，在其他操作站出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)先進(jìn)行線路檢查，隨后開(kāi)展相應(yīng)的維修工作。

(4) 檢查斷電情況。控制設(shè)備運(yùn)行時(shí)電源是分為電網(wǎng)和不間斷電源系統(tǒng)兩路信號(hào)運(yùn)行的，因此出現(xiàn)斷電的概率很低，但應(yīng)對(duì)突然斷電的情況加以防范。當(dāng)設(shè)備發(fā)生斷電情況時(shí)應(yīng)在第一時(shí)間斷開(kāi)線路并檢查線路狀態(tài)，同時(shí)有必要結(jié)合線路和設(shè)備運(yùn)行情況展開(kāi)綜合分析，為后續(xù)的維修工作提供條件。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段在火電廠運(yùn)行管理的過(guò)程中，DCS系統(tǒng)發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用，不僅可以有效對(duì)電廠運(yùn)行狀態(tài)展開(kāi)實(shí)時(shí)檢測(cè)，還可以進(jìn)一步對(duì)火電廠內(nèi)部機(jī)組進(jìn)行維護(hù)與管理。因此在實(shí)際管理中，相關(guān)人員應(yīng)不斷提升對(duì)DCS系統(tǒng)的重視程度，除了應(yīng)做好日常維護(hù)工作以外，還應(yīng)針對(duì)可能出現(xiàn)的故障展開(kāi)防范預(yù)警，最大限度地避免因DCS系統(tǒng)故障而造成的機(jī)組停運(yùn)、運(yùn)行受阻、供電異常等不良后果。