淺談分散控制系統(tǒng)常見問題

杜 君

(重慶大唐國(guó)際石柱發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 重慶 409106)

1 引言

分散控制系統(tǒng)作為一種對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視、控制、操作和管理的典型控制系統(tǒng)，既具有監(jiān)視功能，又具有控制功能，完成滿足了日益發(fā)展的大型火電單元機(jī)組的熱工自動(dòng)化要求。其綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、CRT顯示技術(shù)和過程控制技術(shù)即4C技術(shù)，以其良好的可操作性、可靠性、維護(hù)方便和故障率低等優(yōu)點(diǎn)，成為電廠生產(chǎn)實(shí)時(shí)過程控制的核心和應(yīng)用廣泛的控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代大型火力發(fā)電廠的大腦，如果其出現(xiàn)異常，將會(huì)使系統(tǒng)失控，出現(xiàn)不可預(yù)知的事故，甚至導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等事故，給發(fā)電企業(yè)帶來嚴(yán)重?fù)p失。本文對(duì)于分散控制系統(tǒng)的檢查維修的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，將分散控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行討論，總結(jié)出解決常見問題的方法，改進(jìn)分散控制系統(tǒng)的維護(hù)手段。

2 分散控制系統(tǒng)的常見問題分析

2.1 環(huán)境的相關(guān)問題

對(duì)于火力發(fā)電廠來說，影響分散控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素有分散控制系統(tǒng)的接地、電子室、控制室的環(huán)境等條件。電廠環(huán)境的優(yōu)劣對(duì)于分散控制系統(tǒng)的運(yùn)行具有直接的影響:電廠供電電源的相關(guān)影響能夠直接導(dǎo)致系統(tǒng)的不良運(yùn)行，電纜的安放和外部裝置能否及時(shí)地清理干凈也是一個(gè)影響設(shè)備正常運(yùn)行的原因。對(duì)于這些電廠周圍環(huán)境造成的影響因素來說，可以進(jìn)行一些整頓，比如在分散控制系統(tǒng)進(jìn)行總供電的設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行預(yù)備電源的設(shè)置，對(duì)系統(tǒng)的最大負(fù)荷量要有一定的寬限，同時(shí)還要對(duì)系統(tǒng)的管理進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，要制定比較行之有效的管理制度，還要進(jìn)行環(huán)境的清潔，確保機(jī)器不會(huì)受到灰塵的影響。對(duì)于系統(tǒng)的周圍要進(jìn)行空調(diào)等溫控設(shè)備的設(shè)置，經(jīng)常進(jìn)行溫度的測(cè)量和記錄，對(duì)電源的電壓和線路的電流進(jìn)行定期測(cè)量，對(duì)于性能有衰弱的電氣設(shè)備要進(jìn)行及時(shí)的維修和更新，要確保電廠的外部環(huán)境不會(huì)對(duì)電廠的日常工作造成影響。

2.2 干擾

干擾的來源是多方面的，有時(shí)甚至是錯(cuò)綜復(fù)雜的。對(duì)于分散控制系統(tǒng)來說，其系統(tǒng)本身就可能出現(xiàn)干擾信號(hào)，如分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)、電磁場(chǎng)輻射感應(yīng)、多點(diǎn)接地造成的電位差引起的干擾和寄生振蕩引起的干擾等，都會(huì)影響其自身系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但分散控制系統(tǒng)很大一部分信號(hào)干擾通常是來自于外部，如大型電力設(shè)備的強(qiáng)電流、高壓母線的高壓電場(chǎng)的交變磁場(chǎng)，通信廣播發(fā)射的無線電波等干擾都會(huì)影響到系統(tǒng)自身的運(yùn)轉(zhuǎn)。信號(hào)干擾造成的信號(hào)失誤或是一些設(shè)備的錯(cuò)誤使用，嚴(yán)重的甚至造成大面積設(shè)備的癱瘓，影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，也影響到電廠的日常工作。信號(hào)干擾一般發(fā)生的都比較突然，在發(fā)生時(shí)不易找出源頭，即使察覺也不能很好地消除，因此，為了避免信號(hào)干擾給系統(tǒng)帶來的失誤，應(yīng)該盡量避免電廠周圍有其它信號(hào)的干擾，要在電廠運(yùn)行之前及時(shí)做好信號(hào)的屏蔽工作，還要嚴(yán)格的進(jìn)行接地處理。對(duì)于系統(tǒng)的信號(hào)線也要遠(yuǎn)離比較強(qiáng)的信號(hào)干擾源，還要進(jìn)行電源的穩(wěn)定工作，防止電源發(fā)生波動(dòng)，定期檢測(cè)預(yù)備電源的正常工作性，確保電源能夠隨時(shí)正常穩(wěn)定地工作。在電源被檢查出一些故障時(shí)，要將不會(huì)影響到的電路進(jìn)行相關(guān)模式的切換，以便不受到影響的電路能夠正常的工作，對(duì)于比較重要的分散控制系統(tǒng)控制地區(qū)，對(duì)于日常人員要禁用電子設(shè)備。

2.3 線路問題

在單元機(jī)組中，計(jì)算機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)由交換設(shè)備、傳送設(shè)備、接入設(shè)備及終端設(shè)備組成，對(duì)信息進(jìn)行傳送和處理的系統(tǒng)。目前，在分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為總線結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)兩種，其原因在于這兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)既可通過采用冗余通道提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，又保持了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性。信息通常是利用令牌通信協(xié)議的模式進(jìn)行傳輸，一旦計(jì)算機(jī)總控制源一端的線路出現(xiàn)故障或是電廠中設(shè)備的變化引起電阻變化，這些都會(huì)使得系統(tǒng)的線路發(fā)生故障，由于一些地方的線路連接控制設(shè)備或是一次元件，這會(huì)使得一旦環(huán)境稍有惡化就會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)的故障，影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作，且鋪線比較復(fù)雜，很難進(jìn)行檢修，一旦檢修人員進(jìn)行了線路的改動(dòng)而造成系統(tǒng)的運(yùn)作失靈，就會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在維修過程中，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)于總線路的節(jié)點(diǎn)和接口處不要進(jìn)行輕易改動(dòng)，對(duì)于通信的電纜線路和電源的電纜線路要進(jìn)行分開鋪設(shè)，這樣才能夠避免線路信號(hào)產(chǎn)生相互干擾，如果能夠在線路表面套上保護(hù)套，那么防干擾效果更好。對(duì)于系統(tǒng)在不運(yùn)作時(shí)要及時(shí)檢測(cè)線路的電阻變化，一旦發(fā)現(xiàn)電阻的不正常變化時(shí)要進(jìn)行及時(shí)的維修和更新。對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信問題，要進(jìn)行通信接口的單向設(shè)定，對(duì)于分散控制系統(tǒng)的運(yùn)作要保障能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的單向傳輸，對(duì)于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理要進(jìn)行集中處理，還要對(duì)于系統(tǒng)的病毒預(yù)防做好準(zhǔn)備工作。

2.4 DPU 故障

DPU即分散處理單元是實(shí)現(xiàn)火電廠生產(chǎn)過程中相對(duì)獨(dú)立子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、控制和保護(hù)功能的裝置，是實(shí)施各種控制策略的平臺(tái)，也是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)之間的樞紐。由于DPU控制功能的集中、澀及的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多，一旦在機(jī)組運(yùn)行期間發(fā)生異常，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行影響非常大。目前分散控制系統(tǒng)DPU均采用了互為備用的冗余配置，一臺(tái)DPU處于主控狀態(tài)，另一臺(tái)處于跟蹤狀態(tài)，且每臺(tái)DPU均能獨(dú)立運(yùn)行、實(shí)時(shí)跟蹤，以實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)和調(diào)試。當(dāng)冗余DPU中的一臺(tái)出現(xiàn)故障且離線時(shí)，自動(dòng)將另一臺(tái)DPU由備用狀態(tài)切換為主控運(yùn)行，則不會(huì)對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行產(chǎn)生直接危害，但會(huì)降低機(jī)組的安全系數(shù)。若在處理過程中異常繼續(xù)擴(kuò)大，造成另一臺(tái)DPU也發(fā)生故障時(shí)，將導(dǎo)致這對(duì)DPU控制的設(shè)備全部失控，從而引起機(jī)組跳閘。所以在分散控制系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，如果發(fā)生DPU故障，為了盡快恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，一般采用直接將故障DPU更換。

2.5 接插件問題

(1)分散控制系統(tǒng)接插件是對(duì)電纜和電纜接頭進(jìn)行通斷電路提速的手段，對(duì)線路接觸的地方要進(jìn)行安全的測(cè)驗(yàn)，對(duì)不能進(jìn)行導(dǎo)通的地方要做好絕緣處理。

系統(tǒng)的接觸件常常會(huì)發(fā)生接觸不良的問題，接觸件是接通插件的主要零件，能夠?qū)硬寮M(jìn)行導(dǎo)電。接觸件的構(gòu)造一定要合理，對(duì)材料的選用一定要謹(jǐn)慎，對(duì)機(jī)械的尺寸和表面打磨的粗糙度也要進(jìn)行控制，還要進(jìn)行熱處理，周圍環(huán)境的不良調(diào)控和接觸件的不正確使用也會(huì)使得接插件的接入部位接觸不良。對(duì)于可能產(chǎn)生的相關(guān)問題，可以進(jìn)行以下診斷:①進(jìn)行電路的瞬間檢測(cè)。對(duì)系統(tǒng)的控制插件都要在動(dòng)態(tài)電路的環(huán)境下使用，靜態(tài)電路的狀態(tài)下很難進(jìn)行電阻的正常檢驗(yàn)。要進(jìn)行電路完全的動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)，進(jìn)行電路可靠性的檢驗(yàn)。②對(duì)系統(tǒng)的單孔的分離力的檢驗(yàn)。系統(tǒng)線路中的單孔部位的分離力比較小，在受到外力沖擊或是振動(dòng)的干擾之下很可能發(fā)生信號(hào)的短暫性斷裂，因此對(duì)于比較重要的接插件要進(jìn)行插拔力測(cè)試，預(yù)防系統(tǒng)當(dāng)中單孔分離力太小而造成了信號(hào)的間斷。

(2)線路和設(shè)備之間的絕緣工作:絕緣工作能夠使得各部件能夠正常工作的同時(shí)，也能夠進(jìn)行比較整齊的排列，使得各接觸件之間保持絕對(duì)的絕緣，能夠正常的工作，減少故障的發(fā)生。要做好絕緣工作，就要對(duì)分散控制系統(tǒng)的相關(guān)控制設(shè)備和插件進(jìn)行定時(shí)清理，保證設(shè)備不會(huì)被灰塵影響到正常的運(yùn)作。設(shè)備當(dāng)中通常存在的一些難以清理的死角要進(jìn)行專業(yè)的清潔，加大清潔的頻率，對(duì)各插件和插件的槽位進(jìn)行仔細(xì)的清潔，使得每一部分都能夠在絕緣的狀態(tài)下進(jìn)行良好運(yùn)作。

3 結(jié)語

隨著火力發(fā)電機(jī)組向超高參數(shù)、大容量、高效率的單元機(jī)組發(fā)展，熱力系統(tǒng)和主、輔設(shè)備變得更加的復(fù)雜，其自動(dòng)化監(jiān)控水平不斷的提高，單元機(jī)組分散控制系統(tǒng)的功能范圍不斷擴(kuò)大，由于分散控制系統(tǒng)本身故障引起的障礙、事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)單元機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。因此，對(duì)于火電機(jī)組分散控制系統(tǒng)常見的問題要進(jìn)行分析和研究，要總結(jié)過去的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)防分散控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，要及時(shí)采取預(yù)防措施。實(shí)踐證明，加強(qiáng)管理、完善制度是確保分散控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。保證設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、防范硬件故障、及時(shí)備份軟件及數(shù)據(jù)、減少人為誤動(dòng)、提高設(shè)備健康水平，是防止分散控制系統(tǒng)故障的有效手段。

［1］田賀，李麗萍.分散控制系統(tǒng)與常見問題分析處理［J］.工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育，2011，08(1)

［2］王家勝，鄧彤天，冉景川等.火電機(jī)組在孤(小)網(wǎng)中的啟動(dòng)及運(yùn)行方式研究［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，32(21)

［3］潘書林.火電機(jī)組DCS常見問題與建議［C］.//2006年全國(guó)發(fā)電廠DCS與SIS技術(shù)研討會(huì)暨熱工自動(dòng)化專業(yè)會(huì)議論文集.2006

［4］張衛(wèi)東.火電機(jī)組分散控制系統(tǒng)常見問題分析及處理［J］.陜西電力，2008，36(10)

［5］鄭祖兵.電廠火電機(jī)組控制設(shè)備安裝調(diào)試的若干問題探討［J］.科技致富向?qū)В?011，(6)

［6］桑成宇，黃中華，方侃等.測(cè)溫元件選型對(duì)火電機(jī)組溫度測(cè)量精確度的影響分析［J］.青海電力，2012，31(4)