淺談電廠熱控DCS控制保護回路誤動作原因分析及處理措施

張海鷹

（茂名熱電廠，廣東 茂名 525000）

1 概述

DCS系統具有較高的靈活性和擴展性。具有先進的過程操作畫面，具有各種控制功能、運算功能，并能實現工藝參數趨向猜測，歷史數據顯示和各種報警保護功能。從而實現對工藝生產全過程的集中監視、控制和管理，隨著熱控系統監控功能不斷增強，范圍迅速擴大，故障也增大。當熱控系統的控制邏輯、測量和執行設備、電纜、電源、熱控設備的外部環境，以及安裝、調試、運行、維護，檢修人員的素質等。這中間任一環節出現問題。都會引發熱控保護系統的誤動或機組跳閘，影響機組的安全運行。提高熱控設備系統運行的安全可靠性對提高經濟效益，電廠多發電、提高機組利用小時數的同時通過減少生產人員的勞動強度，提高勞動生產率，使機組的正常安全運行起重要作用。

2 DCS 系統各組成負荷率的配置及要求

要使DCS正常運行，各組成部分必須在它的容量范圍，DCS系統配置應能滿足機組任何工況下的監控要求，系統最繁忙時，過程控制站的CPU負荷率不得超過60%；人機接口站以及服務器的CPU負荷率不得超過40%；內部存儲器的占用量不得超過50%；外部存儲器的占用率不得超過40%；系統網絡通訊總線負荷率不得超過30%，對于以太網則不得大于20%；要求DCS系統與電氣系統共用接地網時，控制系統接地線與電氣接地網只允許有一個連接點且接地電阻應小于0.5歐姆，保護接地接至電氣接地網時接地電阻小于2歐姆。DCS系統采采用雙路電源供電，主、備用電源的切換時間應小于5mS

3 引起DCS控制系統誤動的因素

（1）DCS各控制站接收和發出的信號基本上分為兩大類：開關量信號（DI、DO）和模擬量信號（AI、AO）。開關量信號主要包括：現場各控制設備，如位移、轉速、振動、運行反饋、故障、限位、測速（皮帶機還有跑偏和拉繩）、電磁閥、執行器的限位、力矩、現場各溫度開關、壓力開關、差壓開關、料位開關等；模擬量信號（4～20mA）包括：速度、溫度、壓力、流量、液位、料位、行程、擋板執行器開度、各類秤（皮帶秤、轉子秤、料倉）的稱重量等量。某些場合不免會有粉塵、振動、高溫等環境因素的影響，并且現場信號多由各類接觸器、中間繼電器、測速、各種類型用途的開關、各測量儀器儀表等所產生，它們長時間在惡劣的工作環境中工作難免出問題：A.由開關量信號引起的誤動：供電電源、控制電源；設備啟停條件和軟、硬連鎖條件是否具備；該設備控制柜內元件的觸點、接點等接觸不良，邏輯控制回路不完善，接線松動；現場控制站內的I/O端子接線松動；如是壓力、流量或溫度開關故障、報警信息、各項參數設置是不正確；現場設備故障導致保護裝置動作。位置開關接觸不良或某個擋板卡澀不到位。一些壓力開關穩定性差等。B.由模擬量信號引起的誤動 ：反應的信號不準確，如溫度的熱阻、熱偶的插入深度、位置、表面是否結皮、接線是否松動、銹蝕等；壓力、流量信號的測量管路堵塞、泄漏、各閥門位置、變送器故障等；如是重量、速度、料位等信號的傳感器故障，接線松動，設置不正確等；由于這些設備和系統運行在一個強電磁場環境。來自系統內部的異常和外部環境產生的干擾（接線松動、電導耦合、電磁輻射、接地等），都可能引發單點信號保護回路的誤動。如溫度測量和振動信號受外界因素干擾。變送器故障等，各類現場儀表不免存在著或大或小的飄移等。

（2）熱控保護和輔機控制邏輯的正確與完善，是大機組安全運行的基礎熱控誤動有很多原因來自于輔機控制邏輯的不正確或不完善。很多大項目改造使性能曲線等機組運行特性都發生了改變。原DCS控制系統的控制參數、函數曲線等關鍵的邏輯都已經不再適合改造后機組的正常運行，必須對原邏輯進行參數整定、函數修改、邏輯優化。

4 降低熱工信號系統和熱工保護系統的誤動作率的辦法

（1）合理使用閉鎖條件，使信號檢測回路具有邏輯判斷能力中。

（2）采用多重化的熱工信號攝取方法，可減少檢測回路自身的誤動作率。

為了綜合信號串聯后誤動作故障率降低和信號并聯后拒動作故障率降低的優點，將兩個信號先進行串聯，然后進行并聯，如圖所示。單個檢測元件的誤動作率或拒動作率很小時，四信號串并聯后的信號單元的誤動作率、拒動作率均大大減小。

當用作聯鎖保護的測量信號本身不可靠時。系統的誤動概率會大大增加。而熱控保護聯鎖系統中的觸發信號采用了不少單點測量信號。熱控單點信號保護回路的異動，很多情況是外部因素誘導下的瞬間誤發信號引起。不少故障僅僅是因為某個位置開關接觸不良或某個擋板卡澀而造成機組跳閘。為防止單個部件或設備故障和控制邏輯不完善而造成機組跳閘，對運行中易出現故障的設備、部件和元件。從控制邏輯上進行優化和完善。通過預先設置的邏輯優化來降低或避免控制邏輯的誤動作。運行機組應對熱控保護連鎖信號取樣點的可靠性調試確認。對控制系統的硬件、邏輯條件、定值進行可靜態、動態試驗，對機組設備安全運行有嚴重影響的熱控保護邏輯進行優化，例如：a.條件許可的單點信號保護邏輯。改為信號三取二選擇邏輯。加入證實信號改為二取二邏輯。b.實施上述措施的同時。對進入保護聯鎖系統的模擬量信號，合理設置變化速率保護、延時時間。C,縮小量程來提高壞值信號剔除作用等故障診斷功能。設置保護聯鎖信號壞值切除與報警邏輯。如某廠因煤量波動引起風量大幅度波動引起引風機、送風機電流過載，通過合理設置風機變化速率保護、煤量限幅及煤量指令速率限制后，取得很好效果。

結語

通過對使控制邏輯優化和完善、信號采取三取二，二取二等或延時動作、反饋量限幅、變化速率限制、減少信號控制回路誤動作，確保控制回路起到真正的保護作用，確保機組正常安全穩定經濟運行。

[1]高偉主編.計算機控制系統[M].中國電力出版社.