火力發電廠DCS系統可靠性分析

張久君

【摘 要】火力發電廠作為促進各行業順利進行的保障，其重要性逐漸引起社會大眾的關注。當下火力發電廠中為了加強機組有序性調控，陸續投入了DCS系統。考慮到相關影響要素較多，系統故障問題不容小覷。針對火力發電廠的DCS系統可靠性進行了全面分析，旨在為實踐操作提供一定的借鑒價值。

【關鍵詞】火力發電廠；DCS系統；可靠性分析

【Abstract】As a guarantee for the smooth progress of various industries， thermal power plants have gradually attracted the attention of the public. In order to strengthen the order regulation of the units in the current thermal power plants， the DCS system has been successively invested. Considering that there are many related factors， the system failure problem can not be underestimated. A comprehensive analysis of the reliability of DCS systems in thermal power plants is provided to provide a certain reference value for practical operation.

【Key words】Thermal power plant；DCS system；Reliability analysis

1. 引言

DCS是分布式控制系統的簡稱，在我國的自控行業中又被稱為集散控制系統，它主要包括現場控制站、人機接口、通訊網絡，以及現場的儀表閥門系統這四個部分。其中，人機接口主要是指計算機與人之間所建立的存在一定聯系、負責信息輸出和接人的接口，根據生產廠家的不同，DCS的配置也不一樣，同時，只有在供電的情況下，所有的人機接口才能正常運行。現場控制站，簡而言之就是機柜，它是構成DCS的重要的組成部分，在整個生產中，所有的控制方案都是依靠這個現場控制站來完成。火力發電廠DCS系統運行中的常見問題分析。

1.1 硬件故障。

DCS軟硬件故障是造成熱工保護異常的一大原因，這主要是因為隨著DCS控制系統的不斷發展，相關部門為了確保機組的安全性、可靠性，在熱工保護系統中加入了諸～nccs、DEH等控制站，使得兩個控制器在同時發生故障時能夠進行停機保護，這也就導致了DCS軟硬件保護異常情況的發生，其主要的情況包括以下幾種：信號處理卡損壞、輸出模板有誤、設定值模板出現故障、以及網絡通訊不暢等。

1.2 熱工元件故障。

熱工元件是熱工保護中進行信號采集的重要組成部分，熱工元件能否安全可靠地運行，直接關系到熱工保護的安全性和可靠性。但是，由于溫度、壓力、流量以及閥門位置燈原因，常常會造成誤發信號，使得主輔機產生保護異常的現象。有的火力發電廠中，因熱工元件故障引起的熱工保護異常甚至占到了所有故障發生率的一半以上，通過調查分析發現，主要原因是元件的質量不高、部分元件老化。

1.3 設備電源故障。

隨著火電廠熱控系統自動化程度的不斷提高，火電廠在熱工保護中加入了DCS控制系統，部分過程控制站還采取了電源故障停機保護，但是近年來由于熱控設備電源故障引起的熱工

保護異常也有逐年上升的趨勢。這主要是因為熱控設備電源系統設計不合理，或者是電源接插件的解除不良引起的，電源故障，造成系統停機的現象。還有一些設備電源故障如電磁閥的線圈電源接地短路，導致熱工保護系統異常。

2. DCS系統完善

2.1 DCS控制柜電源系統的完善。

DCS控制柜輔助設備電源改進進一步對整個D Cs系統的控制柜電源布置進行檢查，發現施工中存在一些不完善之處。D C s每個控制柜都安裝了散熱風扇，但是風扇的電源未單獨設置空氣開關，而是直接并聯在APS電源供電回路上。這樣就存在安全隱患： 當風扇故障時就可能引起APS電源跳閘，使得控制柜電源只剩下UPS一路供電，降低了控制柜的供電可靠性。針對這一情況，我們就對控制柜的散熱風扇電源進行了改造：從熱力配電盤單獨拉了一路220V電源并聯供給各控制柜的散熱風扇用， 避免了風扇對控制柜主供電系統的影響。

2.2 操作員站和工程師站的電源系統完善。

操作員站和工程師站電源主回路改進。操作員站和工程師站也是采用兩路供電，不間斷后備電源UPS和廠用電電源APS自動切換，但是對于計算機來講，電源的切換瞬間必須低于3ms才能保證計算機不重啟，在供電切換試驗中發現，切換時間都超過了計算機的允許時間。在機組發生事故時，如果廠用電切換，那么就可能造成所有的操作員站重新啟動，這種情況下，所有的參數無法監視，設備無法控制，就可能造成設備損壞，產生嚴重的后果。所以現在使用的操作員站和工程師站都在計算機供電回路上增加了單機型不間斷電源（UPS），確保主電源切換瞬間，計算機供電電源穩定，計算機不會出現重新啟動現象。

3. 提高DCS系統的可靠性

火力發電廠熱工自動化系統的具體工作環境中，不可避免的會出現大量復雜環境因素的干擾，這就需要我們在工作中切實提高DCS系統的可靠性。相關專家提出了相應的措施，近年來，為了在工作中有效減少因接地異常對機組運行造成的不利影響，有相關專家就此問題展開了分析探討，并在此基礎上組織召開了火電廠電廠熱工系統接地以及相關干擾問題的談論會，通過對具體案例中疑難問題分析研究，較為深刻地提出了相應的有效措施。

4. 火力發電廠自動化控制技術的改進

4.1 集中配置。

對火電廠發電機單元機組采取集中配置的方式，可有效地加強對機組的運維管理，同時可將監控系統配置在系統某個單元機組張或是將兩臺并用，從而提高控制系統對整個電網中單

元機組的控制性能。隨著計算機網絡技術的快速發展，可將總體控制裝置集成在統一的控制室內，從而形成一個規模較大的集中電子控制室，能夠對發電機組進行全面的控制，進而提高對火電廠中設備的安全管理水平。

4.2 提高智能化水平。

火電廠中單元機組中應用的DCS控制系統應進行適當的優化或升級，以提高其使用性能及智能化水平。火電廠中DCS控制系統的智能化水平越高，則其控制性能就越強，對機組的監控能力也就越高。總的來說，DCS控制系統是當前應用較為廣泛的控制系統，其將現代控制技術、計算機網絡技術、通信技術及安全技術集為一體，具有較強的控制性能，且運算速度快，系統運行可靠性。

5. 結論

從以上描述可以看出，隨著DCS的廣泛應用和功能的豐富，其可靠性也要提高，包括電源設計分配、I/O回路的設計、報警點的設置、UPS的配備等環節都需綜合考慮，這樣才能確保系統的安全運行。

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[文章編號]1619-2737（2018）05-25-850