電廠熱控DCS控制保護回路誤動作原因與處理措施

趙春宇

摘? 要：隨著電廠發(fā)電機組自動化控制水平的提高，熱工集散控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）也被廣泛應(yīng)用以達(dá)到保護電廠設(shè)備的目的。DCS系統(tǒng)安全可靠，方便維護，但是在使用過程中不可避免地存在著熱控保護誤控和拒動等不良情況，這就需要相關(guān)人員全面分析DCS系統(tǒng)誤動的原因并采取相應(yīng)的處理措施，保證DCS系統(tǒng)能夠正常工作，進而確保發(fā)電機組安全穩(wěn)定的運行。

關(guān)鍵詞：電廠;熱控系統(tǒng);DCS;誤動作;措施

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

電廠熱控系統(tǒng)中廣泛采用DCS系統(tǒng)，不僅有效減輕了工作人員的工作量，提升了工作效率，而且使得電廠機組的運行更加安全穩(wěn)定。但是，在實際運行過程中，其保護回路總是存在誤動作的情況。這就需要相關(guān)工作人員針對DCS系統(tǒng)保護回路誤動作進行深入研究，探究其根本原因并尋求處理對策。

1 集散控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)作為一種保護設(shè)備被應(yīng)用在自動化控制行業(yè)中，其主要以電子計算機為輔助工具實現(xiàn)系統(tǒng)的控制。DCS系統(tǒng)的主要功能就是控制和運算，通過實時記錄和保存各種工藝數(shù)據(jù)來實現(xiàn)工藝參數(shù)的趨勢分析和工藝報警保護，該系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€的工藝生產(chǎn)過程進行監(jiān)視、控制和管理。

集散控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模擬量控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)、數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)和鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過獲取并檢測所有運行設(shè)備的工作狀態(tài)實現(xiàn)監(jiān)控功能。其工藝數(shù)據(jù)可以作為工藝調(diào)整的參考依據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)異常時也能自動進行報警;數(shù)據(jù)采集功能能夠幫助工作人員準(zhǔn)確合理地把控現(xiàn)場，并保證所有設(shè)備在正常狀態(tài)下運行;模擬量控制系統(tǒng)主要是針對汽輪發(fā)電機組來說的。在鍋側(cè)方面，模擬量控制系統(tǒng)主要用于調(diào)節(jié)機爐的汽溫和送風(fēng)情況，并控制儲水箱的水位和蒸汽溫度。在機側(cè)方面，能夠?qū)崿F(xiàn)對鍋爐給水的有效控制，并對除氧器的水位加以調(diào)節(jié);在DCS系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)被劃分成不同的子系統(tǒng)，然后按照一定的順序進行程序控制。DCS系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的運行狀態(tài)，在既定的操作程序指導(dǎo)下，發(fā)出相應(yīng)的邏輯命令，以實現(xiàn)對機組中各個裝置的控制;數(shù)字電液調(diào)節(jié)主要用于控制和調(diào)節(jié)汽輪的運行，從汽輪機的轉(zhuǎn)速、功率和氣壓等方面進行參數(shù)調(diào)節(jié)，并能夠有效控制汽輪機組的啟停和故障情況;DCS系統(tǒng)中最重要的監(jiān)控內(nèi)容就是鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，通過密切監(jiān)控爐膛內(nèi)燃燒過程的各種參數(shù)來保證鍋爐的正常運行，并確保運行的安全穩(wěn)定性，以便在出現(xiàn)意外情況時能夠及時進行處理。

2 DCS系統(tǒng)誤動的原因

2.1 硬件故障

DCS系統(tǒng)中的硬件故障主要包括元器件損壞、模塊和電路中有些部位接觸不良，以及電源輸出不正常、電路板條線錯誤等。當(dāng)DCS系統(tǒng)中發(fā)生這些硬件故障時，就會導(dǎo)致現(xiàn)場的指示燈不再正常工作、現(xiàn)場設(shè)備無法驅(qū)動等問題，即使整個系統(tǒng)仍然可以按照正常要求運行，但其各個監(jiān)測點所獲取的數(shù)值并不能正常顯示。當(dāng)熱工元件在購買過程中質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或者被長期使用后發(fā)生老化，就會導(dǎo)致熱工元件發(fā)生故障。而熱工元件發(fā)生故障的直接結(jié)果就是信號不能進行正常的傳遞，主機和輔機的保護功能被中斷，即發(fā)生拒動。此外，DCS系統(tǒng)中對于關(guān)鍵性的回路控制是依靠單元件進行的，并不需要煩瑣的程序設(shè)計，在這種情況下，元器件就容易發(fā)生故障，進而造成保護誤動或者拒動等現(xiàn)象。

2.2 軟件故障

熱控軟件故障主要是軟件內(nèi)部的控制邏輯出現(xiàn)錯誤以至于系統(tǒng)的控制邏輯不完善進而造成DCS系統(tǒng)誤動。而導(dǎo)致DCS系統(tǒng)出現(xiàn)邏輯錯誤的原因是：電廠進行大規(guī)模整改后或者機組在投產(chǎn)調(diào)試過程中，都會對發(fā)電機組的特性進行不同程度的調(diào)整，這樣之前的DCS系統(tǒng)對參數(shù)和函數(shù)曲線的控制邏輯并不適用于改動之后的機組設(shè)備，而是需要重新調(diào)整設(shè)定軟件邏輯，以保證軟件邏輯與改動后的機組設(shè)備相協(xié)調(diào)一致，減少系統(tǒng)誤動現(xiàn)象。

2.3 電源或接地系統(tǒng)故障

電源或接地系統(tǒng)故障的典型特征就是電源缺失，主要是由于供電系統(tǒng)中的零線、火線和地線之間出現(xiàn)連接錯誤或者接觸不良等異常問題。時間一長，電源系統(tǒng)的整體質(zhì)量就會出現(xiàn)問題，如線路的電阻過高或者絕緣保護裝置受到破壞等。這樣就很容易引發(fā)整個電源或者接地系統(tǒng)故障。此外，在進行電源設(shè)計時，如果考慮不夠全面造成設(shè)計存在漏洞，如地極電阻過大等，也很容易造成誤動。

2.4 外部環(huán)境

在DCS系統(tǒng)中的開關(guān)量和模擬量很容易受到外部環(huán)境的影響。當(dāng)外部環(huán)境的溫度、濕度發(fā)生巨大波動，系統(tǒng)震動過于強烈或者系統(tǒng)周圍的粉塵量過大時，都容易引發(fā)系統(tǒng)誤動或者拒動。其中，比較典型的是系統(tǒng)處于強磁環(huán)境下時，外部的電磁輻射和電導(dǎo)耦合相互作用時，都會對系統(tǒng)的設(shè)備信號造成干擾進而引發(fā)一系列異常問題。此外，如果系統(tǒng)設(shè)備存在螺絲松動、卡套接觸不良等問題時，也會對其造成不同程度的影響。

3 電廠熱控DCS控制保護回路誤動作的處理措施

3.1 利用安全可靠的技術(shù)操作和元器件設(shè)備

DCS系統(tǒng)控制回路安全可靠運行的兩大基礎(chǔ)因素就是質(zhì)量可靠的元器件設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)操作。因此，對于這兩方面相關(guān)工作人員需要進行嚴(yán)格把控。元器件設(shè)備方面，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，并確保設(shè)備器件選型正確。這就需要在設(shè)備成本允許范圍內(nèi)選擇高質(zhì)量品質(zhì)的元器件設(shè)備，以確保系統(tǒng)的可靠性。同時，專業(yè)性的操作技術(shù)不僅能夠?qū)⑾到y(tǒng)設(shè)備的使用價值充分地發(fā)揮出來，而且能夠降低系統(tǒng)操作過程中的失誤率，減少系統(tǒng)的誤動。

3.2 優(yōu)化熱控系統(tǒng)的邏輯程序

系統(tǒng)內(nèi)的位置開關(guān)等普遍存在接觸不良的情況，而當(dāng)外部環(huán)境對于信號的傳遞具有一定的干擾作用時，就極易造成熱控系統(tǒng)保護回路出現(xiàn)誤動的情況。這就需要對機組的邏輯設(shè)計進行完善，最好采用一些容錯率較低的邏輯設(shè)計。這樣即使系統(tǒng)的元器件出現(xiàn)某些故障問題，其邏輯程序能夠在一定的容錯措施的指導(dǎo)下進行優(yōu)化，以避開錯誤邏輯。

3.3 強化電源和接地的可靠性

外部環(huán)境的變化容易對熱控系統(tǒng)造成不同程度的影響，當(dāng)干擾程度較小時，僅僅會影響到測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，造成系統(tǒng)控制程序不穩(wěn)定等問題，而如果干擾程度相對比較嚴(yán)重時，系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)重發(fā)生故障，信號傳遞嚴(yán)重紊亂，設(shè)備機組就會進行跳閘保護。在這種情況下，就需要對外界的干擾因素進行排除或者抑制，以保證信號采集過程中的準(zhǔn)確性和可靠性。通常情況下，主要采取的措施就是強化電源和接地的可靠性以實現(xiàn)對外界干擾的抑制。

3.4 提高設(shè)計、施工和檢修的水平

熱控系統(tǒng)中信號準(zhǔn)確測量的重要保障就在于設(shè)計，要針對系統(tǒng)電源、主控模塊和保護執(zhí)行設(shè)備的電源同時進行冗余設(shè)計，這樣能夠進一步加強測量點獲取準(zhǔn)確可靠的信號。同時，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障時，工作人員要迅速分析、判斷出故障發(fā)生的根本原因，準(zhǔn)確快速地找到故障根源，更換故障模塊等。此外，電廠也應(yīng)該做好定期維護和檢修工作，以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的質(zhì)量隱患加以排除。

4 結(jié)語

近年來，電廠發(fā)電機組的自動化水平不斷提升，而DCS系統(tǒng)也具備一定的優(yōu)勢被廣泛使用，但是DCS系統(tǒng)的誤動和拒動等問題仍然需要進一步解決，以加強熱控系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，從而確保電廠的經(jīng)濟效益和社會價值得到最大程度的發(fā)揮。

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