DCS分級(jí)綜合報(bào)警機(jī)制構(gòu)建及應(yīng)用

楊瑞 董曙君

摘? ?要： 內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司2號(hào)機(jī)組DCS報(bào)警系統(tǒng)存在報(bào)警點(diǎn)數(shù)量過多、層級(jí)不清晰等問題，嚴(yán)重影響運(yùn)行人員的操作便利性與判斷準(zhǔn)確性。對(duì)DCS報(bào)警方式進(jìn)行對(duì)比分析，將光字牌報(bào)警作為首選報(bào)警方式，提出DCS分級(jí)綜合報(bào)警機(jī)制：一是將報(bào)警分為一般報(bào)警與重要報(bào)警兩類，分別在光字牌報(bào)警畫面和指示燈區(qū)列示;二是將設(shè)備報(bào)警功能設(shè)置為三級(jí)，運(yùn)行人員可以按功能指示進(jìn)行判斷，依據(jù)設(shè)備參數(shù)點(diǎn)變紅情況實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的良好掌握與細(xì)化處置。將DCS分級(jí)綜合報(bào)警機(jī)制應(yīng)用于光字牌報(bào)警畫面優(yōu)化，光字牌報(bào)警點(diǎn)由450個(gè)降至63個(gè)，按照鍋爐、汽機(jī)、電氣系統(tǒng)分開列示，并去除了冗余或無(wú)用的報(bào)警點(diǎn);運(yùn)行人員能夠第一時(shí)間對(duì)機(jī)組異常進(jìn)行處置，保證了機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： DCS報(bào)警系統(tǒng);報(bào)警機(jī)制;設(shè)備報(bào)警級(jí)別;光字牌;報(bào)警點(diǎn);機(jī)組

引言

DCS（分散控制系統(tǒng)）是電廠設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中廣泛采用的一種控制系統(tǒng)[1]。當(dāng)電廠設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常狀況時(shí)，DCS報(bào)警信息將成為運(yùn)行人員有效查找與妥善處理異常狀況的線索點(diǎn)[2]。

DCS報(bào)警方式有很多，如工藝報(bào)警、設(shè)備報(bào)警和光字牌報(bào)警等[3-5]。目前全國(guó)各個(gè)電廠都在結(jié)合機(jī)組智能化程度、人員配置等實(shí)際情況，尋找適合自身的報(bào)警方式。內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司（以下簡(jiǎn)稱“我公司”）2號(hào)機(jī)組選用了HOLLiAS MACS V6.5操作系統(tǒng)作為DCS管理軟件，其由網(wǎng)絡(luò)、歷史站、工程師站及操作員站等部分組成。因?yàn)槲夜?號(hào)機(jī)組的DCS控制了較多的軟硬件設(shè)備，而這些設(shè)備又基本覆蓋了發(fā)電全過程，因此開關(guān)量十分龐大，需要監(jiān)控的模擬量也非常多，DCS報(bào)警時(shí)常發(fā)生。

DCS報(bào)警點(diǎn)數(shù)量過多、層級(jí)不清晰，可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行人員不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)電廠設(shè)備存在的問題，嚴(yán)重影響運(yùn)行人員的操作便利性與判斷準(zhǔn)確性。本文針對(duì)這一問題，首先列舉若干種常用的DCS報(bào)警方式，進(jìn)行方案比選;然后結(jié)合應(yīng)用需求，提出一種DCS分級(jí)綜合報(bào)警機(jī)制;最后展現(xiàn)優(yōu)化后的DCS報(bào)警界面，并提出后續(xù)進(jìn)一步改進(jìn)的方向。

1? DCS報(bào)警方式研究與比選

結(jié)合各電廠對(duì)DCS的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)情況，DCS報(bào)警方式依據(jù)設(shè)備分為三種：工藝報(bào)警、設(shè)備報(bào)警和光字牌報(bào)警。

1.1? 工藝報(bào)警

工藝報(bào)警信息包括設(shè)備參數(shù)點(diǎn)開關(guān)量變位、模擬量越限，以及SOE變位等，只要相關(guān)參數(shù)從數(shù)值上達(dá)到定義報(bào)警值，相應(yīng)報(bào)警信息就彈出。在工藝報(bào)警方式中，機(jī)組啟、停階段和機(jī)組運(yùn)行時(shí)主要輔機(jī)設(shè)備的啟、停過程觸發(fā)的報(bào)警信息較多。這就要求運(yùn)行人員進(jìn)一步確認(rèn)這些報(bào)警信息，避免無(wú)用信息對(duì)運(yùn)行人員造成的干擾，避免報(bào)警信息漏檢。

1.2? 設(shè)備報(bào)警

設(shè)備報(bào)警信息包括設(shè)備參數(shù)點(diǎn)信號(hào)斷線、短路，以及操作站設(shè)備、通道故障等，只要相關(guān)參數(shù)從數(shù)值上達(dá)到定義報(bào)警值，相應(yīng)報(bào)警信息就彈出。設(shè)備報(bào)警方式的缺點(diǎn)在于，在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，彈出的報(bào)警畫面所展現(xiàn)的報(bào)警項(xiàng)目不夠詳細(xì)，且大部分報(bào)警項(xiàng)目?jī)H是受到了短時(shí)觸發(fā)，即刻便恢復(fù)，這對(duì)運(yùn)行人員的設(shè)備參數(shù)監(jiān)視工作幫助不大。

1.3? 光字牌報(bào)警

光字牌報(bào)警信息包括運(yùn)行人員所需的站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況、保護(hù)動(dòng)作情況等重要信息。在指示燈區(qū)，畫面頂端的工具欄后面配備的指示燈有10個(gè)，與運(yùn)行人員面向的10個(gè)光字牌報(bào)警畫面相對(duì)應(yīng)。若要切換到光字牌報(bào)警畫面，單擊指示燈即可完成。當(dāng)指示燈對(duì)應(yīng)的光字牌報(bào)警畫面內(nèi)的任一光字牌報(bào)警時(shí)，該指示燈以紅色閃爍。進(jìn)入光字牌報(bào)警畫面后，即可查看相應(yīng)的報(bào)警信息。

1.4? 方案比選

工藝報(bào)警方式和設(shè)備報(bào)警方式雖然造價(jià)較低，在電廠設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中最為常用，但常常出現(xiàn)查詢不便、操作不便等情況，導(dǎo)致報(bào)警不具意義，運(yùn)行人員無(wú)從處理。光字牌報(bào)警顯然是最佳的報(bào)警方式，但同樣存在一系列問題，如光字牌數(shù)量過多，使運(yùn)行人員難以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和處理事故。由于光字牌報(bào)警畢竟是電廠報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，因此下文將以光字牌報(bào)警方式為基礎(chǔ)，針對(duì)上述問題提出解決方案。

2? DCS分級(jí)綜合報(bào)警機(jī)制

2.1? 應(yīng)用需求分析

當(dāng)前2號(hào)機(jī)組DCS報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置的光字牌報(bào)警點(diǎn)有450個(gè)、設(shè)備工藝報(bào)警點(diǎn)有20 000多個(gè)。

就運(yùn)行人員所反饋的信息來(lái)看：一是DCS報(bào)警信息中有較多無(wú)用信息，且雜亂無(wú)序;二是在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中，一般設(shè)備參數(shù)報(bào)警與重要設(shè)備參數(shù)監(jiān)控混合，給報(bào)警信息查看造成了較大干擾;三是報(bào)警點(diǎn)分級(jí)比較模糊。比如，當(dāng)一個(gè)輔機(jī)設(shè)備發(fā)生跳閘時(shí)，該輔機(jī)設(shè)備所涉及的報(bào)警點(diǎn)會(huì)同時(shí)觸發(fā)，嚴(yán)重影響了運(yùn)行人員的精準(zhǔn)判斷;運(yùn)行人員在逐一翻閱報(bào)警信息的過程中，錯(cuò)過了事故處理的第一時(shí)間。

為了使DCS報(bào)警系統(tǒng)最大程度發(fā)揮作用，便于運(yùn)行人員盡快掌握?qǐng)?bào)警信息、及時(shí)有效處置、有效預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，須從分級(jí)、分類、去冗余等角度建立綜合的DCS報(bào)警機(jī)制。

2.2? 報(bào)警機(jī)制構(gòu)建

本文構(gòu)建的DCS分級(jí)綜合報(bào)警機(jī)制如圖1所示，其應(yīng)用特點(diǎn)包括：

（1）報(bào)警被分為一般報(bào)警與重要報(bào)警兩類。重要報(bào)警觸發(fā)后，光字牌報(bào)警畫面內(nèi)光字以紅色閃爍或變紅，并伴隨有語(yǔ)音提示。一般報(bào)警觸發(fā)后，光字牌報(bào)警指示燈區(qū)對(duì)應(yīng)的指示燈以紅色閃爍。

（2）當(dāng)重要報(bào)警觸發(fā)，光字牌報(bào)警畫面出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，運(yùn)行人員可以借助畫面從整體上掌握發(fā)生報(bào)警的是哪一設(shè)備系統(tǒng);點(diǎn)擊報(bào)警光字后，會(huì)彈出二級(jí)報(bào)警窗口，其列明的是具體項(xiàng)目，以便運(yùn)行人員對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行把握;點(diǎn)擊具體項(xiàng)目后，進(jìn)入三級(jí)報(bào)警對(duì)應(yīng)系統(tǒng)畫面，相關(guān)報(bào)警參數(shù)點(diǎn)變紅提醒。

（3）當(dāng)一般報(bào)警觸發(fā)，光字牌報(bào)警指示燈區(qū)內(nèi)任一報(bào)警發(fā)生時(shí)，通過點(diǎn)擊閃爍的指示燈，彈出二級(jí)報(bào)警畫面，運(yùn)行人員可從二級(jí)報(bào)警畫面中進(jìn)一步了解報(bào)警信息。

（4）當(dāng)報(bào)警信息得以確認(rèn)后，報(bào)警聲音消失。若報(bào)警仍存在，則光字保持紅色不變;若不存在，則光字恢復(fù)原色。

3? 報(bào)警功能設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1? 報(bào)警信息收集

結(jié)合機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行需求，應(yīng)收集的報(bào)警信息主要包括：

（1）主輔機(jī)跳閘信息。比如鍋爐MFT（Main Fuel Trip，主燃料跳閘）動(dòng)作、發(fā)電機(jī)跳閘、RB（Runback，輔機(jī)故障減負(fù)荷）動(dòng)作，以及主機(jī)循環(huán)水泵、輔機(jī)循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵跳閘等信息。

（2）重要參數(shù)越限信息。如給水流量、過熱器出口溫度、儲(chǔ)水箱液位、過熱度、分離器出口蒸汽溫度等參數(shù)越限的信息。

（3）主要輔助參數(shù)越限、運(yùn)行設(shè)備故障信息。比如本體參數(shù)越限、重要輔機(jī)的潤(rùn)滑油系統(tǒng)異常等。

（4）重要自動(dòng)設(shè)置信息。比如汽機(jī)主機(jī)潤(rùn)滑油冷卻水調(diào)門自動(dòng)設(shè)置、除氧器水位調(diào)節(jié)門自動(dòng)設(shè)置、鍋爐減溫水自動(dòng)設(shè)置等信息。

（5）重點(diǎn)監(jiān)視參數(shù)。如鍋爐受熱面壁溫、負(fù)荷閉鎖增、負(fù)荷閉鎖減等參數(shù)。

3.2? 報(bào)警信息處理

（1）當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，設(shè)備檢修、啟停會(huì)觸發(fā)一些參數(shù)報(bào)警，這時(shí)應(yīng)視情況自動(dòng)判斷和處理報(bào)警信息，以免給運(yùn)行人員的監(jiān)視活動(dòng)造成干擾。

（2）為防止手動(dòng)停運(yùn)設(shè)備的過程中出現(xiàn)報(bào)警，設(shè)備跳閘信號(hào)為非保護(hù)條件動(dòng)作和設(shè)備停運(yùn)信號(hào)特殊設(shè)計(jì)。

（3）光字牌報(bào)警畫面主要顯示重要報(bào)警信息。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，該報(bào)警畫面應(yīng)無(wú)報(bào)警顯示。對(duì)機(jī)組運(yùn)行中常報(bào)的參數(shù)信息進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，或?qū)⑵浞胖迷谝话銏?bào)警光字牌顯示區(qū)。

（4）當(dāng)重要報(bào)警信息較多時(shí)，運(yùn)行人員要處理每條報(bào)警信息，以免報(bào)警信息之間形成干擾。對(duì)于一直存在的報(bào)警信息，光字牌保持紅色;對(duì)于新的報(bào)警信息，光字牌狀態(tài)為紅色閃爍。

3.3? 優(yōu)化應(yīng)用

前后比較見圖2。

原光字牌報(bào)警畫面一共有10個(gè)，光字牌報(bào)警點(diǎn)有450個(gè)，圖2a所示是其中的一部分，可見光字牌內(nèi)容與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)混亂，當(dāng)不同設(shè)備報(bào)警時(shí)，無(wú)法分類顯示，不利于運(yùn)行人員翻閱與處理。

圖2b所示為優(yōu)化后的光字牌報(bào)警畫面。本次優(yōu)化將光字牌報(bào)警點(diǎn)按照鍋爐（第1～2列）、汽機(jī)（第3～5列）、電氣系統(tǒng)（第6～7列）分開顯示，報(bào)警點(diǎn)數(shù)量縮減至63個(gè)。這些報(bào)警點(diǎn)作為一級(jí)報(bào)警，在一個(gè)報(bào)警畫面內(nèi)顯示，且各報(bào)警點(diǎn)與報(bào)警邏輯相對(duì)應(yīng)。打開每個(gè)報(bào)警點(diǎn)，即彈出二級(jí)報(bào)警窗口，顯示設(shè)備參數(shù)報(bào)警點(diǎn)。當(dāng)任一報(bào)警發(fā)生時(shí)，一級(jí)報(bào)警畫面內(nèi)具體報(bào)警光字牌變紅閃爍。單擊光字牌，報(bào)警窗口彈出，列出每個(gè)報(bào)警項(xiàng)目。此時(shí)運(yùn)行人員僅需點(diǎn)擊相應(yīng)的報(bào)警項(xiàng)目即可。總之，優(yōu)化后，運(yùn)行人員可以借助設(shè)備參數(shù)點(diǎn)變紅的情況按圖索驥，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的良好掌握與細(xì)化處置。界面結(jié)構(gòu)清晰，故障查詢方便，系統(tǒng)可擴(kuò)展、可移植性強(qiáng)。

4? 結(jié)論與展望

經(jīng)過升級(jí)優(yōu)化后的DCS分級(jí)綜合報(bào)警機(jī)制，能夠直接快速地感知設(shè)備參數(shù)異常，第一時(shí)間指導(dǎo)運(yùn)行人員檢查處理異常，很大程度上提高了運(yùn)行人員處理事故的效率，保證了機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

本次DCS分級(jí)綜合報(bào)警機(jī)制的構(gòu)建，簡(jiǎn)化了報(bào)警畫面設(shè)置，且內(nèi)容更加完善。后續(xù)，還要繼續(xù)定期完善報(bào)警項(xiàng)目，對(duì)不合理的報(bào)警參數(shù)限值進(jìn)行修改，以使報(bào)警信息具有更好的預(yù)見性。在機(jī)組日常運(yùn)行中，運(yùn)行人員若發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，應(yīng)及時(shí)記錄和匯總，以便開展進(jìn)一步的優(yōu)化。

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