談火電廠DCS系統的運行維護與故障處理

邸星杰　陳鵬　蔡延龍

摘要：DCS系統控制在火電廠整體生產運行中發揮著重要的作用，但在實際操作中不可避免會出現一定故障問題，從而影響系統運行質量，為此需要采取有效措施做好運行維護和故障處理。文章先簡單分析了火電廠中的DCS系統，包括系統結構和系統功能特征，隨后介紹了火電廠DCS系統的運行維護以及故障處理策略，包括運行問題分析、運行維護核心技術、故障處理措施，希望能給相關人士提供有效參考。

關鍵詞：火電廠;DCS系統;運行維護;故障處理

Discussion on Operation Maintenance and Fault Treatment of DCS System in Thermal Power Plant

DI Xingjie CHEN Peng CAI Yanlong

（Hydropower Plant of PetroChina Yumen Oilfield Company， Jiuquan， Gansu Province， 735200 China）

Abstract： DCS system control plays an important role in the overall production and operation of thermal power plant， but there will inevitably be some fault problems in practical operation， which will affect the operation quality of the system. Therefore， effective measures should be taken to do a good job of operation maintenance and fault handling. This paper briefly analyzes the DCS system in thermal power plant， including system structure and system function characteristics， and then introduces the operation and maintenance of DCS system in thermal power plant and thermal power plant， including operation problem analysis， operation and maintenance core technology， fault handling measures， hoping to provide effective reference for relevant people.

Key Words：Thermal power plant; DCS system; Operation and maintenance; Fault handling

0引言

火電廠是當下社會發展的重要動力支持，關系到整個社會生產、生活的正常發展，隨著時代發展和科技進步，DCS系統控制技術逐漸應用到火電廠的日常生產運行當中，并發揮著重要作用，關系到火電廠的穩定運行。但在實踐運行中也容易出現各種故障問題，為此需要采取有效措施進行科學處理，降低故障問題影響，保障系統穩定運行，提升火電廠經濟效益^[1]。

1火電廠DCS系統分析

1.1系統結構

DCS系統普遍用于工廠和生產運行過程的計算機控制系統，整個系統中設置有自主控制器，通過中央操作人員進行合理控制監督。這一點和集中式控制器為基礎的非分布式控制系統正好相反，中央控制室以及中央計算機中離散控制器屬于DCS系統核心。DCS系統主要結構如下：第一是零級結構，涵蓋現場各種設備，比如溫度傳感器和流量傳感器，同時還有控制閥這一最終控制元件。第二是一級結構，涵蓋工業化輸送I/O模塊以及分布式處理裝置。第三是兩級結構，涵蓋監控計算機，可以在系統處理器節點采集相關信息，隨后由操作員對控制屏幕進行統一操控。第四是三級結構，屬于生產控制級別，不會對過程進行直接控制，更為關注監控目標和監控生產。第四是四級結構，屬于生產調度級別。

1.2系統功能特征

處理器節點以及圖形呈現主要借助工業標準網絡進行連接，于多種路由中實施雙冗余布線，從而進一步擴大網絡整體可靠性。該種分布式拓撲能夠通過設置處理器以及I/O模塊來減少現場布線數量。處理器在輸入模塊中對具體信息進行接收，實施信息處理，隨后通過輸出模塊發送具體信號通知，對具體動作進行合理控制^[2]。DCS系統屬于集散控制系統，是通過過程監控機以及過程控制機共同構成的將通信網絡作為基礎連接紐帶的計算機多級操作系統。其基礎理念為分級管理、集中操作、分散控制、組態方便、配置靈活。同時DCS系統還擁有良好的可靠性、控制額能力以及擴展性、可維修，系統內相關設備具體可以分成四種層次，分別是管理層、操作監控層、過程控制層以及現場層。

現場層設備通常處于被控生產周圍，包括電動門、執行器、各種傳感器、變送器等，其能夠將設備運行中所形成的物理量包括振動、液位、流量、壓力以及溫度等順利轉化成數字信號或電信號，并將其傳輸到數據采集站或過程控制站當中，此外，還能夠順利將過程控制站所傳輸控制量進一步轉化為機械位移，引導調節機構，加強生產過程控制。過程控制層可以分為數據采集站以及過程控制站兩部分構成。其中過程控制站內現場接收設備，像是變送器和傳感器所純屬的信號數據根據相應的控制策略，能夠準確計算出控制量，并傳達到現場層執行器內。過程控制能夠同時實現邏輯控制、順利控制以及連續控制等功能。操作監控層涵蓋工程師站以及設備操作站。而操作站也是集散控制系統和操作人員之間的信息交互接口設備，能夠合理打印出各種畫面、曲線和報表^[3]。

2火電廠DCS系統運行維護與故障處理策略

2.1運行問題分析

DCS系統具體運行問題主要包括以下幾點：第一是硬件故障，該種故障類型同時也屬于過程控制層中的運行故障，通常是DCS系統以及I/O模塊損傷所形成的故障問題。該種故障問題屬于局部性的，較為明顯，而問題形成原因主要是運行應用時間過長、應用操作不合理以及模塊內部相關元件出現老化現象所形成的。假如模塊運行環境不良，出現溫度過高、濕度過大以及灰塵超標等問題，將會導致模塊應用壽命的進一步縮減。

第二是軟件故障。該種故障問題普遍是軟件自身錯誤導致的。通常誕生于DCS系統調試運行階段，由于相關應用軟件的工作量較大，程序復雜，所以無法有效避免軟件應用中的各種錯誤問題，為此于DCS系統調試運行中需要確保運行人員以及熱工人員能夠堅持認真、仔細、負責的態度，能夠第一時間發現DCS系統運行問題，并輔助調試人員順利解決相關問題。該種問題很少在DCS系統穩定運行中發現^[4]。

第三是人為故障問題。在人工操作中存在各種形式的失誤原因，比如部分維護人員的監護管理不足、專業水平不足以及操作錯誤等問題影響，或沒有對事故問題進行準確預測、存在管理漏洞等。于實際操作中，還會產生DCS系統功能無法正常應用的現象，主要是由操作人員操作不當以及不熟練所形成的。為此，DCS系統相關生產廠家應該為相關運維人員提供有效的參考操作手冊，如果是初次應用DCS系統，還需要在經過系統的操作培訓后，才能正式上崗操作^[5]。

2.2運行維護核心技術

火電廠內的DCS系統隨著科技發展，逐漸從原本的基礎硬件業務服務模式朝著軟件為基礎的增值服務方向發展，當下正處于一種過渡發展階段。火電廠相關DCS系統發展具體分為以下幾種新型技術，分別是控件嵌入WEB服務器、移動界面、數據歷史記錄、遠程傳輸、無線系統與協議等，工廠級別中的DCS系統越加集中化，擁有良好的遠程設備登錄能力。促進操作人員能夠從設備級以及企業級層面于廠外和廠內實施合理控制，因為遠程訪問技術和無線通信技術支持下實現的全面互連。在無線協議不斷完善和發展條件下，DCS系統逐漸融入了無線通信。而嵌入式服務器也被應用到DCS系統內，能夠提供移動網絡訪問服務。

針對DCS系統中的過程控制站，需要合理創建定期檢查制度，準確判斷機柜內風扇是否維持正常運行以及電源的穩定運行，功能燈以及冗余CPU主從關系是否正確，通訊狀態是否良好等。特別是在炎熱夏季，應該保障空調運行狀態，實時觀察控制室內溫度環境。聯系現實生產狀況針對電源實施定期逆變試驗，對蓄力電池出力狀況進行全面觀察，對蓄電池進行定期更換。針對過程控制柜進行定期清灰處理，借助吸塵器及時清掃柜內積灰，促進CPU以及相關模塊的有效散熱。選擇適合型號開關量輸入保險管進行替換，避免出現以大換小問題出現。針對各種熱工儀表進行檢修拆線或變送器更換中，需要拉開控制柜內保險栓，隨后才能實施現場檢修^[6]。

2.3故障處理策略

對于各種故障問題需要率先確認屬于DCS系統故障還是現場設備儀表故障，如果屬于現場一次儀表故障問題，則應該對現場儀表進行全面修復，如果屬于DCS系統故障，則應該準確判斷是屬于軟件故障或硬件故障。如果是硬件故障，還需要準確發現其中的硬件部位，并及時替換模塊，借助DCS系統自主診斷功能分析判斷故障位置和原因。如果屬于軟件故障，可以進行重新啟動，觀察是否恢復正常，或對系統軟件進行重新裝載并啟動。如果屬于應用軟件故障，則需要對相關程序、組態對應參數進行觀察，準確發現其中故障原因。

針對監控畫面相關數據信息進行核查，發現以下問題，證明系統產生運行故障，需要第一時間通知專業維修人員進行科學處理，除此之外相關操作工人還可以前往工作現場實施有效處理：第一，其中幾種變化較為頻繁的數據呈現為長時間不變狀態，同時所有數據或部分數據都沒有變動。第二是控制分組畫面內，無法實施自動和手動切換，或在人工輸入相關數據信息后，通過再次確認，發現重新恢復到原有數據狀態，無法進行有效修改。第三是在趨勢圖畫面內，數個趨勢都存在較大波動或呈現為直線不變狀態^[7]。

準確判斷相關波動數據是否屬于工藝相關參數，如果是相關參數，需要立刻通知專門的微機人員以及儀表人員進行全面檢查，分析其中的部分調節系統波動是否引發其中某些參數變化，除此之外，還可以將其中的調節系統轉化為手動狀態，在需要的條件下還可以深入工作現場實施有效的調節處理。

對操作站發展狀況進行全面查詢，如果操作站停止正常運行，同時監控數據始終沒有任何變化，系統調試失效，需要率先對系統相關報警提示進行認真檢查，判斷其是否存在閃燈現象，如果是閃紅燈，證明出現故障。隨后可以配合輔助拓撲結構，針對各個工作站實施全面排查分析，如果發現僅有此操作站產生運行故障，則需要及時檢修處理。如果發現別的操作站同樣出現相同故障，需要對線路進行合理檢查，隨后針對設備實施維修檢查。注意對控制站中的全部斷電狀況進行合理控制，將全部控制設備分成兩路信號運行，分別是不間斷電源系統以及電網，為此控制設備產生突然斷電的可能性較低，但同樣需要做好相關故障防范工作。假如監控臺中兩個紅色報警燈全部閃爍，則證明設備斷電，該種條件下需要立刻將線路斷開連接，針對線路運行狀態實施全面檢查，并聯系設備和線路運行狀況進行系統分析。

3結語

綜上所述，DCS系統在火電廠中是檢測整個系統運行效能和運行效率的重要環節，借助DCS系統中的各種畫面信息以及參考數據，能夠針對火電廠內各種機組實施全面維護檢查，準確把握相關設備運行狀態。假如DCS系統產生故障問題，便會導致機組出現異常停運問題，影響系統正常供電，針對該種現象，需要針對DCS系統做好故障預防以及運行維護工作。

參考文獻

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