DCS時(shí)序不當(dāng)導(dǎo)致磨煤機(jī)RB失敗原因分析

趙 晗，蔡建飛

(淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠，安徽 淮南 232098)

1 工程概述

田集發(fā)電廠一期工程為2×630 MW超臨界機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型、露天布置燃煤鍋爐。1，2號機(jī)組分別于2007年7月和10月投入商業(yè)運(yùn)行，DCS系統(tǒng)為上海西屋控制系統(tǒng)有限公司基于Windows 7操作系統(tǒng)的OVATION3.3.1分散控制系統(tǒng)。

在日常工作中，DCS維護(hù)人員在進(jìn)行DCS邏輯組態(tài)和組態(tài)修改時(shí)，往往對同一頁邏輯內(nèi)各算法塊的執(zhí)行時(shí)序設(shè)置是否合理考慮不足。如若時(shí)序設(shè)置不當(dāng)，將會(huì)影響到邏輯的正常運(yùn)算，進(jìn)而引發(fā)故障，甚至威脅到機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

DCS軟件組態(tài)中，在將相關(guān)邏輯功能塊按一定的控制策略連接起來的同時(shí)，需對每一個(gè)功能塊賦予不同的塊號，也就是每個(gè)功能塊在掃描運(yùn)算時(shí)的時(shí)序，時(shí)序就是在DCS的一個(gè)控制循環(huán)執(zhí)行周期內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)執(zhí)行的順序，確定了執(zhí)行周期后，可以簡單地認(rèn)為DCS中邏輯的運(yùn)算過程是串行完成的，即在固定的執(zhí)行周期內(nèi)，有順序地完成輸入數(shù)據(jù)采集、控制策略運(yùn)算、控制信號輸出等過程。一但確認(rèn)了控制過程的運(yùn)算時(shí)序，邏輯的運(yùn)算方式就會(huì)被確定。如果模擬量控制邏輯時(shí)序設(shè)置不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)運(yùn)算精度；如果開關(guān)量控制邏輯時(shí)序設(shè)置不當(dāng)，很有可能造成指令的錯(cuò)誤輸出，進(jìn)而導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作、拒動(dòng)作。因此，在進(jìn)行軟件邏輯組態(tài)時(shí)，一定要確保每一步運(yùn)算的邏輯性與正確性，確保時(shí)序正確，才能保證邏輯運(yùn)算的準(zhǔn)確。

2 事件過程

某日12:52:43，2號機(jī)組負(fù)荷385.4 MW，AGC投入，B，C，D，E共4臺磨煤機(jī)運(yùn)行，總給煤量170.5 t/h，給水流量1 141 t/h，總風(fēng)量1 525 t/h，主汽壓力15.107 MPa，機(jī)組正常運(yùn)行。

12:52:44，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)給煤機(jī)E瞬時(shí)煤量從53.8 t/h跳變至2.6 t/h，判斷給煤機(jī)堵煤；12:53:10，給煤機(jī)E就地跳閘，但磨煤機(jī)快速減負(fù)荷(runback，RB)信號沒有正常觸發(fā)。

3 原因分析

磨煤機(jī)RB信號是指當(dāng)有磨煤機(jī)跳閘且磨煤機(jī)總出力無法滿足當(dāng)前機(jī)組負(fù)荷時(shí)，使機(jī)組能夠快速地消除由于磨煤機(jī)跳閘引起的擾動(dòng)，并穩(wěn)定在最大出力，減輕運(yùn)行人員的工作壓力。

磨煤機(jī)RB信號由DCS控制系統(tǒng)邏輯運(yùn)算產(chǎn)生，產(chǎn)生條件為：總煤量指令與實(shí)際總煤量偏差大于20 t，同時(shí)偏差信號質(zhì)量非壞點(diǎn)，最后與上任一給煤機(jī)跳閘，發(fā)15 s脈沖。

查閱歷史曲線發(fā)現(xiàn)在給煤機(jī)跳閘的一瞬間，總煤量突然產(chǎn)生了一個(gè)正向階躍，由147.7 t/h跳變至188.3 t/h，總煤量指令平穩(wěn)，無明顯變化。因此導(dǎo)致總煤量指令與實(shí)際總煤量偏差小于20 t，磨煤機(jī)RB信號觸發(fā)失敗。

熱控工作人員對實(shí)際總煤量計(jì)算邏輯進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)給煤機(jī)瞬時(shí)煤量計(jì)算邏輯設(shè)置存在一定問題。給煤機(jī)運(yùn)行信號消失后，TRANSFER算法塊輸出由yes路切換至no路，由于RATELIMIT算法塊速率限制設(shè)定為0.005，導(dǎo)致TRANSFER算法塊1的輸出并不是給煤機(jī)實(shí)際煤量0 t/h，而是經(jīng)過速率限制計(jì)算后的虛假給煤機(jī)煤量40.5 t/h。檢查控制邏輯功能塊執(zhí)行時(shí)序，如圖1所示：給煤機(jī)運(yùn)行信號執(zhí)行時(shí)序?yàn)?0，TRANSFER算法塊1執(zhí)行時(shí)序?yàn)?3，TRANSFER算法塊2執(zhí)行時(shí)序?yàn)?6，速率限制塊(圖1方框部分)執(zhí)行時(shí)序?yàn)?9，給煤機(jī)運(yùn)行信號至切換快2中間有兩個(gè)延時(shí)計(jì)算塊(圖1圓圈部分)實(shí)際延時(shí)時(shí)間均為0 s，執(zhí)行時(shí)序分別為72和75。由于算法塊執(zhí)行時(shí)序問題，使TRANSFER算法塊2的yes路首先接收到了虛假煤量信號，TRANSFER算法塊2再由yes路以一定速率(設(shè)定值為2.5/s)切換到no路，導(dǎo)致虛假煤量(圖1方框部分速率限制)輸出累加到總煤量，引起總煤量產(chǎn)生正向階躍，致使總煤指令與實(shí)際總煤量偏差小于20 t，導(dǎo)致磨煤機(jī)RB信號觸發(fā)失敗。

圖1 原總煤量運(yùn)算邏輯

TRANSFER算法塊一處給煤機(jī)運(yùn)行后瞬時(shí)煤量的跟蹤設(shè)置速率限制的目的是，避免給煤機(jī)啟停和瞬間的斷煤現(xiàn)象對燃燒系統(tǒng)造成大的擾動(dòng)，就是該部分引起邏輯時(shí)序錯(cuò)亂。

4 解決方案

根據(jù)對總煤量計(jì)算邏輯的分析確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)算法塊時(shí)序設(shè)置不當(dāng)問題是造成磨煤機(jī)RB失敗的根本原因，邏輯設(shè)計(jì)不合理也是造成這次事件的因素之一。按照問題發(fā)生的原因,只要修改時(shí)序即可解決問題，但參考機(jī)組的實(shí)際情況，對總煤量邏輯進(jìn)行了適當(dāng)修改。

首先優(yōu)化給煤機(jī)運(yùn)行信號消失時(shí)煤量跟蹤邏輯，刪除無作用的延時(shí)邏輯功能塊，重新校正邏輯功能塊運(yùn)算時(shí)序，保證給煤機(jī)跳閘后煤量切換跟蹤正常，避免引起總煤量產(chǎn)生正向階躍。同時(shí)取消原給煤機(jī)跳閘后煤量跟蹤速率限制邏輯，將速率限制功能移至圖2方框所示TRANSFER算法塊中，速率設(shè)置為0.2 t/s，保證煤量切換跟蹤正常的同時(shí)，防止給煤機(jī)啟?；蛩矔r(shí)斷煤對燃燒系統(tǒng)造成大的擾動(dòng)。修改后邏輯如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后總煤量運(yùn)算邏輯

邏輯優(yōu)化后，在運(yùn)行人員對給煤機(jī)進(jìn)行定期啟停時(shí)，進(jìn)行效果驗(yàn)證，從歷史曲線(見圖3)中可以看出，在給煤機(jī)停運(yùn)后，總煤量計(jì)算邏輯無異常。因給煤機(jī)定期啟停時(shí)，機(jī)組其他給煤機(jī)出力完全能夠彌補(bǔ)因單臺給煤機(jī)停運(yùn)減少的煤量，因此機(jī)組正常運(yùn)行過程中暫時(shí)無法觸發(fā)磨煤機(jī)RB信號，但根據(jù)邏輯關(guān)系，可以判斷出修改后邏輯可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，待機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)再進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)際驗(yàn)證，確保萬無一失。

圖3 給煤機(jī)停運(yùn)總煤量變化趨勢

因此，在DCS邏輯組態(tài)過程中，一定要對算法塊的時(shí)序問題引起足夠的重視，要了解清楚控制對象的特性及實(shí)際機(jī)組運(yùn)行情況，確定邏輯算法要實(shí)現(xiàn)的功能，不同邏輯頁要按重要程度合理排序，一張邏輯圖中不同算法塊的執(zhí)行順序也要合理排列。尤其是邏輯異動(dòng)修改過程中，更要充分考量，小心謹(jǐn)慎，并進(jìn)行必要的試驗(yàn)加以驗(yàn)證，保證邏輯組態(tài)的正確性。