火電廠(脫硫脫硝)DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試

孫 澤

(國能龍源環(huán)保有限公司，北京 100039)

0 引言

分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System，DCS)控制技術(shù)在我國工業(yè)化領(lǐng)域是比較常見的技術(shù)手段，而且在實踐應(yīng)用中已經(jīng)相對成熟。作為控制系統(tǒng)，其不僅價格低廉、組裝簡單，而且占用面積也比較小。因此，DCS控制技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)運行是火電廠生產(chǎn)的決定性因素，運行穩(wěn)定性與可靠性存在諸多影響因素。因此，火電廠DCS控制系統(tǒng)必須要做好現(xiàn)場調(diào)試工作。

1 DCS控制系統(tǒng)

DCS控制系統(tǒng)也被稱為分散控制系統(tǒng)，包括過程監(jiān)控與監(jiān)控級。這類系統(tǒng)利用紐帶通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)兩者的連接，從而組合成多級計算機系統(tǒng)(見圖1)。分散控制系統(tǒng)集合了通信(Communication )、計算機(Computer)、顯示(CRT)和控制(Control)技術(shù)，通常被稱作4C。系統(tǒng)通過裝置與設(shè)備的集中操作與分散控制，加強了配置、組態(tài)靈活性[1]。

圖1 DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DCS控制系統(tǒng)基礎(chǔ)操作是微處理，通過微機達到集中分散處理管控的效果。在計算機、大數(shù)據(jù)飛速發(fā)展的當下，DCS控制系統(tǒng)也開始朝著信息化、多元化與集成化方向轉(zhuǎn)型，從而衍生出各型號的DCS系統(tǒng)，其不僅支持數(shù)據(jù)交換，還能夠通過以太網(wǎng)技術(shù)，將項目管理與DCS控制系統(tǒng)緊密連接，采集數(shù)據(jù)后上傳到網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)工業(yè)自動化控制。

2 火電廠DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試要點

2.1 脫硫脫硝DCS控制系統(tǒng)調(diào)試復(fù)原

關(guān)于系統(tǒng)硬件調(diào)試的復(fù)原，在檢查硬件的過程中，工作人員應(yīng)該先做好分類，并且制定調(diào)試表格，填寫和校對檢驗項目允許的誤差與規(guī)定的數(shù)值，以期減小誤差。軟件調(diào)試復(fù)原環(huán)節(jié)操作比較簡單，由于軟件出廠時已經(jīng)進行了相應(yīng)的調(diào)試，所以在進行火電廠現(xiàn)場調(diào)試時，工作人員僅需測試軟件功能性與結(jié)構(gòu)性[2]。在進行單回路的調(diào)試時，工作人員應(yīng)認識到的是，單回路無法快速調(diào)試完成，應(yīng)該按照信號模擬量和數(shù)字量劃分組別，明確實際調(diào)試順序。開始調(diào)試之后，當完成一部分單回路的調(diào)試工作后，工作人員應(yīng)該及時做好標記，詳細記錄調(diào)試數(shù)據(jù)。針對連鎖回路的調(diào)試復(fù)原，工作人員應(yīng)該嚴格按照邏輯測試圖進行，并在開始測試之前嚴格校對邏輯圖，特別是邏輯“1”與“0”條件結(jié)果，應(yīng)該進行雙重測試。開始測試調(diào)試之后，設(shè)計階段所需邏輯功能不能有遺漏現(xiàn)象，而且工作人員應(yīng)注意必須在設(shè)計所需邏輯功能范圍以內(nèi)。針對程序控制系統(tǒng)的調(diào)試復(fù)原，開始測試之后，工作人員還應(yīng)根據(jù)程序表要求的順序展開測試。測試對象包括各流程實施條件、程序時間以及元件狀態(tài)。

2.2 選擇調(diào)試模擬方法

為了使DCS系統(tǒng)能夠有效投入使用，工作人員在投入使用前必須開展調(diào)試工作。筆者建議采用綜合模擬法開展系統(tǒng)調(diào)試。綜合模擬法需要用到準確的參數(shù)來調(diào)試系統(tǒng)狀態(tài)。首先，輸入模擬信號。DCS控制系統(tǒng)內(nèi)部對輸入過程變量信號這一操作進行模擬，建議應(yīng)用0.05級信號發(fā)生器，以此為標準表，可保證精度[3]。其次，模擬輸出負載。開始冷態(tài)調(diào)試之后，工作人員注意可不接入現(xiàn)場負載，模擬量輸出負載建議在控制室中的輸出輸入端子連接負載相似的小功率電阻，電阻數(shù)值能夠及時顯示在屏幕上。如果數(shù)字輸出信號負載提出需求，可應(yīng)用信號燈模擬。在開始熱態(tài)調(diào)試之前，工作人員需要將模擬負載拆除。再次，系統(tǒng)模擬。此環(huán)節(jié)一般會在復(fù)雜性較大的聯(lián)鎖系統(tǒng)中使用，通過冷態(tài)調(diào)試方式制作模擬版，而數(shù)字信號則需要采用信號燈模擬與開關(guān)。模擬信號量通過電子元件線路可直接產(chǎn)生。最后，故障模擬。工作人員通過故障模擬能夠真實了解到計算機系統(tǒng)診斷檢測故障以及冗余功能的實際情況，在系統(tǒng)中輸入故障信號與越限信號等時，可采取相應(yīng)的方法對故障狀態(tài)加以模擬，例如人為調(diào)整、切斷電源等，在現(xiàn)場測試操作站工作人員便可對故障進行診斷[4]。

3 火電廠脫硫脫硝DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試方法

3.1 DCS控制室的調(diào)試

DCS控制系統(tǒng)使用壽命與運行穩(wěn)定性，通常與其工作環(huán)境有直接聯(lián)系，建議工作人員做好DCS控制室環(huán)境的控制，例如室內(nèi)溫濕度、粉塵等。為了使控制室內(nèi)溫濕度處于適中狀態(tài)，工作人員還需要重點考慮通風條件，保證控制室所有機柜均安裝散熱系統(tǒng)，機柜可以發(fā)出溫度預(yù)警信號，提醒工作人員控制室溫度超標[5]。此外，在安裝DCS控制系統(tǒng)階段，工作人員務(wù)必要保證安裝的便捷性，位置選擇在火電廠脫硫脫硝施工現(xiàn)場附近比較適宜，而且要遠離高危地點。需要注意的是，DCS控制系統(tǒng)不能處在強磁以及大電流設(shè)備之處，工作人員在調(diào)試DCS控制室時，建議將線路纜口及時封堵，保證控制室內(nèi)部環(huán)境的整潔性。

3.2 DCS控制系統(tǒng)常見問題的解決

針對DCS控制系統(tǒng)進行調(diào)試，工作人員需要用到火焰檢測器，其中最為關(guān)鍵的一項操作便是火焰保護投入。現(xiàn)階段，火焰檢測器和火電廠脫硫脫硝實際需求存在一些偏差，經(jīng)常發(fā)生偷看與漏看的問題，降低了信號穩(wěn)定性，有一些自動化設(shè)備還面臨失效的問題。在火檢之前，工作人員需要做好DCS控制系統(tǒng)的全方位篩查，按照項目運行現(xiàn)狀及時調(diào)整檢測器，以免發(fā)生偷看問題。與此同時，火焰檢測器必須保證靈敏度，而且靈敏度和穩(wěn)定效果關(guān)聯(lián)十分密切，一旦發(fā)生偷看、漏看問題，將有很大概率出現(xiàn)燃油未燃燒便進入爐膛當中的現(xiàn)象。火焰檢測器需要展開邏輯修改，改善控制功能。工作人員通過計算機程序?qū)鹧鏅z測器的運行狀態(tài)進行合理控制，既可避免人為操作和判斷造成失誤，也有利于保障實際調(diào)試效果[6]。

當DCS控制系統(tǒng)開始調(diào)試之后，工作人員要對電源進行檢查、排查，排查電源開關(guān)與模件狀態(tài)、電源絕緣性等。針對電源的檢查，工作人員應(yīng)按照電源開關(guān)順序進行，一旦發(fā)現(xiàn)了故障需要馬上終止運行系統(tǒng)，總結(jié)故障原因并快速恢復(fù)供電，以免DCS控制系統(tǒng)模件發(fā)生破損。在針對相關(guān)問題進行處理過程中，工作人員必須先將模件的外布線斷開，松開模件電源保險，將模件插入卡槽，建議應(yīng)用萬用表全方位篩查模件接地狀況，保證不存在安全隱患后，處于無電狀態(tài)情況下接入模件即可開始傳動實驗。計算機程序必須定期清理，工作人員應(yīng)按照火電廠現(xiàn)場實際情況調(diào)整DCS控制系統(tǒng)，避免發(fā)生主機死機故障。

3.3 優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)試信號

DCS控制系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)試信號，工作人員可以采用加裝隔離器這一方式，送風機主葉可落實機構(gòu)信號，增加隔離器，使DCS控制系統(tǒng)和接地數(shù)據(jù)相同，控制延時時間在4 s左右，以免對MFT信號造成影響。另外，現(xiàn)場工作人員全方位檢查設(shè)備狀態(tài)，重點檢查是否存在跳閘現(xiàn)象。

3.4 DCS控制系統(tǒng)設(shè)備選型

DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開設(shè)備的支持，關(guān)于系統(tǒng)設(shè)備型號，一方面要按照機組運行工況做出選擇，一般有過運行與使用經(jīng)驗的DCS控制系統(tǒng)往往可靠性更強，也可以為后續(xù)的維護、養(yǎng)護提供依據(jù)。另一方面，選擇硬件設(shè)備時，工作人員必須保證硬件和系統(tǒng)運行需求一致。另外，對于DCS系統(tǒng)的控制，火電廠需要做好儲存與運行操作，使DCS控制系統(tǒng)始終處在穩(wěn)定運行狀態(tài)。

3.5 其他故障的處理

火電廠脫硫脫硝現(xiàn)場調(diào)試DCS控制系統(tǒng)，可以及時對總線所有回路的周期性展開診斷。經(jīng)過檢查之后，如果發(fā)現(xiàn)存在異常，那么相關(guān)內(nèi)容便會編譯為具體的代碼。在總線操作站處理之后，傳輸代碼信息直接顯示在CRT，了解故障所在位置。與此同時，利用CRT還可以及時掌握故障基本情況，工作人員利用機柜相關(guān)卡件，卡件上有發(fā)光二極管，檢查顯示狀態(tài)便可確定異常狀態(tài)故障信息。如果是插件外部存在故障，工作人員應(yīng)該深度檢查。建議使用故障定位法，如直接判斷、替換對比、外部檢查以及隔離法，均可解決插件外部故障。

如果在現(xiàn)場調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)DCS控制系統(tǒng)存在組態(tài)錯誤，那么測試期間便可直接對組態(tài)表格與數(shù)據(jù)一一核對，由工作人員修改數(shù)據(jù)，并校對組態(tài)點。在測試過程中，工作人員應(yīng)該提前認識到可能會出現(xiàn)組態(tài)數(shù)據(jù)臨時發(fā)生變化這一突發(fā)情況，建議調(diào)試之后快速恢復(fù)至最初狀態(tài)。對于DCS控制系統(tǒng)的程序錯誤，應(yīng)用軟件均有特殊編程語言，而且軟件設(shè)計環(huán)節(jié)通常完成了所有的程序編制工作，進行到現(xiàn)場調(diào)試階段也無法完全避免程序編寫失誤。工作人員處理程序錯誤需要及時修改，而且在調(diào)試DCS控制系統(tǒng)過程中，嚴格檢查程序，通過系統(tǒng)運行發(fā)現(xiàn)潛在故障。

4 結(jié)語

綜上所述，使用DCS控制系統(tǒng)進行火電廠脫硫脫硝處理，可以發(fā)揮該系統(tǒng)的自動化作用，提高火電廠現(xiàn)場生產(chǎn)效率與準確性。控制系統(tǒng)需要在現(xiàn)場進行調(diào)試，只有工作人員掌握調(diào)試技術(shù)與經(jīng)驗，才能及時發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)存在的故障，從而準確識別脫硫脫硝及其他環(huán)節(jié)潛在安全隱患，在保證火電廠安全生產(chǎn)的同時，提高DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試水平，經(jīng)過持續(xù)性調(diào)試之后不斷完善控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能。