黄陵发电厂2*50MW发电机组DCS使用中常见问题及分析

黄陵发电厂2*50MW发电机组DCS使用中常见问题及分析

彭康利

（黄陵矿业煤矸石发电有限公司陕西黄陵727307）

摘要：黄陵煤矸石热电公司二期为2*50MW高温高压凝气式汽轮发电机组，采用了北京和利时系统工程股份有限公司生产的MACSV分散控制系统。用以完DAS（数据采集系统）、MCS（模拟量控制系统）、SCS（顺序控制系统）等控制功能。本文对DCS使用中常见问题进行分析，提出基本防范措施。

关键词：MACSV系统特点；功能；常见问题；防范措施

黄陵煤矸石热电公司二期为2*50MW高温高压凝气式汽轮发电机组，配两台240t/n高温高压循环流化床锅炉。热工控制与测量采用DCS集散控制系统，辅助设备采用PLC程序控制。黄陵发电厂采用了北京和利时系统工程股份有限公司生产的MACSV分散控制系统。用以完DAS（数据采集系统）、MCS（模拟量控制系统）、SCS（顺序控制系统）等控制功能。系统设有成现场控制站3台、操作员站9台、工程师站2台。

一、MACSV系统特点

1、实时性：控制器CPU采用Pentium级芯片，基于QNX嵌入式操作系统，保证控制精确、实时、高效。

2、可靠性：采用多种冗余结构（网络、控制器、电源模件、I/O模件），系统安全可靠。

3、易用性：智能设备管理（故障诊断、精度校正、带电插拔），维护简单方便。

二、MACS系统高效的可靠性设计使其具有以下功能

1、危险分散措施；过程I/O单元采用的智能化设计方法，可有效地将部分控制或采集运算分散到各I/O单元，降低主控单元的负担，提高可靠性；另一方面，一旦主控制器发生故障，各单元仍能完成基本的输入输出功能，，如控制输出的自动保持功能，回路控制的独立执行等。

2、故障隔离措施；所有过程输入输出单元都采用可靠的光电隔离技术，使各单元之间和单元与上位机之间的CPU无任何电气联系，从而提高系统的抗干扰能力、可靠性和安全性。在同一单元的不同通道及逻辑功能侧和现场信号侧，也提供了隔离措施，可消除由于现场地电位差对系统造成的损坏。

3、迅速排除故障措施；现场控制站的所有单元上均带有CPU，每单元均可进行周期性自诊断。诊断主要包括CPU与内存等的自检、开关量输出回读比较、模拟量输入通道的正确性比较判断、模拟量输出通道的正确性比较等。诊断结果每秒钟都上传到上位机的系统状态图中。

4、各种运行提示；系统中所有单元上均有状态指示灯、包括运行灯、故障灯、网络通信灯等可以根据指示灯的状态及时发现、排除故障。

5、可带电热插拔；一旦发现故障，可带电对故障单元进行更换。由于采用了特殊保护措施，系统中所有过程I/O单元均可带电插拔，对系统的运行不会产生任何影响。

三、DCS使用中常见问题及分析

DCS在运行中常有以下几类故障：

1、通信网络故障；通信网络类故障一般易发生在接点总线、就地总线处，或因地址标识错误所造成。

2、节点总线故障；节点总线的传送介质一般为同轴电缆，有的采用令牌信号传送方式，有的采用带冲突检测的确良多路送取争用总线信号传送方式。不论采用哪种方式，当总线的干线任一处中断时，都会导致该总线上所有站及其子设备通信故障。

3、就地总线故障；就地总线或现场总线一般由双绞线组成的数据通信网络。由于其连接的设备是与生产过程直接发生联系的一次元件或控制设备，所以工作环境恶劣，故障率高，容易受到检修人员的误动而影响生产过程。另外，总线本身也会因种种原因造成通信故障。

4、硬件故障；DCS系统根据各硬件的功能不同，其故障可分为人机接口故障和过程通道故障。人机接口主要指用于实现人机联系功能的工程师站、操作员站、打印机、键盘、鼠标等；过程通道主要指就地总线、通道、过程处理机、一次元件或控制设备等。人机接口由多个功能相同的工作站组成，当其中一台发生故障时，只要处理及时，一般不会影响系统的监控操作。过程通道故障发生在就地总线或一次设备时，会直接影响控制或检测功能，因而后果比较严重。

5、人为故障；在对系统进行维护或故障处理，有时会发生人为误操作现象，这对于经常进行系统维护或新参加系统检修维护的人员来说都是会发生的。一般在修改控制逻辑、下装软件、重启设备或强制设备，保护信号是最易发生误操作事件。轻则导致部分测点、设备异常，重则造成机组或主要辅机设备停运，后果是非常严重的。在使用的电厂，人为误操作发生的故障在热工专业中的不安全事件中占有很大比例。

6、电源故障；电源方面的问题也较多，如备用电源不能自投，保险配置不合理及电源内部故障等造成电源中断，稳压电源波动引起保护误动及接插头接触不良导致稳压电源无输出；有的系统整个机柜通过一路保险供所有输入信号或一路电源外接负载很大，还的控制电源既未接又未有冗余备用。

7、SOE工作不正常；SOE的结论对事故的分析判断起了很重要的作用，但在现实中，许多电厂发生保护动作等情况时SOE未记录下来或记录时间与实际情况不符。这会延误事故分析的进程，有时甚至误导事故分析方向。SOE问题既与系统设计不合理，SO点没完全集中在一个上有关，也与系统硬件及软件设计考虑不周有关。

8、干扰造成的故障；干扰造成的故障的事例也不少。系统的干扰信号可能来外部环境。由于不同的系统对接地都有严格要求的规定，一旦接地电阻或接地方式达不到要求，就会使网络通信的效率降低或增加误码的可能，轻则造成部分功能不正常，重则导致网络瘫痪。电源质量同样影响系统的稳定运行。用于系统的电源既要保用于系统的电源既要保证电压的稳定，也要保证在一路电源故障时，无扰切换至另一路电源，否则会对系统工作产生干扰。

四、DCS故障的基本防范措施

根据以往的DCS使用检修维护管理经验，应采用下列防范措施加强监督管理，减少及杜绝DCS运行中的故障，提高DCS运行水平。

1、建立良好的外部环境条件；DCS外部条件指UPS电源、计算机控制系统接地、控制室和电子室环境要求等。电厂在安装和调试期间，由于抢工期或其他因素，这些情况往往被忽视，但外部条件好坏却直接威胁到DCS安全、稳定运行，通过对DCS问题分析可知，很多事故、故障等就是由于UPS电源及系统接地不好等原因引起的。DCS没有良好的接地系统和合理的电缆屏蔽，不仅系统干扰大，控制系统易误发信号，还易使模件损坏。可见，UPS电源、控制系统接地、控制室和电子室环境要求等外部条件不好给电厂投产后DCS的安全，稳定运行留下极大隐患。因此，DCS系统电源设计一定要有可靠的后备手段，负荷配置要合理并有一定余量；DCS的系统接地必须严格遵守技术要求，所有进入DSC系统控制信号的电缆必须采用质量合格的屏蔽电缆，并要同动力电缆分开敷设且有良好的单端接地；还要制定严格的管理制度如电子间出入登记、文明卫生等管理制度，定期消除灰尘、每天进行环境检查，定期对DCS系统接地进行测量，对DPC冗余切换、DPU及保安电源冗余切换进行试验等，以确保DCS外部环境条件状况良好。所以DCS投运前要做好一系列外部环境的检查，满足有关条件后再上电、投运。

2、加强DCS运行维护管理；热控设备的运行管理值机组运行中控制系统巡检、热控设备运停，设备完好情况、异常分析、处理情况等内容的管理，DCS运行管理应在执行以往常规热控设备管理及热控备件管理等，要根据DCS特性制定对应的运行维护方法，如对历史数据站、要建立健全它的数据库，以便于事故的分析；对其硬盘要定期检查，以防满盘，新的数据存不进去，工作站停电时一定要先执行停机程序后再停电；严禁随意停、送电操作，加强数据高数公路管理，严禁碰撞数据高速公路，不能随意触动高速公路的接头，另外，在高速公路走线时，注意与高速电缆分开；DCS备件的存放应满足制造厂要求，定期对备件进行检查，DCS装置发生故障，需用备件跟换时，必须对备件进行功能测试，防患于未然。

结束语

分散控制系统（DCS)主是对生产过程进行控制、监视、管理和决策，因其具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单。在国内外火电机组中得到广泛的应用。

参考文献

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[2]宋文凯.诌议电气自动化技术运用[J].中国高新技术企业,2016.01.37-38.