浅谈电厂热控DCS控制保护回路误动作原因分析及处理措施

浅谈电厂热控 DCS控制保护回路误动作原因分析及处理措施

李博

辽宁清河发电有限责任公司 辽宁省铁岭市 112003

摘要：DCS 系统在电厂热控系统中得到广泛应用，在减少工作人员的工作强度、提高工作效率的同时，还能有效增加电厂机组安全稳定发电时间。D C S 系统显示过程操作画面，能够进行制动控制和运算，并具有记录历史数据和完善的自动告警功能，能够对电厂生产的各个环节中实现集中监控和管理。其使用方式灵活、扩展方便，功能进一步完善，覆盖范围也进一步增加。

关键词：电厂热控DCS控制保护回路误动作；处理措施；

热工保护系统作为电厂不可缺少的重要组成部分，对于提高机组的安全性能和可靠性能都有着非常重要的作用。当前DCS 控制系统不断的发展，使得热工自动化的程度也变得越来越高，机组的安全和可靠性也得到了很大的提高。

一、电厂热控DCS控制保护回路误动作原因分析

1.DAS系统异常。DAS系统是构成自动和保护系统的基础,但由

于受到自身及接地系统的可靠性、现场磁场干扰和安装调试质量的影响, DAS信号值瞬间较大幅度变化而导致保护系统误动,甚至机组误跳闸故障也有多次发生,比较典型的这类故障有: 一是模拟量信号漂移; 二是DCS故障诊断功能设置不全或未设置; 三是DCS故障诊断功能设置错误。

2.软件故障。软件原因引起的故障,多数发生在投运不久的新系统上,老系统发生的概率相对较少。但此类故障一旦发生,真正的原因查找较困难,需对控制系统软件有较全面了解和掌握,才能通过分析、试验,判断可能的故障原因,通常都需厂家人员到现场一起进行。这类故障有: 一是软件不成熟引起系统故障; 二是通信阻塞引发故障; 三是软件安装或操作不当引起; 四是总线通讯故障; 五是软件组态错误引起。

3.电源系统故障。DCS的电源系统,通常采用1∶1冗余方式(一路由机组的大UPS供电,另一路由电厂的保安电源供电) ,任何一路电源的故障不会影响相应过程控制单元内模件及现场I /O模件的正常工作。但在实际运行中,子系统及过程控制单元柜内电源系统出现的故障仍为数不少,主要有: 一是电源模件故障; 二是电源系统连接处接触不良; 三是后备UPS功能失效; 四是电源开关质量引起。

4.控制系统接线。控制系统接线松动、错误引起机组故障的案例较多,有时此类故障原因很难查明。此类故障虽与控制系统本身质量无关,但直接影响机组的安全运行,故障现象有: 一是接线松动引起; 二是接线错误引起; 三是通讯或接插件的接头松动引起。

5.单点信号可靠性。单点信号故障导致机组跳闸的误动主要有以下几类: 一是测温元件或测量系统故障; 二是振动探头异常; 三是位置开关故障; 四是变送器故障; 五是压力开关故障。

6.电缆。一是冗余设备未分测量与控制电缆如: 某机组1#EH油泵跳泵后2# EH油泵不能自启,油压低保护动作跳机,重启过程中因运行处理不当,导致轴瓦烧损停机。其起因是两台EH油泵共用的一根DCS柜至油泵就地柜的控制电缆短路接地,照成两台EH油泵的控制电源熔丝熔断引起。事故后两油泵分电缆控制,从本例事故可看到“同用途设备分模件、分电缆、分电源控制”的重要性。二是电缆不符合环境要求,引起过热、绝缘损坏。三是电缆绝缘下降、接线不规范(松动、毛刺等)、信号线拆除后未及时恢复等,引起热工系统异常情况也有发生,此外随着机组运行时间的延伸,电缆原先紧固的接头和接线,可能会因气候、氧化等因素而引起松动,电缆绝缘可能会因老化而下降。

二、处理措施

1.尽可能地采用冗余设计。过程控制站的电源和CPU冗余设计已成为普遍,对一些保护执行设备(如跳闸电磁阀)的动作电源也应该监控起来。对一些重要热工信号也应进行冗余设置,并且对来自同一取样的测点信号进行有效的监控和判断,重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散危险,提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样,以提高其可靠性,并方便故障处理。一个取样,多点并列的方法有待考虑改进。总之,冗余设计对故障查找、软化和排除十分快捷和方便。

2.尽量采用技术成熟、可靠的热控元件。随着热控自动化程度的提高,对热控元件的可靠性要求也越来越高,所以,采用技术成熟、可靠的热控元件对提高DCS系统整体的可靠性有着十分重要的作用,根据热控自动化的要求,热控设备的投资也在不断地增加,切不可为了节省投资而因小失大。在合理投资的情况下,一定要选用品质、运行业绩较好的就地热控设备。以提高DCS系统的整体可靠性和保护系统的可靠性、安全性。

3.保护逻辑组态进行优化。优化保护逻辑组态,对提高保护系统的可靠性、安全性,降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。提高DCS硬件质量和软件的自诊断能力。努力提高DCS系统软、硬件的质量和自诊断能力,对提前预防、软化故障有着十分重要的作用。对设计、施工、调试、检修质量严格把关。提高热控设备的设计、施工、调试、检修质量对提高热控保护的可靠性有着长远的重要意义。严格控制电子间的环境条件。温度、湿度、灰尘及振动对热控电子设备有十分大的影响。严格控制电子间的环境条件,可以延长热控设备的使用寿命,并且可以提高系统工作的可靠性。这一点,一定要引起我们足够的重视。提高和改善热控就地设备的工作环境条件。就地设备工作环境普遍十分恶劣,提高和改善就地设备的工作环境条件,对提高整个系统的可靠性有着十分重要的作用。如: 就地设备接线盒尽量密封防雨、防潮、防腐蚀; 就地设备尽量远离热源、辐射、干扰; 就地设备(如: 变送器、过程开关等)尽量安装在仪表柜内,必要时对取样管和柜内采取防冻伴热等措施。严格执行定期维护制度。做好机组的大、小修设备检修管理,及时发现设备隐患,使设备处于良好的工作状态。做好日常维护和试验。停机时,对保护系统检修彻底检修、检查,并进行严格的保护试验。

ＤＣＳ系统的灵活性和扩展性都较好，能够对工作画面进行操作，在控制和运算方面都有较大的优势。其运算功能可以应用在对现有工艺参数进行推断方面，并根据结果预测接下来的参数走向，并结合历史数据对该趋势进行分析，一旦发现任何与标准不符的数据，都会及时发出警报，以此来保护整个系统的运作，使整个运行装置都能受到ＤＣＳ系统的监控，保证在工艺生产过程中能够被全方面的监管，保障系统长期正常平稳运行。

参考文献：

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[2]万建峰.电厂热控系统中热控保护装置的故障分析与保护探究[J].科技与企业,2017.

[3]吴树坤,王毛.电厂热保护装置的检修及维护[J].中国新技术新产品.2017.