电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施

电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施

余小东

中国能源建设集团东北电力第三工程有限公司  天津市滨海新区300480

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电厂建设越来越多。在供电领域，作为一种新型控制系统，DCS控制系统具有自动化优势，将该系统应用至电厂生产环节中，可提高生产效率及质量。基于此，本文首先分析火电厂热工自动化DCS控制系统构成，其次探讨电厂热工控制系统应用现状，最后就电厂热控DCS控制保护回路误动作的处理措施进行研究，以供参考。

关键词：电厂；DCS控制系统；热工控制系统

引言

合理运用热控自动化系统可有效提升设备工作效率，使整体电力生产过程更加智能化、合理化。因此，设计人员必须结合发电厂实际运营状态，合理设计网络监控、分散控制及辅助控制各个子系统功能，并对系统单元、硬件、逻辑等方面进行深入分析，采取合理措施加以优化，进而提升整体系统的使用性能。

1火电厂热工自动化DCS控制系统构成

DCS控制系统也被称为分布式控制系统或集散控制系统，将DCS控制系统应用于火电厂运行过程中，可提高热工自动化控制水平。在DCS控制系统中，各子系统均会对整体运行造成影响，火电厂热工自动化DCS控制系统共由5个子系统共同组成。第一，DAS系统。DAS系统也被称为数据采集系统，是DCS控制系统中最重要的子系统之一，DAS系统可实现热工机组运行情况在线监测，根据数据及信息生成指定参数，随后利用参数分析及处理的方法，通过图画的方式呈现出来，便于工作人员实时观察热工系统的运行状况。DAS系统还具有自动报警的功能，还可实现火电机组性能指标计算，热工系统操作过程的准确性能够得到保障。第二，MCS系统。MCS系统可实现火电厂锅炉及汽轮机组运行参数调整，例如，对运行过程中的水、风加以控制与调节，使机组保持安全稳定的运行状态。MCS系统也被称为模拟量控制系统，可将控制对象划分为锅炉侧及汽轮机侧。MCS系统锅炉侧的功能是锅炉控制、蒸汽温度控制、水箱水位控制与引风控制，MCS系统汽轮机侧的功能是除氧器水位调节及给水系统调节等。第三，SCS系统。SCS系统可结合运行原则及顺序，判断设备运行逻辑，随后展开结果分析，作出相关控制指令，使机组内部各设备按照预定顺序有序运行，实现机组控制目标。SCS系统可实现电厂内主机及辅机控制，还能够对自动开关控制及运行参数监测。由于该子系统为分层设计，所以在控制领域融入了优先级运算技术，能够在短时间内完成顺序控制。第四，DEH系统。DEH系统可实现汽轮机组压力功率等参数控制，是维系汽轮机组运行稳定的重要系统。当系轮机组在运行过程中发生故障问题时，DEH系统也能够对机组内关键设备进行控制，将故障影响保持在最低。第五，FSSS系统。FSSS系统可实现电厂锅炉炉膛内部运行情况监控，还能够做到数据信息判断。当炉膛运行参数与正常数值存在差异时，FSSS系统能够及时发出指令，根据顺序对燃烧系统中的设备加以控制。除此之外，FSSS系统还能够对设备运行过程中的潜在故障进行预判，使锅炉运行过程更加安全稳定。

2电厂热工控制系统应用现状

从我国电厂热工控制系统运行实际情况来看，具有以下两点特征。第一，虽然我国DCS控制系统由专业技术人员自主编制而成，但受技术因素影响，运行环节精细化水平仍未达到预期，运行过程仍存在亟须解决的问题。第二，机组控制软件大多由国外引进而来。国外自动控制系统研究时间更早，发展水平相对更高，软件参数更加科学，运行过程更加稳定。受软件功能及质量要求影响，我国绝大部分电厂DCS控制系统及各软件大多为国外进口。

3电厂热控DCS控制保护回路误动作的处理措施

3.1规范电路逻辑参数

热控DCS系统在运行过程中常出现因逻辑问题而导致的信号异常。针对该问题，必须进一步规范电路逻辑参数，保证逻辑的正确性与合理性。在具体进行系统逻辑参数设计时，必须严格遵循机组标准，提升系统容错率，切实降低故障频率。在系统日常运行过程中，要注意对参数的修正，及时对分析数据、控制参数、运行曲线进行更新，确保DCS系统控制保护回路参数和机组性能参数相适应，以此保证机组的稳定运行。在对电路逻辑参数规范的过程中，也可以对元器件系统设施进行逻辑优化，提升热控DCS系统的稳定性，降低元器件设施故障。

3.2过程控制逻辑组态

过程控制部分主要包括通信接口、控制及算法控制组态，通过科学合理的程序设计，将其分别连接至指定硬件系统，进而全面控制硬件设备。功能块编程作为DCS系统中最常用的设计方式，设计人员只需将全部计算模块和控制模块全部编入相应的处理器ROM中即可，而操作者可根据需求选择相应的功能模块，将其根据项目要求进行衔接，再设定相关参数即可。自动化热控系统主要功能模块包括非门、或门、RS锁存器、操作站、触发器、乘法器、开关量及模拟量的设置等。

3.3严格执行DCS系统工程师站分级授权管理制度

对工作人员分级授权，不同人员具有不同的管理准入级别及相应的进入口令。工程师站除点检工作外的其他工作，必须有专业人员在场监护，尤其是热工保护逻辑强制、保护投退应按照流程进行，应做到一人操作、一人监护。

3.4优化热控逻辑

为了防止单个设备元件故障或者是控制逻辑设计不当导致的系统拒动或误动，需要对运行机组进行容错逻辑设计。针对实际运行过程中易出现故障的元件，采取相应的逻辑容错设计，降低控制逻辑的误动作。具体的优化需要根据热控信号取样点进行反复论证，对控制系统的硬件、定值进行科学评估，重点对设备安全有较大影响的热控保护逻辑进行优化。对于单点信号保护逻辑，如果条件允许的话，可以优化为三取二选择逻辑，测点发生故障后要及时退出保护，防止设备误动。如果单点信号状态无法改变，在保证安全的基础上，可将保护动作改为报警。某电厂送风机采用单点信号，可靠性差，在进行控制逻辑优化前，2016年因测量信号不可靠造成机组跳闸两次，影响机组安全运行。电厂根据实际运行情况，将送风机顺序侧控制逻辑改为三取二表决风机停状态。送风机控制逻辑优化后，从2017年至2019年，除一次因元件磨损出现的非停外，运行两年时间内未发生因控制逻辑不当造成的非停情况。

3.5将DCS方式与电气控制系统相整合

将DCS方式融入电气控制系统中，可利用DCS逻辑组态功能完成电气设备与热控设备分散控制，提高设备控制及监控水平。首先，将DCS数据采集系统与电气控制系统相整合。其次，将接收信号转换为DCS可识别的信号，随后接入DCS系统中，传输至控制中心内，利用电气控制系统实现热控设备及电气设备的集中管理与控制。

3.6系统调试

在整体热控自动化系统构建完毕后，必须进行相应的调试工作，I/O点位可通过运用全部功能通道调试来验证，DCS系统功能可通过冗余CPU切换、电源切换及网络切换的方式来验证，同时也可根据实际情况运用仿真模拟试验来验证整体系统运行参数的准确性。但系统主要功能，则必须通过结合现场汽机、锅炉等设备的实际运行状态来测试和验证，进而保障整体系统的科学性与合理性。

结语

综上所述，DCS控制系统已在电厂热工控制环节中实现了广泛的应用，电厂生产效率及生产质量得到了显著的提高。但需要注意的是，DCS控制系统结构复杂，应用及管理维护难度大。技术人员应充分掌握DCS控制系统特征及组成，加强DCS控制系统应用优化及完善，从硬件及软件角度入手，提高DCS控制系统管理维护水平，确保DCS控制系统的重要作用及价值得以发挥。

参考文献

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［2］尹帅．电厂热控保护回路误动作原因分析与处理措施［J］．化学工程与装备，2020（6）：212-213．

［3］沈宁淞．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［J］．科技风，2015（3）：50-51．