發(fā)電廠DCS系統(tǒng)運行維護的研究與應(yīng)用

王學琛

【摘 要】龍礦集團熱電公司自2003年開始，先后引進應(yīng)用了北京航天益來DCS控制系統(tǒng)、濟南魯紡控制系統(tǒng)、魯能自控LN-2000DCS系統(tǒng)及國電智深DCS系統(tǒng)。在系統(tǒng)自動化程度提高的同時，如何更好的使用和維護分散控制系統(tǒng)成為發(fā)電廠穩(wěn)定運行的一項重要課題，龍礦集團熱電公司分散控制系統(tǒng)自2003年運行至今，通過不斷的對系統(tǒng)研究和出現(xiàn)問題的經(jīng)驗積累，對DCS系統(tǒng)運行維護取得了一定的成果。

【關(guān)鍵詞】分散控制系統(tǒng)；DCS；常見故障；過程控制站；日常維護 0.概述

隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通信等高新技術(shù)的應(yīng)用和推廣，計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形顯示技術(shù)及人機接口技術(shù)等不斷成熟，DCS系統(tǒng)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，龍礦集團熱電公司自2003年開始，先后引進應(yīng)用了北京航天益來DCS控制系統(tǒng)、濟南魯紡控制系統(tǒng)、魯能自控LN-2000DCS系統(tǒng)及國電智深DCS系統(tǒng)。在系統(tǒng)自動化程度提高的同時，如何更好的使用和維護分散控制系統(tǒng)成為發(fā)電廠穩(wěn)定運行的一項重要課題，龍礦集團熱電公司分散控制系統(tǒng)自2003年運行至今，通過不斷的對系統(tǒng)研究和出現(xiàn)問題的經(jīng)驗積累，對DCS系統(tǒng)運行維護取得了一定的成果。

1.DCS系統(tǒng)的特點

目前國內(nèi)DCS系統(tǒng)組成基本相同，分別由操作員站、工程師站、外部數(shù)據(jù)站、實施數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、I/O智能模塊、現(xiàn)場總線、過程控制柜、軟件控制系統(tǒng)等組成。具有分散控制、集中管理的特點，廣泛采用多處理機的結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)功能分散、危險分散，每一處理機的功能又能得以提高。同時多處理機之間通過網(wǎng)絡(luò)連為一體，使相互間的協(xié)調(diào)及管理更加便捷，由于模塊的智能化，是模塊間的通信也變的十分靈活，從當初的并行總線，到今天的串行通信，DCS通信速度和可靠性都有了質(zhì)的飛躍。

2.DCS系統(tǒng)運行常見問題

（1）DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)堵塞問題，即當節(jié)點連到DCS的通信網(wǎng)絡(luò)上時，通常需要有網(wǎng)絡(luò)接口，數(shù)據(jù)傳輸方式一般有廣播方式和詢問方式，數(shù)據(jù)傳輸過程中若某個節(jié)點向網(wǎng)上的其它節(jié)點問詢數(shù)據(jù)時，如果網(wǎng)絡(luò)上沒有這個數(shù)據(jù)，就會造成網(wǎng)絡(luò)堵塞。

（2）網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)損壞引發(fā)通信故障。

（3）DCS組態(tài)不規(guī)范，導(dǎo)致DPU負荷率過高，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生堵塞。

（4）硬件升級后，驅(qū)動程序不匹配，引發(fā)DCS網(wǎng)絡(luò)通訊堵塞。

（5）歷史數(shù)據(jù)站CPU負荷率和內(nèi)存使用過高，數(shù)據(jù)傳輸頻繁，使得人機界面出現(xiàn)死機現(xiàn)象。

（6）DCS運行環(huán)境溫度過高，導(dǎo)致電子元件老化，運行不穩(wěn)定。

3.常見故障的排除與日常維護

熱電公司在深入研究DCS系統(tǒng)常見故障的種類和故障類型特點后，按照網(wǎng)絡(luò)通信故障、硬件故障、軟件故障特點，研究制定了一套行之有效的故障排除和日常維護方案措施，并取得了良好的效果。

3.1網(wǎng)絡(luò)通信故障的排除和日常維護

◆利用DCS系統(tǒng)的系統(tǒng)自診斷功能或利用網(wǎng)絡(luò)測試儀，定期對DCS主系統(tǒng)及與主系統(tǒng)連接的所有相關(guān)系統(tǒng)的通信狀況進行測試，確定網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)。

◆利用檢修時間逐個復(fù)位DCS系統(tǒng)的DPU和操作員站及數(shù)據(jù)站，對組態(tài)進行優(yōu)化，并對DCS的模塊、機柜、濾網(wǎng)等進行清掃。特別是網(wǎng)線接頭部位需要用精密儀器清洗劑進行清洗，同時對網(wǎng)線頭進行檢查，對存在問題的要及時進行更換。

◆定期檢查系統(tǒng)內(nèi)冷卻風扇的運行狀態(tài)，檢查風道是夠堵塞；檢查各通訊線路連接是否牢固，通訊接口是否正常；定期對各個通訊模塊、端子進行試驗，保證通訊模塊運行正常；做好機組運行中的設(shè)備維護和巡檢，檢查通訊狀態(tài)，防止通訊故障。

◆在處理DCS故障或日常維護時，首先要嚴格按照不同系統(tǒng)的不同廠家的應(yīng)用手冊的要求進行工作。

◆DCS系統(tǒng)經(jīng)過多年運行需要進行系統(tǒng)升級時，要在升級前備份原系統(tǒng)，并制定詳細的升級方案，尤其是設(shè)備程序匹配問題要認真考慮。

◆日常工作中根據(jù)DCS系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障做好事故預(yù)想，并組織運行人員認真學習和演練。

3.2硬件故障排除及日常維護

◆鼠標操作失靈，主要是USB接口的鼠標經(jīng)過長時間運行容易導(dǎo)致不穩(wěn)定，可更換為串口鼠標。

◆控制操作失效或操作員站死機，熱電公司5#機組DCS系統(tǒng)即發(fā)生過類試事故，主要原因為設(shè)備運行時間較長長，控制器DPU通訊板卡元器件老化；系統(tǒng)軟件及電腦windows2000系統(tǒng)版本較低，長時間使用后系統(tǒng)反應(yīng)變慢導(dǎo)致控制系統(tǒng)通訊速度滯緩；外部通訊接口和網(wǎng)線接口長時間使用積灰和老化，造成接觸不良。處理此類問題在檢查過程通道功能正常后，應(yīng)對操作員站進行檢查，必要時進行重新啟動初始化操作員站。

◆過程通道故障，一般為模塊電子元件老化或損壞、模塊與底座插接不嚴密、撥碼開關(guān)錯誤、硬件接線與實際信號不符、機柜內(nèi)電源輸出不正?；蚬收?、接地不良導(dǎo)致信號干擾、接線松動、保險損壞。采取的措施為控制環(huán)境溫度在25℃左右，控制模塊表面溫度≤50℃；運行過程中主從DPU之間應(yīng)盡量減少人為切換，以防止產(chǎn)生干擾；日常檢修中要防止靜電感應(yīng)、接地不良等，特別是冷卻風扇故障時要及時處理或更換，以防止故障擴大；DCS電子間內(nèi)禁止使用大功率無線電通訊設(shè)備，防止無線電信號干擾。

◆對于重復(fù)性的硬件故障要及時通知廠家技術(shù)人員進行處理。

3.3軟件常見故障排除及日常維護

軟件故障在機組正常運行時出現(xiàn)不多，主要是在新機組調(diào)試或者機組檢修修改組態(tài)后出現(xiàn)，一般常見故障為：

◆主從DPU組態(tài)信息不一致。

◆數(shù)據(jù)庫點組態(tài)與對應(yīng)通道不匹配。

◆由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)太忙導(dǎo)致系統(tǒng)紊亂。

◆計算機上電后，卡件故障。

◆一次元件更換后，相關(guān)設(shè)備不匹配。

因而在新機組調(diào)試，特別是系統(tǒng)升級改造時，要人認真仔細做好方案。

4.經(jīng)濟效益及推廣應(yīng)用價值

熱電公司在掌握以上故障特點和處理方法后，首先從降低電子間溫度著手，保證DCS系統(tǒng)的運行環(huán)境，并加大了日常管理檢查維護力度，由于提前掌握了各類故障的處理方法，大大加快了故障的處理速度，節(jié)約了檢修時間，2010年熱電公司由于DCS系統(tǒng)故障導(dǎo)致機組停運時間約70小時，比2005年的約130小時少了60小時，年可多發(fā)電150萬Kwh，增加產(chǎn)值82萬元；間接經(jīng)濟效益為不僅提高了機組運行的周期且提高了機組系統(tǒng)運行安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

發(fā)電廠DCS系統(tǒng)運行與維護的研究與應(yīng)用成果可以應(yīng)用于各類DCS系統(tǒng)的維護當中，尤其是在目前DCS系統(tǒng)應(yīng)用推廣廣泛階段，及時的提出了DCS系統(tǒng)運行維護中常見的故障及處理方法，具有較高的應(yīng)用推廣價值。