控制設(shè)備和線間連接案例分析與預(yù)控措施研討

殷立國

（大唐集團(tuán)公司,北京 100033）

0 引言

發(fā)電廠熱控系統(tǒng)的大量現(xiàn)場測量與控制設(shè)備通過電纜連接至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)內(nèi)的部件又通過大量接插件進(jìn)行連接；一臺大型機(jī)組數(shù)萬個連接點，任何一個連接點接觸不良，將會導(dǎo)致機(jī)組顯示或控制出現(xiàn)異常，重要接點接觸不良，還將導(dǎo)致機(jī)組跳閘，甚至損壞設(shè)備，因此熱控系統(tǒng)設(shè)備和線間連接的可靠性，成為影響機(jī)組穩(wěn)定運行因素之一[1]。因此，DL/T261規(guī)程[2]也對此提出具體要求。本文通過控制系統(tǒng)接線問題引起機(jī)組跳閘案例分析，結(jié)合DL/T261標(biāo)準(zhǔn)具體要求，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，供同行參考。

1 連接故障案例分析與處理

在機(jī)組實際運行中，因熱控系統(tǒng)接線或部件松動，引起機(jī)組故障的案例卻時有發(fā)生，影響了熱控系統(tǒng)的可靠運行。為此筆者在實際工作中，收集了一些連接不良引起的案例，進(jìn)行了分析總結(jié)。

1）接線松動

某機(jī)組正常運行中，給水泵轉(zhuǎn)速突然下降，執(zhí)行機(jī)構(gòu)開度由64%關(guān)至5%左右，給水自動調(diào)節(jié)跳至手動（邏輯設(shè)計給水泵模擬量手自動操作站輸出與給水泵液偶執(zhí)行機(jī)構(gòu)偏差，大于10%時自動跳出），給水泵最低轉(zhuǎn)速至1780rpm，汽包水位低低MFT動作。經(jīng)查故障原因，是因DCS輸出通道加裝的信號隔離器（因帶負(fù)載能力與給水泵液偶執(zhí)行機(jī)構(gòu)不匹配）的24VDC供電電源接線松動引起失電而導(dǎo)致。

某機(jī)組運行中，一次風(fēng)機(jī)突然跳閘引起機(jī)組RB動作，首出信號為軸承溫度高。經(jīng)查故障原因是風(fēng)機(jī)B測溫?zé)犭娮枰€與信號電纜采用絞接方式（引線為多股細(xì)線，信號電纜是單芯線），在震動或外力影響下引起連接處松動，信號從正常值突變至無窮大引起（事后對連接處進(jìn)行錫焊處理）。另一機(jī)組馬達(dá)軸承溫度熱電阻引出線接在安裝在風(fēng)機(jī)軸座的接線箱上，沒有安裝彈簧墊片，直接通過螺母壓緊套在4mm螺栓上，工藝上不到位。雖然檢修時對重要設(shè)備接線緊固作為標(biāo)準(zhǔn)項目來實施，但由于此類安裝方式本身存在缺陷，隨著軸承座振動難免會造成壓緊螺母松動，引起接觸電阻變化，最后誤發(fā)溫度高信號。

2）接線錯誤

某#2機(jī)組出力300MW時，在無跳閘原因首出、無大屏音響報警的下，#2B汽泵跳閘，機(jī)組RB動作，#2E磨聯(lián)鎖跳閘，電泵自啟，機(jī)組迫降負(fù)荷。檢查汽泵現(xiàn)場緊急跳閘按鈕觸點前接電源地線，后接PLC且PLC后的電纜接220V電源火線，故障原因是是跳閘按鈕后觸點接PLC的電纜發(fā)生接地，引起METS誤動跳汽泵，拆除跳閘按鈕后至PLC的電纜誤動現(xiàn)象消除。

某機(jī)組由于汽機(jī)低壓缸差脹報警，熱工檢修人員在辦好工作票，撤除低壓缸差脹保護(hù)后去就地檢查。在拆下延長電纜的插頭時，發(fā)生高壓缸差脹大跳機(jī)。在檢查事故原因時，發(fā)現(xiàn)高、低壓缸差脹的測量回路通道錯接，由于測量回路接反，那么在拆下低壓缸差脹延長電纜的插頭時，通道故障顯示滿量程。雖然是低壓缸差脹大，而實際動作的卻是高壓缸差脹大引起。

3）模件松動

某機(jī)組運行中，突然2臺循環(huán)水泵出口碟閥閥位反饋信號同時至零，閥位反饋小于20%信號發(fā)出，導(dǎo)致2臺循泵跳閘，之后運行人員手動MFT跳閘機(jī)組。經(jīng)查原因是循環(huán)水泵房遠(yuǎn)程I/O柜內(nèi)模件松動引起。

某燃機(jī)機(jī)組75MW時，出現(xiàn)“EXTRNL TRIP（L4_FB_ALM TCEA 4 RELAY CIRCUIT FDBK）”報警信號，隨即機(jī)組跳閘。經(jīng)查分析故障原因，是MARKV燃機(jī)遮斷卡（TCEA（Z）、（X）、（Y）三卡表決不一致引起，插拔Z卡件的帶狀連接電纜后故障現(xiàn)象消失。事后熱工人員對各全部帶狀電纜進(jìn)行緊固。

4）PLC通訊接頭接觸不良

某機(jī)組運行正常，但備用盤硬報警窗多次出現(xiàn)“開式泵2A跳閘”和“主機(jī)EHC油泵2B跳閘”等信號報警，檢查畫面發(fā)現(xiàn)PLC控制器A路部分I/O柜的通訊時好時壞，檢查機(jī)側(cè)PLC控制器3A～6A的4個就地I/O柜的二路通訊時好時壞，隨即機(jī)組MFT保護(hù)動作，首出原因為“汽機(jī)跳閘”。經(jīng)分析，故障原因是PLC4柜內(nèi)通訊母線B路接頭和PLC4和5柜內(nèi)自身的通訊分支接頭松動引起，緊固后通訊恢復(fù)正常。

5）電源插頭松動

某機(jī)組循泵正常運行中發(fā)出“#2UPS失電”報警信號后20min，對應(yīng)#3、#4循泵跳閘，由于運行人員及時處理，未造成嚴(yán)重后果。原因經(jīng)檢查和分析，是#2UPS輸入電源插頭松動引起2UPS失電報警，UPS失電后又恢復(fù)過程中，PLC輸入信號抖動誤發(fā)跳閘信號引起。

某機(jī)組正常運行中，給水調(diào)門和給水旁路門同時關(guān)小，汽包水位快速下降導(dǎo)致MFT動作停爐。經(jīng)檢查，故障原因是給水調(diào)門、給水旁路門的端子板件電源插件接觸不良，指令回路的24V電源時斷時續(xù)引起。

6）電源系統(tǒng)連接處接觸不良

某DCS在兩個月的運行中，頻繁發(fā)生控制器2M801工作狀態(tài)顯示故障而更換13臺控制器，事后測試，大多數(shù)離線上電都能正常啟動至工作狀態(tài)，但檢查控制器5V工作電源電壓偏低較多。更換控制器間的冗余預(yù)制電纜，現(xiàn)場控制器更換為2M801E-D01，控制器工作電源的電壓提升至5.25V后，控制器器工作恢復(fù)正常。

某機(jī)組控制系統(tǒng)部分I/O卡不能正常工作，測量各柜內(nèi)電源底板上進(jìn)模件電壓，很多在5V以下（通常測量值在5.10V～5.20V之間），少數(shù)跌至4.76V左右，經(jīng)查原因是電源底板至電源母線間連接電纜的多芯銅線與線鼻子之間，因銅線表面氧化接觸電阻增大導(dǎo)致壓降增加，引起電纜連接處溫度升高（紅外線測溫計測量溫度明顯高于其它連接點）。機(jī)組檢修中，對所有5VDC電纜銅線與線鼻子之間進(jìn)行焊錫處理，電源電壓恢復(fù)正常。

某機(jī)組運行中，CRT上所有模擬量控制的閥門顯示壞點且運行人員無法操作。5s后機(jī)組MFT動作。檢查MCS21控制柜5V電源已降至低于4.75V，電源監(jiān)視卡的PFI保護(hù)動作，引起MCS系統(tǒng)所有控制器復(fù)位，送到FSSS的“總風(fēng)量＜25%”、“汽包水位LL”和“汽包水位HH”信號的DO輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出繼電器的常閉點接通引發(fā)MFT。原因經(jīng)查是控制柜“5V電源母排”至“系統(tǒng)電源總線條”的連接線連接處接觸不良引起。

2 控制設(shè)備和線間連接故障預(yù)控措施

接線與部件連接松動引起機(jī)組運行異常的原因，一方面是由于環(huán)境變化造成，另一方面雖然上級監(jiān)督多次強(qiáng)調(diào)，但引起重視程度還是不夠，沒有采取可靠的技術(shù)措施。DL/T261規(guī)程的故障分類中，將其歸類于人員誤操作故障或檢修維護(hù)不當(dāng)故障。為防止類似事件的發(fā)生，筆者結(jié)合規(guī)程的學(xué)習(xí)，針對此類故障提出以下預(yù)控措施建議，供同行參考。

1）確保接線工藝

單股線芯彎圈接線時彎曲方向應(yīng)與螺栓緊固方向一致（順時針方向）；多股軟線芯與端子連接時，線芯應(yīng)鍍錫或加與芯線規(guī)格相應(yīng)的接線片經(jīng)規(guī)格相同的專用手動壓接鉗壓接后連接，確保芯線與端子或繞線柱接觸良好[3]，避免芯線絕緣部分壓進(jìn)端子排而使回路接觸不良甚至開路，或因線頭壓接不緊造成接觸電阻增加。電纜、導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭，必需有中間接頭時接頭應(yīng)接觸良好、牢固、不承受機(jī)械拉力并保證原有的絕緣水平；補(bǔ)償導(dǎo)線敷設(shè)時不允許有中間接頭。柜、盒內(nèi)電源線、地線和公用連接線應(yīng)全部環(huán)路連接可靠。每個接線端子的一側(cè)接線以一根為宜，不得超過兩根。

2）保證電纜和電線接線緊固

隨著機(jī)組運行時間的延伸，原先緊固的電纜接頭和接線，可能會因氣候、氧化、振動等因素而引起松動。為避免此類故障的發(fā)生，除要求在基建安裝調(diào)試和機(jī)組檢修過程中，減少保護(hù)測量信號傳輸?shù)闹虚g連接環(huán)節(jié)，將保護(hù)信號直接進(jìn)入DCS系統(tǒng)，采用有防松彈簧的壓緊式端子排，保證電纜和電線接線緊固[4]。

3）控制設(shè)備和線間連接緊固列入機(jī)組檢修項目

應(yīng)按DL/T261規(guī)程要求，制定機(jī)組檢修緊固熱工電纜連接點和部件接插件制度，將重要系統(tǒng)電纜接線和通訊電纜接頭緊固，接線是否規(guī)范（多股線連接處應(yīng)無毛剌、電纜皮割開處的電線外皮應(yīng)無損傷）通訊電纜接頭緊固、電源回路及連接點的發(fā)熱情況檢查，列入機(jī)組檢修的熱工常規(guī)檢修項目，將“接線正確，接觸良好、牢固、美觀，用手輕拉接線應(yīng)無松動”，等檢查工作，的要求列入質(zhì)量驗收內(nèi)容。

4）完善DCS故障診斷功能設(shè)置。

現(xiàn)場難以避免因信號線受電磁干擾、接觸不良、斷線等影響，而使信號值瞬間變化超過設(shè)定值或超量程的現(xiàn)象發(fā)生，但通過DCS組態(tài)并正確設(shè)置模擬量信號的變化速率保護(hù)功能，可以避免或減少這類故障引起的保護(hù)系統(tǒng)誤動。因此，應(yīng)根據(jù)DL/T261規(guī)程要求，對參與保護(hù)與控制的緩變參數(shù)，設(shè)置信號變化速率閉鎖保護(hù)，一當(dāng)信號變化速率超過設(shè)定值，報警且自動閉鎖保護(hù)與控制功能，信號恢復(fù)時手動復(fù)歸報警信號、自動復(fù)歸保護(hù)與控制功能。

5）異常信號有效監(jiān)控

對于采取“三取二”邏輯和“與”邏輯判斷的信號，有多次一個信號動作后保護(hù)就動作的案例發(fā)生，經(jīng)查原因，是之前有一個信號報警，待信號恢復(fù)后，報警輸出邏輯上采用人工恢復(fù)，因該報警輸出未列入大屏報警，畫面上報警又未引起運行人員注意而未及時恢復(fù)，之后再來一個信號就引起了保護(hù)動作。為避免此類事件再次發(fā)生，應(yīng)將參與三取二邏輯、與邏輯的跳閘信號作為二類報警信號，采用大屏共用報警牌報警并可點入擴(kuò)展查詢，納入有效的監(jiān)控[5]。

6）加強(qiáng)人員培訓(xùn)

人為原因中以誤操作以及試驗過程中預(yù)控措施不到位有關(guān)，因此要加強(qiáng)對試驗人員及操作人員的安全意識教育，加強(qiáng)對運行人員應(yīng)對異常工況能力的培訓(xùn)[6]，這種培訓(xùn)不能僅限于書面上的、理論上的培訓(xùn)，應(yīng)該結(jié)合典型事故進(jìn)行。尤其是在輔機(jī)跳閘情況下，如果運行人員能夠正確把握合理處置，可以避免機(jī)組跳閘事件的發(fā)生，以杜絕誤操作及危險源不清、預(yù)控措施不到位情況發(fā)生。

3 結(jié)束語

機(jī)組容量的增大，對熱控系統(tǒng)的安全可靠性提出了更高要求。但無論多么先進(jìn)的設(shè)備、多么完美的設(shè)計和巧妙的控制方案，缺陷及故障總是會發(fā)生。DL/T261規(guī)程將其分為不可預(yù)防的故障（實發(fā)性故障）和可預(yù)防的故障（漸近性故障）。人們需要避免可以預(yù)防的故障的發(fā)生，如本文中接線和部件連接松動或接觸不良造成的事件是可以克服的，重點是加強(qiáng)專業(yè)人員的素質(zhì)培養(yǎng)和有效管理措施的落實與執(zhí)行。

[1]孫長生,朱北恒,王建強(qiáng),等.提高電廠熱控系統(tǒng)可靠性技術(shù)研究[J].中國電力,2009,42(2):56-59.

[2]DL/T261火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)可靠性評估技術(shù)導(dǎo)則[S].北京:中國電力出版社,2012.

[3]孫長生,朱北恒,尹峰,等.火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控[M].北京:中國電力出版社,2010.

[4]DL/T774火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運行維護(hù)規(guī)程[S].北京:中國電力出版社,2004.

[5]朱北恒,尹峰,孫耘.火電廠熱控系統(tǒng)的容錯設(shè)計[J].浙江電力,2007,5.

[6]楊明花,孫長生.淺析我省電廠熱工測量中的問題與對策[J].浙江電力,2000,4.