電廠分散控制系統(tǒng)的故障分析及維護(hù)措施

摘要：分散控制系統(tǒng)在電廠中運(yùn)用廣泛，是電廠控制系統(tǒng)的重要組成部分，能夠?qū)﹄姀S內(nèi)部各項(xiàng)機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行提供有力的保障。分散控制系統(tǒng)故障是電廠維修中的常見故障，也是維修工作的重點(diǎn)。文章就電廠分散控制系統(tǒng)的基本概念做出論述，分析了其存在的故障及原因，并提出了一些維護(hù)措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：電廠控制系統(tǒng)；分散控制系統(tǒng)；機(jī)組設(shè)備；系統(tǒng)故障；電廠維修 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM621 文章編號(hào)：1009-2374（2015）27-0154-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.079

分散控制系統(tǒng)類型較多，從國內(nèi)實(shí)際情況來說，電廠采用的分散控制系統(tǒng)一般有TXP型、I/ASeries型、WDPF型以及XDPS-400型等。不同類型的分散控制系統(tǒng)，其基本技術(shù)架構(gòu)、系統(tǒng)特點(diǎn)和相應(yīng)指標(biāo)都具有一定的差別。因此對(duì)于分散控制系統(tǒng)的故障分析，要根據(jù)系統(tǒng)類型對(duì)號(hào)入座，進(jìn)行科學(xué)合理的故障檢查和維修處理。

1 分散控制系統(tǒng)的基本概念簡述

分散控制系統(tǒng)是新一代的儀表控制系統(tǒng)，其以微處理元件為基礎(chǔ)，以集中顯示操作、控制功能分散、分而治之和整體協(xié)調(diào)為基本原則，由過程監(jiān)控級(jí)和過程控制級(jí)共同構(gòu)成的以通信網(wǎng)路為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)的技術(shù)為4C、計(jì)算機(jī)（computer）、顯示（CRT）、控制（Control）以及通訊（Communication）。具體來說，分散控制系統(tǒng)具備開放的結(jié)構(gòu)，能夠提供多個(gè)層次的數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)主要由現(xiàn)場控制站、操作員站、工程師站、機(jī)柜、數(shù)據(jù)系統(tǒng)和電源等部分組成。分散控制系統(tǒng)的硬件條件良好，能夠在諸多惡劣的工作環(huán)境中保持穩(wěn)定高效的工作性能。加之其漢化的平臺(tái)強(qiáng)大，能夠?qū)τ脩糇灾鏖_發(fā)和組態(tài)復(fù)雜控制等提供強(qiáng)有力的支持。分散控制系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)信息主要集中在顯示器上顯示和打印機(jī)打印，使控制系統(tǒng)在物理和功能上形成了明確區(qū)分。一般來說，分散控制系統(tǒng)的可利用率接近百分之百，無故障產(chǎn)生的平均時(shí)間保持在10萬小時(shí)以上，能夠?qū)﹄姀S的生產(chǎn)過程進(jìn)行全方位不間斷監(jiān)控，保證電廠相關(guān)工作沒有盲區(qū)，能夠一直處于監(jiān)控之下。

2 電廠分散控制系統(tǒng)常見故障

2.1 分散控制系統(tǒng)硬件故障

硬件故障是分散控制系統(tǒng)的最常見故障，對(duì)分散控制系統(tǒng)來說，其一般分為硬件和軟件兩個(gè)系統(tǒng)部分。對(duì)于DCS系統(tǒng)來說，其硬件系統(tǒng)一般包括通訊模塊、處理器模塊以及I/O模塊三個(gè)部分，人機(jī)接口和過程通道是硬件故障最常見的兩類問題，比如人機(jī)接口故障，就會(huì)控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)異常、球標(biāo)失靈、部分設(shè)備無法進(jìn)行操作等。球標(biāo)失靈的主要原因在于球標(biāo)老化、油污粉塵導(dǎo)致接觸失靈等。而I/O接口故障，一般是由于連接線接觸不良或是卡鍵老化導(dǎo)致出現(xiàn)問題。除此之外，控制設(shè)備故障和信息采集設(shè)備故障也是最為常見的硬件問題。控制設(shè)備故障和主控電路、設(shè)備配置有直接關(guān)聯(lián)，其中大多數(shù)問題是由于設(shè)備線路老化所致。

2.2 分散控制系統(tǒng)電源故障

電源故障的問題雖然發(fā)生的幾率不大，但是并不是說不會(huì)發(fā)生，而且其后果十分嚴(yán)重。電源出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致分散控制系統(tǒng)的控制功能失效，無法對(duì)各部元器件進(jìn)行控制管理，造成系統(tǒng)運(yùn)行失效甚至崩潰，給電廠帶來不必要的損失，是DCS系統(tǒng)最為嚴(yán)重的故障之一。對(duì)于DCS系統(tǒng)來說，其出現(xiàn)電源故障的原因是多方面的，一般有四個(gè)方面的因素：第一是電源內(nèi)部發(fā)生故障或者保險(xiǎn)配置不合理引起電源中斷，進(jìn)而造成分散控制系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)停止；第二是電源插接頭不穩(wěn)，致使系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，給系統(tǒng)運(yùn)行帶來負(fù)面影響；第三是供電方式交換，引起電源出現(xiàn)瞬間終端的現(xiàn)象，由于電壓沖擊給系統(tǒng)各部元器件帶來損傷，進(jìn)而造成系統(tǒng)控制功能失效；第四是其他方面的原因?qū)е履K受損，無法進(jìn)行正常工作，進(jìn)而引發(fā)電源故障。

2.3 分散控制系統(tǒng)信號(hào)干擾故障

信號(hào)干擾故障是分散控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中很常見的一個(gè)問題，所謂信號(hào)干擾故障，即指在分散控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其他與系統(tǒng)無關(guān)的信號(hào)闖入控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的工作信號(hào)形成了強(qiáng)烈干擾，使系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)或發(fā)出的指令與設(shè)定存在偏差，進(jìn)而在相應(yīng)的工作結(jié)果上體現(xiàn)出明顯的問題。信號(hào)干擾故障的成因是干擾信號(hào)，干擾信號(hào)一般有三個(gè)來源：第一是電源電路產(chǎn)生干擾信號(hào)。在電廠發(fā)電系統(tǒng)中，各種設(shè)備開閉都會(huì)產(chǎn)生電壓噪聲，其闖入分散控制系統(tǒng)就會(huì)給系統(tǒng)的控制工作帶來很大的負(fù)面沖擊；第二是接地產(chǎn)生干擾。當(dāng)系統(tǒng)接地點(diǎn)位分布不合理，就會(huì)造成系統(tǒng)接地點(diǎn)之間存在電位差，進(jìn)而引起接地電源電流變化，對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響；第三是外部無線信號(hào)干擾。外部無線信號(hào)也會(huì)對(duì)分散控制系統(tǒng)產(chǎn)生很大的干擾，諸如手機(jī)信號(hào)、收音機(jī)信號(hào)等。

2.4 分散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信故障

網(wǎng)絡(luò)通信故障是出現(xiàn)在系統(tǒng)操作中的一種常見故障，由于分散控制系統(tǒng)進(jìn)行不同控制層切換，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)通信阻塞或是通信出現(xiàn)混亂。網(wǎng)絡(luò)通信故障最直接的表現(xiàn)就是各系統(tǒng)信號(hào)無顯示，I/O接口紅燈閃爍。這種情況一般是控制系統(tǒng)同時(shí)處理過多信息導(dǎo)致CPU總線通信阻塞。通信故障對(duì)于分散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理都會(huì)產(chǎn)生很大的影響，其不僅會(huì)阻礙系統(tǒng)的正常工作，甚至

還會(huì)導(dǎo)致部分設(shè)備甚至整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生更嚴(yán)重的故障。

3 電廠分散控制系統(tǒng)的維護(hù)措施

3.1 加強(qiáng)控制系統(tǒng)的日常維護(hù)

加強(qiáng)日常維護(hù)對(duì)于減少控制系統(tǒng)故障，維持系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義。日常維護(hù)故障一般應(yīng)該從系統(tǒng)的基本點(diǎn)出發(fā)，做好基礎(chǔ)維護(hù)。一般來說，日常維護(hù)第一需要貫徹相關(guān)系統(tǒng)管理制度，使制度深入人心，確保相關(guān)員工能夠在日常工作中按照規(guī)定進(jìn)行，減少誤操作對(duì)系統(tǒng)帶來的影響；第二要維護(hù)系統(tǒng)工作環(huán)境溫度，保持氣溫穩(wěn)定，保證溫度變化不超過5℃，避免系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)啟動(dòng)困難；第三要維持溫度穩(wěn)定，也可以起到減慢設(shè)備線路老化的作用；第四要加強(qiáng)軟件使用，確保使用正版軟件，拒絕盜版軟件，避免因軟件問題給系統(tǒng)帶來問題；第五要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)接地進(jìn)行維護(hù)，避免接地點(diǎn)出現(xiàn)電位差引發(fā)系統(tǒng)故障；第六要加強(qiáng)防靜電的工作，避免系統(tǒng)遭受磁場干擾。

3.2 加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)的針對(duì)性維護(hù)

日常維護(hù)只是從基本需求出發(fā)，其只能在基本層面進(jìn)行故障排查，無法對(duì)一些深層次的問題進(jìn)行處理。針對(duì)性維護(hù)及針對(duì)系統(tǒng)常見故障進(jìn)行專項(xiàng)維護(hù)，比如對(duì)于常見電源故障，就可以加強(qiáng)對(duì)電源的維護(hù)工作；對(duì)信號(hào)干擾故障，就該加強(qiáng)排除外部信號(hào)源的工作?？偟膩碚f，針對(duì)性維護(hù)從三個(gè)方面入手：第一，對(duì)控制站及操作站的電源、計(jì)算機(jī)進(jìn)行定期停機(jī)檢修。控制站和操作站是分散控制系統(tǒng)的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，其電源和計(jì)算機(jī)均關(guān)系到兩個(gè)環(huán)節(jié)的正?？刂乒ぷ?，只有進(jìn)行定期檢修，排除潛在的問題，才能保證其維持正常工作；第二，對(duì)系統(tǒng)接地和供電系統(tǒng)進(jìn)行接地電阻測試。系統(tǒng)接地產(chǎn)生的電位差會(huì)給系統(tǒng)帶來較大的危害，定期進(jìn)行接地電阻測試，排除可能存在的接地問題，對(duì)于控制系統(tǒng)來說具有十分重要的作用；第三，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行冗余測試，使系統(tǒng)保持在正常的運(yùn)行狀態(tài)。

3.3 加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)回路和傳感器的維護(hù)

分散控制系統(tǒng)中回路和傳感器眾多，由于其具有分散控制功能，所以對(duì)于不同的控制對(duì)象，其控制回路和傳感器是不一樣的。加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)回路和傳感器的維護(hù)，需要從三個(gè)方面入手：第一是維護(hù)回路完整性。系統(tǒng)回路在經(jīng)過一段時(shí)間工作后，可能由于外部原因或是內(nèi)部原因出現(xiàn)斷路或是誤接，因此需要加強(qiáng)維護(hù)避免出現(xiàn)回路斷開或是接入其他回路，造成系統(tǒng)控制功能失效；第二是維護(hù)傳感器的完整性，避免傳感器在工作中逐漸老化或是遭受其他外界因素影響產(chǎn)生失效，確保其能夠在系統(tǒng)中進(jìn)行精準(zhǔn)快速的工作；第三是加強(qiáng)回路和傳感器的檢修更換。維護(hù)工作不具備針對(duì)性，其是以保證相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行為出發(fā)點(diǎn)。但是檢修不一樣，其是以發(fā)現(xiàn)問題解決問題為目的進(jìn)行的相關(guān)工作。對(duì)于系統(tǒng)回路和傳感器而言，只有加強(qiáng)檢修更換，才能保證其不出現(xiàn)意外故障，影響系統(tǒng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.4 加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)電源的維護(hù)

電源故障對(duì)系統(tǒng)造成的影響十分巨大，因此加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)電源的維護(hù)具有十分重要的作用。加強(qiáng)對(duì)電源的維護(hù)，主要應(yīng)該以定期進(jìn)行冗余實(shí)驗(yàn)，即定期進(jìn)行電源系統(tǒng)冗余切換實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上還需對(duì)UPS電源進(jìn)行切換檢查。一般來說，電源維護(hù)的主要內(nèi)容有對(duì)電源電池進(jìn)行充放電、對(duì)I/O模塊進(jìn)行定期檢查、及時(shí)更換老化線路和元件、檢查電源系統(tǒng)接地分布、檢查線路接頭是否穩(wěn)定良好、檢查系統(tǒng)的散熱設(shè)備是否正常等?？梢哉f系統(tǒng)電源維護(hù)是分散控制系統(tǒng)的重點(diǎn)維護(hù)措施，也是避免不必要故障發(fā)生的有效手段，能夠大大提升系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

分散控制系統(tǒng)在電廠中能夠發(fā)揮重大的作用，其可以對(duì)電廠各部元件設(shè)備進(jìn)行分別控制，又能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一各部功能。分散控制系統(tǒng)可能發(fā)生的故障較多，引發(fā)故障的原因也多種多樣，因此在日常工作中需要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)檢修，排除存在的問題，確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

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作者簡介：楊勇（1987-），男，湖北襄陽人，湖北華電西塞山發(fā)電有限公司助理工程師，研究方向：電廠檢修工。

（責(zé)任編輯：蔣建華）