關(guān)于降低Ovation遠(yuǎn)程IO故障率的研究

楊歌 楊富榮

摘要：隨著電網(wǎng)、發(fā)電企業(yè)市場化改革的推進(jìn)和深化過程中，對發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性要求越來越高。而DCS控制系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)組的“大腦”，在機(jī)組運行過程中起著至關(guān)重要的作用，同時也是保證機(jī)組穩(wěn)定的前提。本文根據(jù)棗泉電廠DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程IO故障的現(xiàn)象，分析導(dǎo)致故障的根本原因，最終著眼于遠(yuǎn)程站控制柜電源冗余度不夠及控制柜接地兩個問題，提出解決控制器遠(yuǎn)程IO故障的方法，同時為公司控制故障研究提供借鑒，為機(jī)組穩(wěn)定運行提供重要保障。

關(guān)鍵詞：控制器;故障率;遠(yuǎn)程IO

1 引言

寧夏棗泉發(fā)電有限公司一期2×660MW機(jī)組采用艾默生旗下的Ovation控制系統(tǒng)，BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器是控制輸煤系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，控制系統(tǒng)主要由主控制系統(tǒng)，煤倉間遠(yuǎn)程站和T1遠(yuǎn)程站組成，BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器從2017年12月雙投至18年6月共7個月左右時間內(nèi)，發(fā)生過8次故障，從現(xiàn)象分析來看，發(fā)生遠(yuǎn)程I/O電源失去3次，占比33%，發(fā)生遠(yuǎn)程通訊故障3次，占比33%，發(fā)生遠(yuǎn)程I/O通訊卡故障1次，占比17%，發(fā)生接地等其他問題一次，占比17%，這些故障嚴(yán)重影響了該控制器下設(shè)備的可靠運行。本文通過對BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器遠(yuǎn)程IO故障現(xiàn)象的系統(tǒng)分析與檢查，鎖定導(dǎo)致故障的根本原因，提出并落實相關(guān)設(shè)備的改造方案，取得了良好的效果，為公司DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程IO故障研究提供范例和借鑒，為機(jī)組穩(wěn)定運行提供了重要保障。

2 系統(tǒng)概況

棗泉電廠兩臺660MW機(jī)組于2017年12月順利雙投，DCS系統(tǒng)采用上海艾默生的OVATION DCS系統(tǒng)。棗電DCS系統(tǒng)分為四個部分，分別為#1機(jī)組、#2機(jī)組、公用系統(tǒng)和BOP（輔控）系統(tǒng)，頻繁故障的控制器屬于BOP DCS系統(tǒng)。BOP系統(tǒng)的CTRL12/62機(jī)柜有兩個遠(yuǎn)程I/O控制柜，每一個遠(yuǎn)程I/O控制柜配置兩塊遠(yuǎn)程卡，遠(yuǎn)程光纖通訊線路與主柜控制器通訊為對應(yīng)關(guān)系。

從圖1可以看出，BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器所在的CTRL12/62機(jī)柜有兩個遠(yuǎn)程I/O，分別為煤倉間遠(yuǎn)程I/O和T1轉(zhuǎn)運站遠(yuǎn)程I/O，每一個遠(yuǎn)程I/O配置兩塊遠(yuǎn)程卡，互為冗余，遠(yuǎn)程光纖通訊線路與主柜控制器通訊為對應(yīng)關(guān)系。BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器帶著輸煤#1、#2、#6、#7皮帶機(jī)、葉輪給煤機(jī)、斗輪堆取料機(jī)等大量設(shè)備。若該控制器故障可能誘發(fā)設(shè)備誤動、拒動，甚至有可能發(fā)生設(shè)備損壞、人身傷害等事故，嚴(yán)重降低了設(shè)備可靠性。

3降低控制器故障率主要內(nèi)容

由于環(huán)境因素和現(xiàn)場工藝的原因，在BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器下的兩個遠(yuǎn)程站，存在電源單路和控制柜接地不符合要求等問題，本文降低Ovation遠(yuǎn)程IO故障率研究關(guān)注點是遠(yuǎn)程柜的電源冗余度不夠與遠(yuǎn)程柜的接地對于控制器故障的影響[1]。

3.1遠(yuǎn)程柜電源冗余問題

對于BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器需不間斷電源進(jìn)行供電，此時，需要考慮控制器電源的容錯性，經(jīng)熱工人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，BOP系統(tǒng)12RIO2控制柜只有一路電源，該電源來自同一房間的輸煤PC A段電源柜，該路電源進(jìn)入控制柜后分兩路，一路直接給DCS機(jī)柜主電源模塊供電，另一路經(jīng)小型UPS裝置給DCS機(jī)柜輔助電源模塊供電，一旦該路電源發(fā)生故障，12RIO2控制柜將會失電，同時將導(dǎo)致DROP12與DROP62控制器同時故障。在多次控制器故障處理過程中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Qvation DCS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程柜雙路通訊均故障時，遠(yuǎn)程柜與本柜通訊信號將會出現(xiàn)跳變，通訊恢復(fù)后，跳變的信號將處于切除掃描的狀態(tài)。由此可見，當(dāng)遠(yuǎn)程柜失電，遠(yuǎn)程柜與本柜雙路通訊同時故障時，遠(yuǎn)程柜與本柜的通訊信號處于不受控狀態(tài)，信號的跳變可能會引起事故的發(fā)生，事實證明，確實有其他同類型機(jī)組出現(xiàn)過遠(yuǎn)程柜與本柜通訊故障引起的機(jī)組跳閘事故[2]。

3.2遠(yuǎn)程IO控制柜接地問題

Ovation DCS系統(tǒng)接地分為保護(hù)地、屏蔽地和邏輯地，對接地的要求較高，其中對DCS接地位置的要求主要有以下幾點：

1、在 Ovation 系統(tǒng)的接地點附近不允許有強(qiáng)電設(shè)備的接地;

2、在 Ovation 系統(tǒng)接地點周圍15 米內(nèi)無防雷設(shè)備的接地;

3、在 Ovation 系統(tǒng)接地點周圍8 米內(nèi)無30KW 以上的高低壓用電設(shè)備的接地;

4、當(dāng)現(xiàn)場無法滿足以上條件時，防雷保護(hù)地應(yīng)通過避雷器/沖擊波抑制器與公共接地網(wǎng)相連;

5、電焊地切勿與公共接地極及其接地網(wǎng)搭接在一起，二者應(yīng)距離 10 米以上;

6、Ovation 設(shè)備至接地匯流銅排的接地電纜及匯流銅排至全廠接地網(wǎng)的接地電纜要盡可能的短[3]。

若接地系統(tǒng)不合格，接地系統(tǒng)并不能使產(chǎn)生的過載電流很好的導(dǎo)入大地，接地點存在電勢，可能導(dǎo)致遠(yuǎn)程IO與本柜數(shù)據(jù)傳輸錯誤，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)程IO卡件故障，因此控制柜的接地是否良好，很大程度上影響控制器的正常運行。經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)，BOP系統(tǒng)12RIO2控制柜與輸煤系統(tǒng)#1皮帶鋼架保護(hù)地共用接地點，不滿足Ovation DCS系統(tǒng)對接地位置的要求中“DCS系統(tǒng)接地點附近不允許有強(qiáng)電設(shè)備的接地”

3.3接地方式選擇

從表1可以看出，三種方式都適用于機(jī)柜接地，但專用接地網(wǎng)占地面積大，投資高，電纜及接地網(wǎng)鋼材耗量大，不易在廠房內(nèi)找到合適的位置，管理、維護(hù)、測量及查找接地極和接地線不方便，且效果不甚良好。所以，與電氣網(wǎng)公用接地是最好的方法。

4降低控制故障率的具體實施

4.1對于遠(yuǎn)程IO控制柜電源的改造

針對BOP系統(tǒng)12RIO2控制柜單電源長期運行，且發(fā)生故障時無法保證DCS系統(tǒng)正常運行的情況，經(jīng)過討論決定對T1轉(zhuǎn)運站電子間12RIO2機(jī)柜電源進(jìn)行改造，從T1轉(zhuǎn)運站PC電源B段引出一路，與12RIO-2柜內(nèi)原本的一路UPS電源共同為機(jī)柜供電，提高電源可靠性[4]。改造完成后電源切換試驗正常，系統(tǒng)報警正常。兩路電源均失去，UPS可為機(jī)柜保證30min以上電源供應(yīng)。改造結(jié)果滿足《DL T 261-2012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 》中有關(guān)分散控制系統(tǒng)電源的要求[5]。

4.2接地改造

經(jīng)過幾次排查確定，我廠輸煤T1轉(zhuǎn)運站電子間DCS機(jī)柜接地存在與其他設(shè)備共用接地點的情況，經(jīng)過對輸煤T1轉(zhuǎn)運站電子間DCS機(jī)柜接地點進(jìn)行了更換，取消原接地線，重新使用接地電纜將DCS機(jī)柜引至電子間下方接地房間接地扁鐵，取消該接地扁鐵上所有接地線，將DCS接地線與之可靠連接。更改原來的專用接地網(wǎng)為電子間電氣接地網(wǎng)，很大程度上解決了接地不良，接地斷續(xù)等現(xiàn)象。

4.3改造結(jié)果分析

冗余電源改造后，供電正常，在機(jī)組檢修期間，做電源切換試驗，切換時間符合要求，故在正常運行中，一路電源發(fā)生故障后，另一路電源可以持續(xù)為控制器進(jìn)行供電。將機(jī)柜接地引入電氣網(wǎng)后，測量DCS機(jī)柜接地電阻為0.4Ω，滿足要求，控制系統(tǒng)運行正常，未發(fā)生因遠(yuǎn)程站控制器故障而導(dǎo)致BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器故障[6]，從而降低BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器故障故障率發(fā)生。

5結(jié)語

針對BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器故障發(fā)生，存在著很多“共性”，但是因為其環(huán)境的特殊性[7]，同時存在兩個遠(yuǎn)程站，控制器故障的偶然性，勢必在檢查過程中出現(xiàn)各種問題。通過與運行人員溝通，記錄故障發(fā)生前后運行操作對象，總結(jié)分析每次故障的相同點與不同點，通過分析確定最終的原因，找到問題的根本，并解決問題?？傊?，此次研究BOP系統(tǒng)DROP12/62控制器故障主要為遠(yuǎn)程站控制電源冗余問題及控制柜接地問題[8]，對于提出的兩個問題，深入分析其內(nèi)在聯(lián)系，解決控制器之間的通訊問題，在對后續(xù)的培訓(xùn)開展提供了一手資料。同時熱工人員通過對《降低Ovation遠(yuǎn)程IO故障率》這一課題的處理，總結(jié)出帶遠(yuǎn)程站的控制器故障分析的一般方法，為公司控制器故障研究提供范例和借鑒，為機(jī)組穩(wěn)定運行提供重要保障。

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[8]李磊.提高火電廠DCS系統(tǒng)安全性措施[J].安全，2018，39（11）：64-65

作者簡介：

楊歌（1990-），男，寧夏銀川，本科，助理工程師，寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司、寧夏自治區(qū)靈武市寧東鎮(zhèn)能源化工基地靈州綜合工業(yè)園區(qū)A區(qū)棗泉電廠設(shè)備管理部、自動化控制，聯(lián)系電話：18309507325，郵箱：495795179@qq.com。

劉巖（1993-），男，吉林長春，本科，助理工程師，寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司、寧夏自治區(qū)靈武市寧東鎮(zhèn)能源化工基地靈州綜合工業(yè)園區(qū)A區(qū)棗泉電廠設(shè)備管理部、自動化控制，聯(lián)系電話：15009619637，郵箱：942386180@qq.com。

趙洪?。?991-），男，吉林松原，本科，助理工程師，寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司、寧夏自治區(qū)靈武市寧東鎮(zhèn)能源化工基地靈州綜合工業(yè)園區(qū)A區(qū)棗泉電廠設(shè)備管理部、自動化控制，聯(lián)系電話：18809596373，郵箱：714436255@qq.com。