DCS分級綜合報警機制構(gòu)建及應(yīng)用

楊瑞 董曙君

摘? ?要： 內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司2號機組DCS報警系統(tǒng)存在報警點數(shù)量過多、層級不清晰等問題，嚴重影響運行人員的操作便利性與判斷準確性。對DCS報警方式進行對比分析，將光字牌報警作為首選報警方式，提出DCS分級綜合報警機制：一是將報警分為一般報警與重要報警兩類，分別在光字牌報警畫面和指示燈區(qū)列示;二是將設(shè)備報警功能設(shè)置為三級，運行人員可以按功能指示進行判斷，依據(jù)設(shè)備參數(shù)點變紅情況實現(xiàn)報警信息的良好掌握與細化處置。將DCS分級綜合報警機制應(yīng)用于光字牌報警畫面優(yōu)化，光字牌報警點由450個降至63個，按照鍋爐、汽機、電氣系統(tǒng)分開列示，并去除了冗余或無用的報警點;運行人員能夠第一時間對機組異常進行處置，保證了機組的長期穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞： DCS報警系統(tǒng);報警機制;設(shè)備報警級別;光字牌;報警點;機組

引言

DCS（分散控制系統(tǒng)）是電廠設(shè)備運行維護中廣泛采用的一種控制系統(tǒng)[1]。當(dāng)電廠設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)異常狀況時，DCS報警信息將成為運行人員有效查找與妥善處理異常狀況的線索點[2]。

DCS報警方式有很多，如工藝報警、設(shè)備報警和光字牌報警等[3-5]。目前全國各個電廠都在結(jié)合機組智能化程度、人員配置等實際情況，尋找適合自身的報警方式。內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司（以下簡稱“我公司”）2號機組選用了HOLLiAS MACS V6.5操作系統(tǒng)作為DCS管理軟件，其由網(wǎng)絡(luò)、歷史站、工程師站及操作員站等部分組成。因為我公司2號機組的DCS控制了較多的軟硬件設(shè)備，而這些設(shè)備又基本覆蓋了發(fā)電全過程，因此開關(guān)量十分龐大，需要監(jiān)控的模擬量也非常多，DCS報警時常發(fā)生。

DCS報警點數(shù)量過多、層級不清晰，可能會導(dǎo)致運行人員不易及時發(fā)現(xiàn)電廠設(shè)備存在的問題，嚴重影響運行人員的操作便利性與判斷準確性。本文針對這一問題，首先列舉若干種常用的DCS報警方式，進行方案比選;然后結(jié)合應(yīng)用需求，提出一種DCS分級綜合報警機制;最后展現(xiàn)優(yōu)化后的DCS報警界面，并提出后續(xù)進一步改進的方向。

1? DCS報警方式研究與比選

結(jié)合各電廠對DCS的應(yīng)用統(tǒng)計情況，DCS報警方式依據(jù)設(shè)備分為三種：工藝報警、設(shè)備報警和光字牌報警。

1.1? 工藝報警

工藝報警信息包括設(shè)備參數(shù)點開關(guān)量變位、模擬量越限，以及SOE變位等，只要相關(guān)參數(shù)從數(shù)值上達到定義報警值，相應(yīng)報警信息就彈出。在工藝報警方式中，機組啟、停階段和機組運行時主要輔機設(shè)備的啟、停過程觸發(fā)的報警信息較多。這就要求運行人員進一步確認這些報警信息，避免無用信息對運行人員造成的干擾，避免報警信息漏檢。

1.2? 設(shè)備報警

設(shè)備報警信息包括設(shè)備參數(shù)點信號斷線、短路，以及操作站設(shè)備、通道故障等，只要相關(guān)參數(shù)從數(shù)值上達到定義報警值，相應(yīng)報警信息就彈出。設(shè)備報警方式的缺點在于，在機組實際運行中，彈出的報警畫面所展現(xiàn)的報警項目不夠詳細，且大部分報警項目僅是受到了短時觸發(fā)，即刻便恢復(fù)，這對運行人員的設(shè)備參數(shù)監(jiān)視工作幫助不大。

1.3? 光字牌報警

光字牌報警信息包括運行人員所需的站內(nèi)設(shè)備運行狀況、保護動作情況等重要信息。在指示燈區(qū)，畫面頂端的工具欄后面配備的指示燈有10個，與運行人員面向的10個光字牌報警畫面相對應(yīng)。若要切換到光字牌報警畫面，單擊指示燈即可完成。當(dāng)指示燈對應(yīng)的光字牌報警畫面內(nèi)的任一光字牌報警時，該指示燈以紅色閃爍。進入光字牌報警畫面后，即可查看相應(yīng)的報警信息。

1.4? 方案比選

工藝報警方式和設(shè)備報警方式雖然造價較低，在電廠設(shè)備運行維護中最為常用，但常常出現(xiàn)查詢不便、操作不便等情況，導(dǎo)致報警不具意義，運行人員無從處理。光字牌報警顯然是最佳的報警方式，但同樣存在一系列問題，如光字牌數(shù)量過多，使運行人員難以第一時間發(fā)現(xiàn)和處理事故。由于光字牌報警畢竟是電廠報警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，因此下文將以光字牌報警方式為基礎(chǔ)，針對上述問題提出解決方案。

2? DCS分級綜合報警機制

2.1? 應(yīng)用需求分析

當(dāng)前2號機組DCS報警系統(tǒng)設(shè)置的光字牌報警點有450個、設(shè)備工藝報警點有20 000多個。

就運行人員所反饋的信息來看：一是DCS報警信息中有較多無用信息，且雜亂無序;二是在機組實際運行過程中，一般設(shè)備參數(shù)報警與重要設(shè)備參數(shù)監(jiān)控混合，給報警信息查看造成了較大干擾;三是報警點分級比較模糊。比如，當(dāng)一個輔機設(shè)備發(fā)生跳閘時，該輔機設(shè)備所涉及的報警點會同時觸發(fā)，嚴重影響了運行人員的精準判斷;運行人員在逐一翻閱報警信息的過程中，錯過了事故處理的第一時間。

為了使DCS報警系統(tǒng)最大程度發(fā)揮作用，便于運行人員盡快掌握報警信息、及時有效處置、有效預(yù)防風(fēng)險發(fā)生，須從分級、分類、去冗余等角度建立綜合的DCS報警機制。

2.2? 報警機制構(gòu)建

本文構(gòu)建的DCS分級綜合報警機制如圖1所示，其應(yīng)用特點包括：

（1）報警被分為一般報警與重要報警兩類。重要報警觸發(fā)后，光字牌報警畫面內(nèi)光字以紅色閃爍或變紅，并伴隨有語音提示。一般報警觸發(fā)后，光字牌報警指示燈區(qū)對應(yīng)的指示燈以紅色閃爍。

（2）當(dāng)重要報警觸發(fā)，光字牌報警畫面出現(xiàn)報警時，運行人員可以借助畫面從整體上掌握發(fā)生報警的是哪一設(shè)備系統(tǒng);點擊報警光字后，會彈出二級報警窗口，其列明的是具體項目，以便運行人員對報警信息進行把握;點擊具體項目后，進入三級報警對應(yīng)系統(tǒng)畫面，相關(guān)報警參數(shù)點變紅提醒。

（3）當(dāng)一般報警觸發(fā)，光字牌報警指示燈區(qū)內(nèi)任一報警發(fā)生時，通過點擊閃爍的指示燈，彈出二級報警畫面，運行人員可從二級報警畫面中進一步了解報警信息。

（4）當(dāng)報警信息得以確認后，報警聲音消失。若報警仍存在，則光字保持紅色不變;若不存在，則光字恢復(fù)原色。

3? 報警功能設(shè)計及應(yīng)用

3.1? 報警信息收集

結(jié)合機組的實際運行需求，應(yīng)收集的報警信息主要包括：

（1）主輔機跳閘信息。比如鍋爐MFT（Main Fuel Trip，主燃料跳閘）動作、發(fā)電機跳閘、RB（Runback，輔機故障減負荷）動作，以及主機循環(huán)水泵、輔機循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵跳閘等信息。

（2）重要參數(shù)越限信息。如給水流量、過熱器出口溫度、儲水箱液位、過熱度、分離器出口蒸汽溫度等參數(shù)越限的信息。

（3）主要輔助參數(shù)越限、運行設(shè)備故障信息。比如本體參數(shù)越限、重要輔機的潤滑油系統(tǒng)異常等。

（4）重要自動設(shè)置信息。比如汽機主機潤滑油冷卻水調(diào)門自動設(shè)置、除氧器水位調(diào)節(jié)門自動設(shè)置、鍋爐減溫水自動設(shè)置等信息。

（5）重點監(jiān)視參數(shù)。如鍋爐受熱面壁溫、負荷閉鎖增、負荷閉鎖減等參數(shù)。

3.2? 報警信息處理

（1）當(dāng)機組運行時，設(shè)備檢修、啟停會觸發(fā)一些參數(shù)報警，這時應(yīng)視情況自動判斷和處理報警信息，以免給運行人員的監(jiān)視活動造成干擾。

（2）為防止手動停運設(shè)備的過程中出現(xiàn)報警，設(shè)備跳閘信號為非保護條件動作和設(shè)備停運信號特殊設(shè)計。

（3）光字牌報警畫面主要顯示重要報警信息。機組正常運行時，該報警畫面應(yīng)無報警顯示。對機組運行中常報的參數(shù)信息進行自動優(yōu)化，或?qū)⑵浞胖迷谝话銏缶庾峙骑@示區(qū)。

（4）當(dāng)重要報警信息較多時，運行人員要處理每條報警信息，以免報警信息之間形成干擾。對于一直存在的報警信息，光字牌保持紅色;對于新的報警信息，光字牌狀態(tài)為紅色閃爍。

3.3? 優(yōu)化應(yīng)用

前后比較見圖2。

原光字牌報警畫面一共有10個，光字牌報警點有450個，圖2a所示是其中的一部分，可見光字牌內(nèi)容與結(jié)構(gòu)設(shè)計混亂，當(dāng)不同設(shè)備報警時，無法分類顯示，不利于運行人員翻閱與處理。

圖2b所示為優(yōu)化后的光字牌報警畫面。本次優(yōu)化將光字牌報警點按照鍋爐（第1～2列）、汽機（第3～5列）、電氣系統(tǒng)（第6～7列）分開顯示，報警點數(shù)量縮減至63個。這些報警點作為一級報警，在一個報警畫面內(nèi)顯示，且各報警點與報警邏輯相對應(yīng)。打開每個報警點，即彈出二級報警窗口，顯示設(shè)備參數(shù)報警點。當(dāng)任一報警發(fā)生時，一級報警畫面內(nèi)具體報警光字牌變紅閃爍。單擊光字牌，報警窗口彈出，列出每個報警項目。此時運行人員僅需點擊相應(yīng)的報警項目即可?？傊?，優(yōu)化后，運行人員可以借助設(shè)備參數(shù)點變紅的情況按圖索驥，實現(xiàn)報警信息的良好掌握與細化處置。界面結(jié)構(gòu)清晰，故障查詢方便，系統(tǒng)可擴展、可移植性強。

4? 結(jié)論與展望

經(jīng)過升級優(yōu)化后的DCS分級綜合報警機制，能夠直接快速地感知設(shè)備參數(shù)異常，第一時間指導(dǎo)運行人員檢查處理異常，很大程度上提高了運行人員處理事故的效率，保證了機組的長期穩(wěn)定運行。

本次DCS分級綜合報警機制的構(gòu)建，簡化了報警畫面設(shè)置，且內(nèi)容更加完善。后續(xù)，還要繼續(xù)定期完善報警項目，對不合理的報警參數(shù)限值進行修改，以使報警信息具有更好的預(yù)見性。在機組日常運行中，運行人員若發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，應(yīng)及時記錄和匯總，以便開展進一步的優(yōu)化。

參考文獻

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