韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組分散控制系統(tǒng)存在的問題及處理

1/8韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組分散控制系統(tǒng)存在的問題及處理摘要韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組分散控制系統(tǒng)（DCS）在運(yùn)行過程中出現(xiàn)保護(hù)信號誤發(fā)、多功能處理卡MFP故障、DCS與數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）接口邏輯不完善、摸擬量控制（MCS）柜失電等問題，分析了問題產(chǎn)生的原因并提出相應(yīng)的解決方法，目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，控制邏輯滿足安全生產(chǎn)的要求。最后，指出在設(shè)計、調(diào)試和生產(chǎn)過程中應(yīng)該注意的事項，以保證DCS安全穩(wěn)定地運(yùn)行。韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組是一臺300MW容量的機(jī)組，其分散控制系統(tǒng)（DCS）采用美國貝利（BAILEY）公司的INFI90控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由14個過程控制單元（PCU）、3臺操作員接口站（OIS）、5臺操作員控制站（OIC）、2臺工程師站以及一個打印機(jī)服務(wù)器組成，完成機(jī)組的模擬量控制（MCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控（FSSS）、順序控制（SCS）、數(shù)據(jù)采集（DAS）及汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制（DEH）等功能。機(jī)組投產(chǎn)后，系統(tǒng)運(yùn)行基本正常，但也存在一些問題，本文主要介紹該系統(tǒng)存在的比較大的問題，并提出了相應(yīng)的處理方法。1保護(hù)信號誤發(fā)的問題及其處理措施韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組保護(hù)信號均采用如下方式2/8保護(hù)信號正常邏輯非運(yùn)算保護(hù)條件成立。當(dāng)DI卡件檢測到的保護(hù)信號的值為邏輯0時，系統(tǒng)即認(rèn)為該保護(hù)條件成立，相應(yīng)的保護(hù)就會動作。采用這種方式的特點(diǎn)是一旦DI卡的熔斷器燒斷，即使保護(hù)信號正常，該保護(hù)信號也會發(fā)出，從而導(dǎo)致保護(hù)誤動作。而采樣端子板上的熔斷器的熔斷電流只有A，其檢測電壓為直流110V，只要檢測回路出現(xiàn)接地情況或信號線的絕緣不高，熔斷器就會熔斷，造成保護(hù)誤動作。在機(jī)組運(yùn)行過程中，曾出現(xiàn)過A側(cè)空氣預(yù)熱器運(yùn)行狀態(tài)端子的熔斷器燒斷而誤發(fā)信號，造成同側(cè)送、引風(fēng)機(jī)跳閘，最終因爐膛壓力波動大發(fā)生主燃料跳閘（MFT）。對于這一問題，本文采用下述方法處理A）對于有兩個或兩個以上保護(hù)信號出現(xiàn)時保護(hù)才動作的測點(diǎn)，將其分別接到不同的數(shù)字輸入（DI）卡件上，在DCS內(nèi)部將這些信號進(jìn)行邏輯與運(yùn)算或3選2運(yùn)算，其結(jié)果作為最終的保護(hù)信號。這樣即使其中的一個熔斷器燒斷，只要保護(hù)信號正常，相應(yīng)的保護(hù)就不會動作。而采集到的每一個保護(hù)信號都送至顯示器（CRT）或光字牌上報警，一旦發(fā)生某個測點(diǎn)對應(yīng)的熔斷器燒斷的情況，該信號就會在CRT上或光字牌上報警，但保護(hù)不會動作。這樣有關(guān)人員就有時間對其進(jìn)行處理，從而有效地防止保護(hù)誤動作。3/8B）對于運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的保護(hù)信號，如引風(fēng)機(jī)全停引起MFT動作，除采取上述措施外，還在運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)反饋信號回路中串入其電流信號，只有在接收到運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行信號已消失且其電流小于空載電流時，才認(rèn)為該設(shè)備運(yùn)行信號已消失,即該設(shè)備已跳閘，這時相應(yīng)的聯(lián)鎖保護(hù)才動作。為防止電流信號為壞質(zhì)量時聯(lián)鎖保護(hù)發(fā)生拒動，在電流信號回路中加入一質(zhì)量檢測模塊，當(dāng)檢測到運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的電流信號為壞質(zhì)量時，自動切斷電流信號，即此時電流信號不起作用。因電流信號都是由電流互感器產(chǎn)生的，一旦運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備停止運(yùn)行，即跳閘，其電流會立即為0，因此采用這種方法并不會影響保護(hù)正常動作。其邏輯組態(tài)簡圖見圖1。2多功能處理卡（MFP）故障及處理韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組運(yùn)行一段時間后，DCS有部分冗余的多功能處理卡（MFP）會出現(xiàn)故障，卡件故障指示燈顯示，其出錯的原因是主MFP與冗余MFP的組態(tài)不一致。將卡件初始化后插回卡槽，卡件工作正常，初步判斷故障原因是卡件與連接電纜接觸不良，在機(jī)組停機(jī)時將所有的MFP卡重新插一次，但過一段時間又會出現(xiàn)同樣的故障，因此故障原因并非是卡件接觸不良。在工程師站上查看MFP執(zhí)行功能塊（功能碼為80）的組態(tài)參數(shù)及卡件的執(zhí)行情況，發(fā)現(xiàn)MFP的執(zhí)行周期均定義為S，在一個周期內(nèi)主MFP處4/8理數(shù)據(jù)所占用的時間都在70以上，有時甚至超過90。而在一個周期內(nèi)，主MFP除了處理數(shù)據(jù)外，還要將主MFP的實時數(shù)據(jù)備份到冗余的MFP上，保證兩者實時同步。若在一個周期內(nèi)，主MFP處理數(shù)據(jù)所占用的時間太多，則在熱備份還沒有完成時又開始一個新周期，這時冗余的MFP就會發(fā)出故障信號，提示主、冗M(jìn)FP組態(tài)不一致。將功能碼80的執(zhí)行周期改為S，主MFP處理數(shù)據(jù)占用的時間基本都在50以下，這就保證有足夠的時間進(jìn)行熱備份，冗余的MFP再也沒有出現(xiàn)與主MFP組態(tài)不一致的故障。3DCS與DEH接口問題及處理韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組DCS與DEH的接口通過IMCIS02卡實現(xiàn)在機(jī)組由DEH控制時，DCS通過此卡讀取DEH輸出的負(fù)荷參考信號，作為汽輪機(jī)主控站的跟蹤信號，以保證DEH在投入遙控方式運(yùn)行時無擾動；而在遙控方式時，則通過此卡將汽輪機(jī)指令送至DEH。在原設(shè)計邏輯中，只考慮了卡件信號為壞質(zhì)量時的情況，沒有考慮到信號正常但與實際值不符合的情況。在機(jī)組運(yùn)行過程中，曾出現(xiàn)過機(jī)組由DEH就地控制切至遙控方式時，所有調(diào)門全部關(guān)閉，導(dǎo)致主汽壓力迅速升高而手動MFT。事后查明，導(dǎo)致所有調(diào)門關(guān)閉的原因是DCS與DEH接口卡件IMCIS02故障，不管加多大信號，其電流都是4MA，即采集得到的數(shù)值為0，但不是壞質(zhì)量，原邏輯無法識5/8別。而該信號即為汽輪機(jī)主控回路收到的負(fù)荷參考信號，于是汽輪機(jī)主控M/A站的輸出也跟蹤此信號（0），此值作為負(fù)荷設(shè)定值送到DEH。當(dāng)DEH投入遙控方式運(yùn)行時，DEH的輸出等于DCS送來的負(fù)荷設(shè)定值，由于此值為0，于是所有調(diào)門突然關(guān)閉。針對這種情況，對DCS和DEH的邏輯進(jìn)行了如下修改A在DEH的控制邏輯中增加以下兩條投入遙控方式的允許條件,只有當(dāng)這兩條件同時滿足時DEH才允許投入遙控方式DEH的負(fù)荷參考設(shè)定值與接收到DCS的負(fù)荷設(shè)定值的偏差不大于10；DEH接收到DCS的負(fù)荷設(shè)定值大于40。B在DCS的汽輪機(jī)主控M/A站邏輯上增加一邏輯運(yùn)算回路，計算出負(fù)荷參考值，此值根據(jù)當(dāng)前的主汽壓力值和汽輪機(jī)實際負(fù)荷值計算得到。當(dāng)DCS接收到DEH的負(fù)荷參考信號出現(xiàn)故障時，汽輪機(jī)主控M/A站的輸出不跟蹤此信號，而是跟蹤計算得到的負(fù)荷參考值。C在DCS上增加以下邏輯控制回路當(dāng)DCS接收到DEH的DEH已投入遙控方式運(yùn)行信號后，立即向DEH發(fā)出一確認(rèn)信號。D在DEH上增加以下邏輯控制回路當(dāng)DEH剛投入遙控方式時，調(diào)門控制權(quán)并不立即交由DCS，而是等接收6/8到DCS的確認(rèn)信號后，才將調(diào)門交給DCS控制。E在DEH上增加以下邏輯控制回路當(dāng)DEH投入遙控方式2S后，若仍未收到DCS的確認(rèn)信號，則DEH自動退出遙控方式。邏輯修改后，DEH與DCS的接口功能得到進(jìn)一步完善，即使接口卡有故障也不會影響機(jī)組的安全運(yùn)行。4MCS柜失電原因及處理韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組DCS在運(yùn)行過程中曾出現(xiàn)過MCS柜上所有MFP卡件和通信卡件（INNPM11和INNIS01）均沒有工作，造成系統(tǒng)失控，被迫手動停機(jī)的情況。檢查表明，造成該柜上的MFP卡和通信卡無法正常工作的原因是電源問題，在電源監(jiān)視卡上測量電源輸出的5V電壓，只有V，而在每排卡件處測量，則只有V，而這些卡件正常工作的電壓范圍為V。造成系統(tǒng)電源輸出電壓下降的原因是該柜的MFP卡較多，共有6對（12塊），而其他柜最多只有3對，再加上該柜全是模擬量控制信號，其I/O卡件都要系統(tǒng)提供5V電壓，因而該柜的負(fù)載比其他機(jī)柜的負(fù)載要大很多，電源長期在滿負(fù)載情況下工作，再加上當(dāng)時機(jī)柜通風(fēng)不好（因通風(fēng)濾網(wǎng)堵塞，機(jī)柜無法正常通風(fēng)冷卻），柜內(nèi)溫度偏高，用手摸5V電源的總線可以感覺到該電纜發(fā)熱（其他機(jī)柜感覺不到），打開機(jī)柜冷卻約H后再測量5V電源的輸出電7/8壓，得到的值為V。據(jù)此可以判斷出造成該柜5V電源電壓降低的原因是電源長期在滿負(fù)載下工作，而機(jī)柜因通風(fēng)濾網(wǎng)堵塞得不到有效冷卻導(dǎo)致溫度升高而引起的。因電源箱上還有兩條空插槽，為防止再次出現(xiàn)這種情況，在該柜上增加了兩塊5V的電源卡，同時清洗濾網(wǎng)，保證機(jī)柜正常通風(fēng)冷卻。目前，該柜雖然正常工作，但其負(fù)荷仍然偏大，最徹底的解決方法是增加一個模件柜，將負(fù)荷平均分配到兩個機(jī)柜。5結(jié)果和建議經(jīng)過一年多的跟蹤處理，韶關(guān)發(fā)電廠10號機(jī)組DCS出現(xiàn)的問題都得到了有效的解決，目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，控制邏輯滿足安全生產(chǎn)的要求。目前，DCS的技術(shù)已經(jīng)很成熟，系統(tǒng)本身一般不會出現(xiàn)大的問題，但是要使一套系統(tǒng)能滿足電力安全生產(chǎn)的要求，必須在設(shè)計、調(diào)試和生產(chǎn)過程中注意以下幾點(diǎn)A在設(shè)計系統(tǒng)接口及控制邏輯時，應(yīng)全面考慮各種可能出現(xiàn)的情況，對不同的情況采用不同的控制邏輯。B在分配機(jī)柜卡件時，應(yīng)預(yù)先估算卡件的負(fù)荷，并將其與電源所能提供的負(fù)荷比較，在單路電源供電的情況下，卡件的總負(fù)荷不應(yīng)超過電源負(fù)荷的70。同時各機(jī)柜的負(fù)荷應(yīng)盡可能平均分配。C在設(shè)置系統(tǒng)的執(zhí)行周期時，應(yīng)給系統(tǒng)一定的空余8/8時間，在滿足生產(chǎn)需要的前提下可以將系統(tǒng)的執(zhí)行周期設(shè)置大一點(diǎn)