一、分散控制系統(tǒng)(DCS)概述
　　DCS具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機(jī)界面友好、安裝簡(jiǎn)單規(guī)范化、調(diào)試方便、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外電力、石油、化工、冶金、輕工等生產(chǎn)領(lǐng)域特別是大型發(fā)電機(jī)組有著較為廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的的品牌主要有：
　　(1)國(guó)外品牌：美國(guó)ABB、西屋、德國(guó)西門(mén)子、日本橫河、日立等;
　　(2)國(guó)內(nèi)：國(guó)電智深、和利時(shí)、新華等。
　　DCS的安全、可靠與否對(duì)于保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，若發(fā)生問(wèn)題將有可能造成機(jī)組設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞甚至人身安全事故。所以非常有必要分析DCS運(yùn)行中出現(xiàn)的各類問(wèn)題，采取措施提高火電廠DCS的安全可靠性。
　　二、DCS在生產(chǎn)過(guò)程中的故障情況
　　每個(gè)廠家的DCS都有其各自的特點(diǎn)，因此其故障的現(xiàn)象分析和處理不盡相同，但歸納起來(lái)由DCS引起機(jī)組二類及以上障礙可劃分為三大類：
　　(1)系統(tǒng)本身問(wèn)題，包括設(shè)計(jì)安裝缺陷、軟硬件故障等。
　　(2)人為因素造成的故障，包括人員造成的誤操作，管理制度不完善及執(zhí)行環(huán)節(jié)落實(shí)。
　　(3)系統(tǒng)外部環(huán)境問(wèn)題造成DCS故障。如環(huán)境溫度過(guò)高、濕度過(guò)高或過(guò)低、粉塵、振動(dòng)以及小動(dòng)物等因素造成異常。
　　2.1 DCS本身問(wèn)題故障實(shí)例
　　此類故障在生產(chǎn)過(guò)程中較為常見(jiàn)，主要包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝缺陷，控制器(DPU或CPU)的死機(jī)、脫網(wǎng)等故障，操作員站黑屏，網(wǎng)絡(luò)通訊堵塞，軟件存在缺陷，系統(tǒng)配置較低，與其他系統(tǒng)及設(shè)備接口存在問(wèn)題等。
　　2.1.1 電源及接地問(wèn)題：
　　(1)某電廠DCS電源系統(tǒng)采用的是ABB公司Symphony III型電源，但基建時(shí)仍按照II型電源的接地方式進(jìn)行機(jī)柜安裝，與III型電源接地技術(shù)要求差異很大。機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)發(fā)生多次DCS模件故障、信號(hào)跳變、硬件燒壞的情況，疑與接地系統(tǒng)有關(guān)。同樣，某電廠在基建期間DCS接地網(wǎng)設(shè)計(jì)制作安裝存在問(wèn)題，DCS系統(tǒng)運(yùn)行后所有熱電阻熱電偶溫度測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)周期波動(dòng)。
　　(2)某廠因電源連線松動(dòng)而導(dǎo)致汽機(jī)側(cè)控制系統(tǒng)失效。
　　經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：DCS沒(méi)有良好的接地系統(tǒng)和合理的電纜屏蔽，不僅系統(tǒng)干擾大，控制系統(tǒng)易誤發(fā)信號(hào)，還易使模件損壞。可見(jiàn)，UPS電源、控制系統(tǒng)接地等存在問(wèn)題將給電廠投產(chǎn)后DCS的安全穩(wěn)定運(yùn)行留下*隱患。因此，DCS系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)一定要有可靠的后備手段，負(fù)荷配置要合理并有一定余量;DCS的系統(tǒng)接地必須嚴(yán)格遵守制造廠技術(shù)要求(如制造廠無(wú)特殊說(shuō)明應(yīng)按照DLT774規(guī)定執(zhí)行)，所有進(jìn)入DSC系統(tǒng)控制信號(hào)的電纜必須采用質(zhì)量合格的屏蔽電纜，并要同動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)且有良好的單端接地。
　　2.1.2 系統(tǒng)配置問(wèn)題：
　　(1)浙江某電廠DCS(T-ME/XP系統(tǒng))頻繁故障和死機(jī)造成機(jī)組停運(yùn)事故。7、8機(jī)組(2*330MW)，從1997年2月試生產(chǎn)至5月，兩臺(tái)機(jī)組共發(fā)生22次DCS系統(tǒng)故障和死機(jī)，造成機(jī)組不正常跳閘8次。之后又多次發(fā)生操作畫(huà)面故障(8號(hào)機(jī)組有兩次發(fā)生全部6臺(tái)操作站“黑屏”)，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全。經(jīng)分析認(rèn)為其DCS系統(tǒng)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：(1)DCS工程設(shè)計(jì)在性能計(jì)算軟件、開(kāi)關(guān)量冗余配置上存在問(wèn)題。(2)硬件配置不匹配(其中包括T-ME和T-XP兩種系統(tǒng)的匹配和通信問(wèn)題)。(3)個(gè)別硬件設(shè)計(jì)不完善。(4)進(jìn)一步分析，關(guān)鍵的CS275(下層T-ME)通訊總線負(fù)荷率過(guò)高出現(xiàn)“瓶頸”問(wèn)題現(xiàn)象。而歐洲T-ME/XP系統(tǒng)用戶在配置合理的前提下，T-ME/XP系統(tǒng)使用情況基本良好。
　　(2)某電廠在200MW機(jī)組的熱控系統(tǒng)自動(dòng)化改造上使用的DCS，由于系統(tǒng)配置的負(fù)荷率計(jì)算不準(zhǔn)且為了減少投資，技術(shù)指標(biāo)均接近允許極限，加之該系統(tǒng)有運(yùn)行時(shí)中間虛擬I/O點(diǎn)量大的特點(diǎn)，所以在改造后期調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)別控制器的負(fù)荷率竟超過(guò)了90%，個(gè)別軟手操操作響應(yīng)竟接近1min，根本無(wú)法使用，后經(jīng)過(guò)大幅度調(diào)整(系統(tǒng)重新增加配置)，才解決了這個(gè)問(wèn)題。
　　(3)東北某600MW機(jī)組，由于招標(biāo)技術(shù)規(guī)范對(duì)I/O通道隔離性質(zhì)表述不到位，因此DCS廠家做的配置很低，結(jié)果在調(diào)試時(shí)燒損了大量的I/O板，后來(lái)改變了隔離方式和更改換了硬件，電廠又花費(fèi)了許多資金，也抵消了當(dāng)初的招標(biāo)價(jià)格優(yōu)勢(shì)。此外，電纜的質(zhì)量與屏蔽問(wèn)題也必須高度重視，重要信號(hào)及控制應(yīng)使用計(jì)算機(jī)屏蔽電纜，許多改造工程正是由于電纜的問(wèn)題導(dǎo)致電纜不得不重新敷設(shè)，影響了工期。
　　(4)某電廠300MW機(jī)組新華XDPS-400系統(tǒng)工程師站頻繁死機(jī)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行程序較多：多個(gè)虛擬DPU、歷史數(shù)據(jù)記錄、性能計(jì)算、報(bào)表等。把歷史數(shù)據(jù)分配至別的人機(jī)接口站問(wèn)題解決。
　　2.1.3 控制器(DPU或CPU)故障
　　(1)某電廠300MW #2機(jī)組HIACS-5000CM控制系統(tǒng)FSSS1的CPU故障，且未將控制權(quán)交出，從CPU未能切換為主控，導(dǎo)致該部分系統(tǒng)控制設(shè)備無(wú)法操作(設(shè)備保持原狀態(tài)工作)。在對(duì)主CPU執(zhí)行在線更換步序至停電時(shí)，從CUP切換主控CPU，系統(tǒng)設(shè)備受控，更換原主控CPU后系統(tǒng)一切正常。
　　(2)ABB早期某時(shí)間生產(chǎn)的SYMPHONY 同一PCU機(jī)柜內(nèi)不同控制器之間通訊出現(xiàn)數(shù)據(jù)不*的情況，通過(guò)升級(jí)固件這一問(wèn)題得到解決;
　　(3)新華控制XDPS系統(tǒng)早期某批次DPU曾多次出現(xiàn)離線、死機(jī)現(xiàn)象，經(jīng)檢查為DPU卡件個(gè)別電容問(wèn)題，經(jīng)升級(jí)更換卡件問(wèn)題解決。
　　由于目前DCS的控制器均為冗余配置，大大減少了主控制器“異常”引發(fā)機(jī)組跳閘的次數(shù)。但是，一旦一對(duì)冗余的控制器同時(shí)死機(jī)，將直接威脅到安全生產(chǎn)，對(duì)于此類情況一定要采取措施切實(shí)避免。
　　2.1.4 DCS網(wǎng)絡(luò)故障
　　(1)某電廠西屋WDPF控制系統(tǒng)，由于多次改造系統(tǒng)增加了大量測(cè)點(diǎn)和自動(dòng)控制回路，系統(tǒng)負(fù)荷率高達(dá)70%以上，造成網(wǎng)絡(luò)通訊堵塞，多次出現(xiàn)操作員進(jìn)行操作、切換畫(huà)面時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、畫(huà)面黑屏等問(wèn)題。后經(jīng)升級(jí)改造為OVATION系統(tǒng)，系統(tǒng)正常。
　　(2)某電廠600MW機(jī)組負(fù)荷508MW，工況穩(wěn)定，汽輪機(jī)所有調(diào)門(mén)突然大幅擺動(dòng)，經(jīng)檢查故障原因是機(jī)組運(yùn)行時(shí)M5 控制器的轉(zhuǎn)速信號(hào)短時(shí)間內(nèi)由3000r/min 變成了0r/min，又馬上恢復(fù)，調(diào)門(mén)擺動(dòng)的原因也是M3和M5通訊時(shí)出現(xiàn)掉數(shù)據(jù)現(xiàn)象，導(dǎo)致Trip Bias(跳閘偏置)信號(hào)在機(jī)組運(yùn)行時(shí)由0變?yōu)?，引起所有調(diào)門(mén)大幅擺動(dòng)。對(duì)該問(wèn)題采取措施：對(duì)PCU 控制總線的通訊信號(hào)進(jìn)行多重化處理，對(duì)通訊信號(hào)增加一定延時(shí)，躲過(guò)通訊信號(hào)瞬間跳變;對(duì)重要的通訊信號(hào)采用了通訊冗余。
　　2.1.5 DCS軟件問(wèn)題
　　(1)某電廠300MW供熱機(jī)組DCS調(diào)試過(guò)程中未對(duì)測(cè)點(diǎn)品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行修改，致使其模擬量測(cè)點(diǎn)只有在斷線的情況下才認(rèn)為是壞品質(zhì)測(cè)點(diǎn)，未充分起到品質(zhì)校驗(yàn)功能。后對(duì)所有測(cè)點(diǎn)品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。
　　(2)HIACS-5000CM控制系統(tǒng)畫(huà)面組態(tài)時(shí)，雙擊grab組態(tài)工具后，彈出 c++錯(cuò)誤窗口無(wú)法正常使用。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)grab.ini 文件被改動(dòng)過(guò)，從其他機(jī)器拷貝文件覆蓋后，工具恢復(fù)正常。因?yàn)間rab 非正常退出后保留了錯(cuò)誤的信息在grab.ini 文件中。
　　(3)某電廠除氧器水位控制回路邏輯是由高加水位控制邏輯拷貝修改而成，修改過(guò)程不*，PID參數(shù)未根據(jù)除氧器情況設(shè)置整定，造成運(yùn)行中除氧器上水門(mén)發(fā)散調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化。采取措施：檢查邏輯，重新整定PID參數(shù)。