邵程安，郭 勇

（浙江浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325600）

0 引言

浙江浙能溫州發(fā)電廠四期為“上大壓小”工程，關(guān)?，F(xiàn)有的2 臺135 MW 機(jī)組，并利用浙江省內(nèi)關(guān)停的其它小火電機(jī)組發(fā)電容量，新建2 臺660 MW 超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝裝置。

機(jī)組DCS（分散控制系統(tǒng)）采用上海艾默生過程控制有限公司的OVATION 系統(tǒng)，利用當(dāng)前最新的分布式、全局型相關(guān)數(shù)據(jù)庫完成對系統(tǒng)的組態(tài)[1]。全局分布式數(shù)據(jù)庫將功能分散到多個可并行運行的獨立站點，而非集中到一個中央處理器上，不因其他時間的干擾而影響系統(tǒng)性能。OVATION 系統(tǒng)包含許多通過高速以太網(wǎng)相互連接的工作站，每個站都能接收數(shù)據(jù)，并在其他站需要的時候傳輸數(shù)據(jù)。

溫州發(fā)電廠四期8 號、7 號機(jī)組于2015 年底和2016 年初相繼投產(chǎn)使用。運行期間，OVATION系統(tǒng)運行穩(wěn)定，控制性能良好；人機(jī)交互界面友好，易于運行操作和日常維護(hù)；硬件設(shè)備可靠性高，故障率低；系統(tǒng)開放度較高，易于上手。但是盡管如此，在正常運行期間，還是出現(xiàn)了幾次因細(xì)節(jié)不完善而導(dǎo)致的異常事件，對生產(chǎn)安全產(chǎn)生了不小的影響。以下分析其原因和可能產(chǎn)生的后果，并提出相應(yīng)的解決方案，從而提高控制系統(tǒng)的可靠性。

1 DCS 配置情況

1.1 系統(tǒng)概覽

溫州發(fā)電廠7 號、8 號機(jī)組的控制分別由2 套DCS 實現(xiàn)，公用系統(tǒng)設(shè)置DCS 公用網(wǎng)[2]。單元機(jī)組DCS 從功能上可分為以下子系統(tǒng)：MCS（模擬量控制系統(tǒng)）、FSSS（爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)）、SCS（順序控制系統(tǒng)）、DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、ECS（電氣控制系統(tǒng)）、BPC（旁路控制）、MEH（小汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)）、DEH（汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)）。同時將鍋爐吹灰器控制、除渣系統(tǒng)控制、SCR（煙氣脫硝）控制區(qū)、脫硫控制等納入機(jī)組DCS。除此之外，本工程中也應(yīng)用了總線控制技術(shù)[3]，包括DP 總線和FF 總線。

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

OVATION 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用Fast Ethernet 網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[4]，并采用冗余方式工作，網(wǎng)絡(luò)硬件目前采用交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)傳輸速度為100 Mbps/s，每條網(wǎng)絡(luò)上最多掛254 個節(jié)點[5]。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 DCS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

以8 號機(jī)組為例，單元機(jī)組系統(tǒng)分布在主機(jī)側(cè)和脫硫側(cè)，包括服務(wù)器、歷史站、OPC 服務(wù)器、工程師站、操作員站及控制柜等?？刂乒駜?nèi)的控制器采用冗余1：1 配置，并嚴(yán)格遵循機(jī)組重要保護(hù)[6]和控制分開配置的獨立性原則，以防止一對控制器故障導(dǎo)致機(jī)組被迫停運事故的發(fā)生。

2 維護(hù)過程中的不足及應(yīng)對措施

2.1 交叉參考不完全[7]

（1）故障現(xiàn)象。2018 年3 月11 日06：23，機(jī)組運行正常，工程師站值班人員接運行通知8 號爐脫硝稀釋風(fēng)流量異常波動，需先強(qiáng)制稀釋風(fēng)流量低跳脫硝保護(hù)。由于不熟悉邏輯，值班人員在通過交叉參考功能尋找需強(qiáng)制位置時，只強(qiáng)制了稀釋風(fēng)流量低跳電加熱保護(hù)和稀釋風(fēng)流量低尿素溶液噴射器系統(tǒng)自動停保護(hù)。08：28，8 號爐脫硝所有噴槍隔離閥關(guān)閉，噴槍撤出，導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)退出運行。

（2）原因分析。在檢查稀釋風(fēng)流量低撤出脫硝邏輯后發(fā)現(xiàn)，“稀釋風(fēng)流量”這一點在2 處使用：第一處是開8 號爐尿素計量分配裝置計量隔離閥許可，第二處是稀釋風(fēng)流量低關(guān)8 號爐尿素計量分配裝置計量隔離閥。但不論是從其他邏輯圖中交叉參考到該邏輯頁面，還是直接在畫面中對點進(jìn)入邏輯頁，均只能顯示交叉到第一處，無法交叉至第二處。進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，在OVATION 系統(tǒng)的交叉參考功能中，交叉參考時只能顯示這一點在哪一頁使用，但不顯示在這頁中使用了幾處。如果一個點在一頁內(nèi)作為輸入在多處使用，則只能連接至功能塊執(zhí)行順序靠前的那一處。在日常維護(hù)中，這種情況極易造成強(qiáng)制時出現(xiàn)遺漏，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運行。

（3）解決方法。在強(qiáng)制重要保護(hù)信號時，應(yīng)該通過OVATION 中的Control Logic-Navigator（控制邏輯導(dǎo)航）工具進(jìn)行確認(rèn)是否有遺漏。以爐膛壓力PT2710-SEL 為例，主要操作如下：

在邏輯頁中， 對需要強(qiáng)制的點選擇“Point Search”（點搜索），打開Control Logic Navigator，此時顯示該點在9 張邏輯頁中使用，每一頁展開之后顯示出該點直接連接了多少個功能塊。在本例中，該點連接了5 個功能塊：LOWMON，HIGMON，SMOOTH，TRANSFER 以及SUM。而通過交叉參考只能連接到LOWMON 和HIGMON，則表明在本邏輯頁中還有其他處使用該點，另一處正連接了SMOOTH，TRANSFER 和SUM。通過這種方法就找出了所有的使用之處。此方法對模擬量點和打包點同樣適用。

（4）預(yù)控措施。在對重要信號進(jìn)行強(qiáng)制時，除了使用該方法防止強(qiáng)制遺漏之外，更應(yīng)該在以下兩方面從根本上減少此類事故的發(fā)生：第一是熱控人員加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提升自身的專業(yè)技能，特別是提高對重要保護(hù)邏輯的熟悉度；第二是在邏輯組態(tài)時，當(dāng)一個點作為輸入在一頁邏輯中需連接至多處時，盡量從一個輸入功能塊引出，如果必須使用多個輸入功能塊，則根據(jù)重要性合理設(shè)置執(zhí)行順序。

2.2 未接地導(dǎo)致設(shè)備故障[8]

（1）故障現(xiàn)象。在集控室的網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)安裝了OVATION 光電轉(zhuǎn)換器框架EMC1600，分別連接至公用網(wǎng)絡(luò)柜和8 號機(jī)組網(wǎng)絡(luò)柜，通過框架內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)信號的遠(yuǎn)距離傳輸。在機(jī)組投產(chǎn)后的一年內(nèi)，連接至8 號機(jī)組網(wǎng)絡(luò)柜的3 個光電轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障的頻率比較高，故障導(dǎo)致相應(yīng)設(shè)備離線。

（2）原因分析。用萬用表檢測發(fā)現(xiàn)，該框架對地有100 V 交流電壓。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該光電轉(zhuǎn)換器電源接線設(shè)計為電源切換裝置ATS-空氣開關(guān)ACB-轉(zhuǎn)接端子TB2-EMC1600，而在經(jīng)過空氣開關(guān)ACB 時，只接了火線和零線，地線[9]并未接，從而導(dǎo)致EMC1600 外殼帶電，引起光電轉(zhuǎn)換器故障。

（3）處理方法。在轉(zhuǎn)接端子TB2 處將EMC1600電源線中的地線引出，連接到機(jī)柜的接地端子[10]，框架的電壓隨即消失。光電轉(zhuǎn)換器之后也再未發(fā)生此類故障。

（4）預(yù)控措施。在實際應(yīng)用中，無論是信號接地還是保護(hù)接地[11]，都應(yīng)該保證可靠的接線，防止因此造成的設(shè)備、信號故障。

2.3 在線修改量程功能不完善

（1）故障現(xiàn)象。OVATION 系統(tǒng)可通過Sensor calibrate（傳感器校正）工具在線修改模擬量信號量程。但由于其功能不完善，在修改時會產(chǎn)生以下問題：在Sensor calibrate 中輸入需修改點的KKS碼并回車的同時，該點便被掃描切除，變?yōu)閴馁|(zhì)量，若該壞質(zhì)量在邏輯中傳遞，可能導(dǎo)致下行算法中的M/A 站切至手動，即可能撤出某些主要設(shè)備的自動進(jìn)而撤出AGC（自動發(fā)電控制），從而影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定；改完成后，Point information（點信息）[12]內(nèi)的顯示量程并不會發(fā)生變化。

以量程為0～2.5 kPa 的4-20 mA 模擬量信號為例，在線將量程從0～2.5 kPa 改為0～100 kPa之后，其Maximum Scale Value（量程終點值）中的顯示量程上限仍然為2.5。這極易使檢修人員產(chǎn)生誤判，影響機(jī)組安全。

（2）原因分析。OVATION 系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了在線修改量程時，將被修改點掃描切除并置該點為壞質(zhì)量，以防止因修改過程中發(fā)生的數(shù)值變化而導(dǎo)致自動控制異常。同時，由于在線修改量程實際上是修改控制器[13，17-18]中的轉(zhuǎn)換系數(shù)，并不會反向計算其顯示量程并向數(shù)據(jù)庫同步， 而Point information 顯示的正是數(shù)據(jù)庫內(nèi)的顯示量程。

（3）解決方法。在修改量程之前，應(yīng)該對點質(zhì)量進(jìn)行強(qiáng)制，避免壞質(zhì)量的傳遞。同時，在查詢模擬量點的量程時， 不能只看Maximum Scale Value 和Minimum Scale Value（量程始點值）上的顯示量程，更應(yīng)該看其Conversion Coefficient 即轉(zhuǎn)換系數(shù)。上述例子中，轉(zhuǎn)換系數(shù)為6 250 和-25。因為4-20 mA 信號的轉(zhuǎn)換是線性轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換公式如下：

式中：Y 為實際量程；X 為現(xiàn)場來的4-20 mA 信號。

計算時需將X 信號單位轉(zhuǎn)換成A，再將信號上限X=0.02 A 代入式（1）得出實際量程上限為100。

（4）預(yù)控措施。在機(jī)組運行期間應(yīng)盡量避免在線修改量程。如必須修改，應(yīng)提前強(qiáng)制信號點質(zhì)量，防止壞質(zhì)量的傳遞。同時在查詢模擬量點的量程時，應(yīng)通過轉(zhuǎn)換系數(shù)確定其實際量程。

2.4 執(zhí)行順序設(shè)置不當(dāng)

（1）故障現(xiàn)象。7 號機(jī)組運行過程中，曾發(fā)生因引風(fēng)機(jī)B 跳閘而導(dǎo)致機(jī)組RB（輔機(jī)故障減負(fù)荷）動作的事故。按照邏輯設(shè)置，機(jī)組RB 過程中，在跳閘磨煤機(jī)的同時，應(yīng)自動投運A 和F 層油槍用以穩(wěn)燃[14]。但在RB 過程中油層并未自動投運，只能由運行人員手動投入A 層、F 層油槍。

（2）原因分析。RB 后自動投油控制邏輯如圖2 所示，需以下3 個條件同時滿足才能觸發(fā)：RB去FSSS 跳磨投油；對應(yīng)層磨煤機(jī)運行；磨煤機(jī)運行臺數(shù)大于3。RB 發(fā)生時a 信號從0 變成1，c信號從1 變成0，由于a 信號功能塊的執(zhí)行順序是24，c 信號功能塊執(zhí)行順序是22。根據(jù)DCS 系統(tǒng)組態(tài)執(zhí)行原則[15]，一個執(zhí)行周期內(nèi)按功能塊執(zhí)行順序從小到大掃描讀取數(shù)據(jù)[16]，條件c 先不滿足，從而“與”門條件不滿足，導(dǎo)致A 層、F 層油槍未自動投運。

（3）處理方法。 如圖3 所示，將RB 去FSSS跳磨投油信號執(zhí)行順序調(diào)至磨煤機(jī)運行臺數(shù)大于3 信號之前，保證邏輯的合理性。

圖2 跳磨投油部分邏輯

圖3 修改后的功能塊執(zhí)行順序

（4）預(yù)控措施。在邏輯組態(tài)的過程中，應(yīng)該根據(jù)信號的重要性以及實際應(yīng)用時邏輯的合理性正確地設(shè)置各功能塊的執(zhí)行順序，以防止設(shè)備的誤動和拒動。

3 結(jié)語

隨著發(fā)電廠機(jī)組向高參數(shù)、大容量、高自動化水平方向的發(fā)展，對DCS 控制系統(tǒng)的要求也越來越高。而DCS 系統(tǒng)經(jīng)過近半個世紀(jì)的發(fā)展，也已經(jīng)逐漸成為一項成熟的工程技術(shù)，其復(fù)雜程度也日益提高。DCS 系統(tǒng)像是整個發(fā)電廠的“神經(jīng)中樞”，一旦發(fā)生故障，就會關(guān)系到整個機(jī)組的安全生產(chǎn)。因此，在DCS 系統(tǒng)功能不斷增加的同時，也應(yīng)該從完善維護(hù)細(xì)節(jié)、提升維護(hù)水平上提高整個系統(tǒng)的可靠性，只有在生產(chǎn)設(shè)計、基建安裝和日常維護(hù)過程中更加注意對細(xì)節(jié)的把控，才能保證機(jī)組安全可靠地運行。