DCS系统可靠性分析及建议.doc

1、DCS 系统可靠性分析及建议摘要：随着 DCS 系统在电厂监控调节功能的不断增强、应用范围的不断扩大，其可靠性日益受到工程设计人员、基建人员及电厂维护人员的关注。总结对几套 DCS 系统的维护工作情况，从 DCS 设备选型、基建到运行维护几个环节提出提高 DCS 系统可靠性的建议。 关键词：DCS 可靠性系统选型及配置干扰冗余除尘降温试验校验周期 中图分类号： C33 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 DCS 是采用计算机技术、通讯技术和屏幕显示技术，实现对生产过程的数据采集、控制和保护功能，利用通讯技术实现数据共享的多计算机监控系统，其主要特点是功能分散、风险分散、数据共享。随着电厂自动

2、化水平的不断提高，DCS 已是一种标准模式，其功能也不仅仅局限于热力系统控制及联锁保护等，发电机-变压器组、厂用电系统乃至自动同期、励磁等指标及可靠性要求很高的专用设备也开始用 DCS 实现其功能。可以说 DCS 是发电机组名副其实的中枢神经，随着 DCS 监控调节功能、应用范围的不断扩大，其安全、可靠与否对机组安全稳定运行更加重要，因此有必要在 DCS 系统选型、设计、施工、调试、维护等不同阶段入手，采取有效手段提高 DCS 控制系统的整体可靠性。 2 系统选型及配置 不论在新建机组还是老机组进行的控制系统改造，均面临着如何选择性价比高的控制系统的问题。下面从提高可靠性的角度来衡量，在 DC

3、S选型上应注意以下问题。 2.1 控制系统的硬件一定要具有高的可靠性，在电子元件上的生产工艺各环节上采用成熟技术，模件卡板要具备热拨插功能。DPU 的响应、运算、存储能力要足够，I/O 卡件要具备很强的隔离和抗干扰能力。 2.2 控制系统从结构上要充分采用冗余技术。对于控制系统的交换机、DPU 必须冗余，且冗余设备之间必须实现无扰切换。 2.3 在 DCS 控制系统选型、设计、施工及调试过程中还要充分重视以下问题： a)主要控制器应采用冗余配置，控制器的对数配置，应严格遵循机组重要保护和控制分开配置的独立性原则，均匀配置控制器负荷，一般控制器负荷不能超过 50%。防止一对控制器故障导致机组被迫

4、停运事故的发生，重要的多台冗余或组合的辅机（辅助设备）控制，应按下列原则配置控制器： 送风机、引风机、一次风机、凝结水泵和循环水泵等两台冗余的重要辅机应分别配置在不同的控制器中，但允许送风机和引风机等纵向组合在一个控制器中。 给水泵控制系统宜分泵配置到不同控制器中。 磨煤机、给煤机和油燃烧器等多台冗余或组合的重要设备应纵向组合，配置到至少 4 个控制器中。 b)DEH 控制器应按故障安全原则配置，当该控制器失电或故障时应自动停止机组运行。 c)重要的冗余 I/O 信号（如汽包水位、除氧器水位低低信号等）必须分别配置在不同的 I/O 模件上。 d)二台组合的辅机或互为冗余的设备，其各自控制回路的

5、 I/O 信号必须分别配置在相互独立的 I/O 模件上。 e)几个重要控制回路的 I/O 信号不应放置在同一个 I/O 模件上。 f)同一个控制回路的输出与输入信号宜布置在同一控制器模件上。 g)纵向组合设备的 I/O 应布置在同一个 I/O 模件上。如同一油角的火检，油阀、空气阀 I/O 应在同一模件上。 h)信号分布时,减少系统间信号的交叉传递，确保重要的保护信号在本控制器中直接采集。 3 系统的抗干扰措施 3.1 隔离 3.1.1 电源隔离。DCS 控制系统电源必须是单独分配，避免其他设备使用 DCS 系统的电源，同时，DCS 电源必须具有冗余功能，并可实现对供电硬件的无扰切换。 3.1

6、.2 控制信号的隔离。DCS 控制电缆必须实现与其他干扰源有效隔离措施。 3.2 屏蔽 屏蔽可分为电场屏蔽和磁场屏蔽。它的目的有两个：一是抑制干扰源，不使其越出某一区域；二是可以防止外来的辐射进入，保护易受干扰的通道及信号。大量试验表明，导管、电缆保护管既有静电屏蔽能力，又有电磁屏蔽能力，其抗干扰效果很明显。同时，不同型号的控制电缆的抗干扰能力也是不同的，在使用过程中对于不用的控制信号应使用合适的电缆选型。 3.3 接地 合理准确的接地是保证 DCS 系统运行安全可靠、系统网络通信通畅的重要前提。而错误的接地反而会引入干扰，严重时会导致 DCS 系统无法正常工作。因此接地问题不仅在系统设计时要

7、周密考虑，在工程安装投运时也必须以最合理的方式加以实现，下面是 DCS 系统接地的常见措施。 3.3.1 采用统一的接地网，所有接地点应与接地网牢固连接，且应尽量减少接地点与接地网的距离。整个接地系统最终只有一点接到接地网上，保证 DCS 系统满足“一点接地”的要求，并满足接地电阻的要求。 3.3.2 信号线采用屏蔽电缆，并且合理接地。信号线的屏蔽层接地必须保证单点接地。如果信号电缆中间有接头时，在接头处的屏蔽层要妥善处置，并将屏蔽层裸露的部分用绝缘带包好。 4 除尘降温，提高环境的可靠性 电子产品最怕的就是高温，高温会引起电子元器件工作失真，过热烧毁，机器死机等等。所以一般厂家都会要求室温要

8、控制在 26C以下。尘埃则会造成旋转部件的卡涩、磨损，元器件的短路、高温。在环境方面，高温和尘埃是我们要重点治理的方面。 4.1 基建时，要做好电子间的通风设计，必要时加装空调，保证室温不能太高。 4.2 所有机柜的电缆要及时的封口，防止灰尘从外界流入，同时要防止屋顶通风口有灰尘吹入。 4.3 投运后的第一次检修，必须对所有的模件进行清灰处理。经验告诉我们，基建时有大量的灰尘粘附在模件上，时间一长必将会造成模件故障率的高发。另外，我们也不建议每次检修都进行清灰工作，因为清灰时如不注意防静电，模件的插拔、搬运过程中都会造成模件的损伤。 5 定期试验，提高冗余设备的可靠性 对于冗余的设备，每次检修

9、后机组启动前必须作冗余切换试验，以保证冗余设备真正的有备用。 5.1DCS 电源系统的冗余试验，保证有一路电源故障时系统能正常工作。 5.2 总线系统的冗余切换试验，在此要保证 A、B 总线或环网正常切换，还要作总线连接器或网络交换机的故障试验，保证网络上一个连接器或交换机的故障不影响所有监视系统的故障。 5.3 控制器的冗余切换试验，主备控制器切换正常，无扰动发生。 每套 DCS 系统都有自己的优势，也有软肋之处。在实际的维护检修过程中我们要不断地总结经验，切合实际地编写出日常检查方案，紧急预案和试验方案，提高事前干涉的效果，最大限度的降低故障处理的失败率，做到多方面提高 DCS 的可靠性。

10、 6 就地热控设备的可靠性分类与测量仪表合理校验周期及方法 就地热控设备的可靠性差别很大，有的设备运行多年无异常，有的设备一投运问题就层出不穷其原因除设计外与设备选型也有较大关系。为保证经济效益的最大化，不同系统的就地设备应根据可靠性要求，选用可靠性级别不同的设备。而测量仪表的校验周期，应按规程进行周期校验，但由于现有校验规程落后于仪表的发展，各电厂实际上都自定了校验周期，但无据可依。 为提高在线运行仪表的质量，应开展热控设备可靠性分类与测量仪表合理校验周期及方法的专题研究，通过对仪表调前合格率、设备故障损坏频率、更换台帐的统计分析，结合设备使用场合、可靠性要求和厂家服务质量等进行热控设备可靠

11、性分类，用于设备选型参考和管理。并以此作为电厂热控测量仪表校验周期制定的依据，实现电厂仪表校验周期的规范化。另外针对传统的测量仪表校验方法在人力、财力方面存在浪费且不一定能确保仪表在线精度的情况下进行新的仪表校验方法及管理的探讨，如若现场条件许可，仪表运行质量检查可采用在线状态(零点和运行点)核对方式，对核对达不到要求的测量系统，再进行单体仪表的常规性校准。为确保在线热控测量信号的准确性，测量仪表从设备基础数据台帐的建立、设备校验计划和日常维护工作的开始、执行、校验、数据输入、结束及质量统计分析、周期调整等实现全过程闭环管理。 7 结语 DCS 的可靠性已经成为电厂运行的最重要因素之一，我们不仅要重视设备选型及配置和设计、施工及调试过程中对 DCS 可靠性产生的重要影响，还要从 DCS 管理制度、人员培训、应急预案等方面在后期检修维护中不断完善，保证 DCS 系统长期安全可靠运行。 参考文献： 1 江宁.电厂热工保护完善原则的探讨J.福建电力与电工，2004年 2 余燕山. 热控系统故障分析处理与改进措施研究J. 浙江电力，2008 年 3 朱北恒等编著. 火电厂热工自动化系统试验.中国电力出版社，2006 年 4 王青. 提高机组热工保护正确动作率的措施J. 华北电力技术，2003 年