火力发电厂DCS系统的可靠性探讨

张俊峰

摘要： 文章基于DCS控制系统的简单概念，分析目前火电厂应用DCS系统过程中暴露出的问题，并针对这些问题提出了提高火电厂中DCS系统运行可靠性的有效策略。

关键词： 火电厂;DCS系统;可靠性

引言

在目前我国经济飞速发展的同时，我国社会的用电负荷在同步快速增长，为此我国加大了电网规模，加快了火电厂等主要发电企业的建设和发展。与此同时，在发电机组的规模更大且参数更高的同时，也在逐渐普及DCS系统等先进技术和控制系统的应用，对于确保整个发电系统的稳定与可靠运行发挥着重要的作用。

DCS控制系统的相关概念

目前火电厂中的DCS系统就是分布式控制系统的简称，其主要的原理就是通过计算机硬件和系统来对火电厂生产运行中的回路进行控制以及进行数据的集中管理，此系统也是目前火电厂控制系统中的核心控制程序，集成了目前比较先进的控制、计算机以及通讯、显示等技术，通过集成了上述先进技术的多级计算机系统，在通讯网络的基础上来开展火电厂生产运行中的各种过程控制和监控控制等工作。

火力发电厂DCS系统运行中的常见问题分析

DCS系统运行中的异常

首先是环境因素。这主要表现在环境因素中的温度因素会直接影响计算机硬件的运行安全，这主要表现在环境温度每升高10℃，就会降低集成电路和电气元件的可靠性25%左右。而且如果环境温度超过了60℃，就容易导致计算机硬件出现故障，表现出在内应力以及冷热变化的影响下会导致各种电子元件和材料出现损伤以及出现电气性能的变化问题。此外，环境因素中的湿度因素也会影响计算机的正常运行，表现在湿度较低时容易导致静电问题的发生，湿度过高时则增加出现电火花以及短路问题的概率。不仅如此，环境因素中的洁净度因素对DCS系统运行的危害则表现在，当灰尘进入磁盘和磁头之间的间隙时会导致高速运转的上述二者之间出现机械损伤或磁头磨损的问题。而且灰尘还会在集成电路和电子元件上吸附而降低其绝缘性，严重时会导致短路问题的发生。如果是绝缘性的尘埃还会导致插件接触不良的问题的发生。

其次是自动控制。这主要表现在目前针对火电厂的集中控制方式提出了更高的热控设备自动要求，但是同时也表现出党出现较大的扰动后者被控设备失控时，就需要通过人为干预的方式来解除自动模式并采用手动模式进行调整。

最后就是电源可靠性方面的问题。这主要表现在DCS系统运行中需要应用UPS不停电电源，要求通过此种电源形式来保证电源供应的可靠性，同时还要保证供电电源的电压、频率波动等级、额定容量、瞬时停电时间间隔等满足较高质量的要求，避免对计算机系统的可靠性运行造成影响。

硬件故障

在目前火电厂中的DCS系统在不断扩大的同时，其中的CCS、DEH等控制站的数量也在不断增多，对于热工保护系统的可靠运行也造成不同程度的影响。这主要表现在如果出现两个控制器同时故障的现象则会出现停机保护动作，导致DCS软硬件出现问题。主要有信号处理卡损坏、输出模板有误、设定值模板出现故障、以及网络通讯不畅等。此外，对于采集信号系统中的热工元件来说，也容易出现系统在运行中受到气温、流量、位置灯等因素的影响而导致信号错误问题，这就会引起主辅机出现保护异常的现象。而导致上述问题的主要原因就是由于所采用的元件质量不达标，或者由于检修维护等原因而导致出现陈旧老化等质量问题。

提高DCS系统可靠性的技术措施

DCS系统防范措施

首先是为了减少此系统中计算机运行中的误动次数，需要采取以下运行检修管理措施：一是开展此系统中计算机系统的日常巡检和软件、热工备件的管理工作。做好软件管理中负荷规定的组态修改执行工作，并且对修改前后的组态信息进行备份和存档。针对已经出现故障的硬件装置，在进行备件更换之后需要进行功能测试合格才能投入使用。其次是针对DCS系统的检修管理，要通过合理的检修工艺和程序来保证检修项目和周期满足设备特点要求，根据不同的大修或者小修来开展相应项目的检修和测试工作。最后是针对带有冷却风险的系统，需要重点做好对冷却风扇的检查，以及开展清洗、吹扫和更换等维护管理工作，避免此设备故障而增加机柜温度并导致模件故障的发生。

其次是提高自动控制的投入率，同时还要保证自动投入的质量。而由于每个子系统的自动投入都会对整个系统的运行可靠性造成影响，这就需要在长时间的PID参数整定过程中做好不同工况下机组的检验等工作。

最后就是针对保安电源以及UPS电源的防范措施。针对主电源和备用电源来说，需要通过万用表进行测量并做好记录。而且要针对其温升问题，使用红外线测温仪对接线端子的温度进行定期测量和记录。而且还要在大修和小修的停机时间内开展电源切换试验，保证其切换间隔满足技术规范的要求。此外，由于DCS系统运行中会受到电厂中较高电压、较大电流以及较强磁场干扰环境的影响，因此还要做好对计算机接地系统的检查。

做好对DCS系统硬件以及运行管理

针对DCS系统中的硬件来说，需要作业人员对整个网络的布置以及不同环节的作用进行明确，在对比厂家资料和备件的过程中，掌握不同卡件以及对应的工作、DPU的硬件配置和卡件上不同跳线的作用等，还要保证每个元件都有足够的备件。此外，在此系统运行中，需要做好对工程师站的管理工作，这不仅需要对DCS系统的管理制度进行建立和完善来保证分级别工程师站管理工作的开展。还要明确每个岗位和人员所管辖的区域，通过分区分片责任制的落实，以及落实过程中的有效监督和管理，避免由于管理原因而導致逻辑混乱或者系统故障的发生。并且要加强对技术人员专业技能水平的培训，结合DCS系统的工作守则，进行严格的DCS电子管理制度的制定，实现对工作人员之间工作内容和要求的规范。

结语

在目前火电厂相关技术的快速发展中，将各种现代化的先进控制技术进行结合，实现DCS系统在电厂控制系统中的广泛应用，提高了电厂控制系统运行的速度以及可靠性。但是也需要针对目前DCS系统运行中出现的问题，加强对此系统中的软硬件质量的管理与控制，并加强此系统运行中的管理工作，实现此系统运行可靠性的提升，切实保证火电厂发电机组的稳定运行。

参考文献

张久君.火力发电厂DCS系统可靠性分析[C]// 2018年6月建筑科技与管理学术交流会.

李东峰，陈宝林.火力发电厂DCS系统运行现状及相关测试优化措施分析[J].电工技术，2019，488（02）：57–59.