火力发电厂DCS系统的可靠性分析

华冰

摘 要：当前，我国有多数火力发电厂为了保障机组能够顺利有序的运行，相继使用了DCS系统，此系统对机组的正常运行具有积极的促进作用。然而因为种种因素的影响，导致该系统实践在作业中时常发生一些故障问题，直接对机组的运行造成了阻碍。基于此，文章主要探讨了火力发电厂DCS系统可靠性相关问题。

关键词：火力发电；DCS；故障；措施

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0109-01

DCS是分布式控制系统的简称，在我国的自控行业中又被称为集散控制系统，它主要包括现场控制站、人机接口、通讯网络，以及现场的仪表阀门系统这四个部分。其中，人机接口主要是指计算机与人之间所建立的存在一定联系、负责信息输出和接入的接口，根据生产厂家的不同，DCS的配置也不一样，同时，只有在供电的情况下，所有的人机接口才能正常运行。现场控制站，简而言之就是机柜，它是构成DCS的重要的组成部分，在整个生产中，所有的控制方案都是依靠这个现场控制站来完成。DCS的通讯网络主要包括光纤、交换机、通信模块等，许多的DCS厂家在设计时，大部分的系统都是随着整个单元一起供电，只有交换机内的网络单元需要单独供电。最后，DCS现场仪表以及部分阀门系统构成了DCS系统的供电最基本的部分，离开了这些基本的部件，DCS系统就无从谈起。

1 火力发电厂DCS系统运行中的常见问题分析

1.1 硬件故障

DCS软硬件故障是造成热工保护异常的一大原因，这主要是因为随着DCS控制系统的不断发展，相关部门为了确保机组的安全性、可靠性，在热工保护系统中加入了诸如CCS、DEH等控制站，使得两个控制器在同时发生故障时能够进行停机保护，这也就导致了DCS软硬件保护异常情况的发生，其主要的情况包括以下几种：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。

1.2 热工元件故障

热工元件是热工保护中进行信号采集的重要组成部分，热工元件能否安全可靠地运行，直接关系到热工保护的安全性和可靠性。但是，由于温度、压力、流量以及阀门位置灯原因，常常会造成误发信号，使得主辅机产生保护异常的现象。有的火力发电厂中，因热工元件故障引起的热工保护异常甚至占到了所有故障发生率的一半以上，通过调查分析发现，主要原因是元件的质量不高、部分元件老化。因此，要加强对热工元件的选购和设计，尽量避免单点参与机组保护的模式，尽最大可能降低机组保护异常的风险。

1.3 电缆接线故障

市场经济的不断发展，许多火力发电厂的工作环境有了很大的改观，在一定程度上提高了工作效率，激发了员工的工作积极性。但是由于电厂自身的特殊性，常常因为自身高温、潮湿、粉尘的作用，造成大量电缆老化，降低了电缆的绝缘性，很大可能造成短路的现象，进而导致保护异常的现象。比如汽轮机保护系统中，有的信号电缆必须经过机头的高温区域，这就造成了电缆的绝缘性降低，存在很大的安全隐患，其中在部分省份中已经出现过汽机保护信号电缆绝缘性降低，导致热工保护异常的现象。比如：惠州热电#1机组4月7日，#12电泵勺管由65%突降至0，由于锅炉汽包水位低触发锅炉MFT动作，机组跳闸。检查原因为勺管接线盒信号线接地所致。我国的众多火力发电厂应该给予高度的重视，在管理和检修中列出处于高温、潮湿等恶劣环境中的电缆，然后在每次的检修工作中，加强对这部分电缆的电阻测量，检测其绝缘性，如果发现存在电阻值误差比较大的情况，应该及时更换电缆，降低热工保护异常的概率。

1.4 设备电源故障

随着火电厂热控系统自动化程度的不断提高，火电厂在热工保护中加入了DCS控制系统，部分过程控制站还采取了电源故障停机保护，但是近年来由于热控设备电源故障引起的热工保护异常也有逐年上升的趋势。这主要是因为热控设备电源系统设计不合理，或者是电源接插件的解除不良引起的，电源故障，造成系统停机的现象。还有一些设备电源故障如电磁阀的线圈电源接地短路，导致热工保护系统异常。

2 火力发电厂DCS系统可靠性和抗干扰性的技术研究

2.1 从现阶段的实际情况分析

我国火力发电厂的相关自动化系统已经满足不了集散控制系统在具体的工作中通过相关的自动化系统来对全通信控制的实现，在具体的工作中其系统的可靠性依旧存在很大的需求与实际间的距离。因而在火力发电的电气自动化系统以及其相关的集散控制的系统之间通常保留一部分的硬接线。而在具体的工作中，要切实保障火力发电厂电气全通信控制模式的具体实现，就需要相关人员将火力发电中热工工艺连锁的问题解决到位，以此来有效提高火力发电过程中电气后台系统的应用水平，对最初阶段的基本运行监视功能加以丰富。

2.2 在具体工作中构建通用网络结构

通过对火力发电厂的实际工作来分析，应在工作中对电气自动化技术进行不断的创新应用，优先选择网络通讯产品的关键，就在于其可以很好地实现从办公自动化的环境到元件级和控制级的整个电气自动化系统的范围。以此切实确保火力发电厂的控制设备、相应管理系统等之间数据信息的顺利传输，最终有效保障全集成的自动化。

2.3 提高DCS系统的可靠性

火力发电厂热工自动化系统的具体工作环境中，不可避免的会出现大量复杂环境因素的干扰，这就需要我们在工作中切实提高DCS系统的可靠性。

2.4 相关专家提出了相应的措施

近年来，为了在工作中有效减少因接地异常对机组运行造成的不利影响，有相关专家就此问题展开了分析探讨，并在此基础上组织召开了火电厂电厂热工系统接地以及相关干扰问题的谈论会，通过对具体案例中疑难问题分析研究，较为深刻地提出了相应的有效措施。

3 火力发电厂自动化控制技术的改进

3.1 集中配置

对火电厂发电机单元机组采取集中配置的方式，可有效地加强对机组的运维管理，同时可将监控系统配置在系统某个单元机组张或是将两台并用，从而提高控制系统对整个电网中单元机组的控制性能。随着计算机网络技术的快速发展，可将总体控制装置集成在统一的控制室内，从而形成一个规模较大的集中电子控制室，能够对发电机组进行全面的控制，进而提高对火电厂中设备的安全管理水平。

3.2 提高智能化水平

火电厂中单元机组中应用的DCS控制系统应进行适当的优化或升级，以提高其使用性能及智能化水平。火电厂中DCS控制系统的智能化水平越高，则其控制性能就越强，对机组的监控能力也就越高。

总的来说，DCS控制系统是当前应用较为广泛的控制系统，其将现代控制技术、计算机网络技术、通信技术及安全技术集为一体，具有较强的控制性能，且运算速度快，系统运行可靠性。在具体的工作中通过对相关技术措施的有效采用，可以有效地减少DCS系统的设备故障，最终保证DCS系统的可靠性。因此在以后的实际工作中也应不断地分析研究火力发电厂DCS系统运行中的常见故障，并积极采取相应措施加以控制维护，以此保证火力发电厂整体工作的有效性。

参考文献：

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