火力发电厂DCS系统维修策略和风险分析

曹跃 高健

【摘 要】随着电力工业的迅速发展，火力发电机组运行的可靠性日益得到了重视。在火力发电厂中，DCS系统及设备是整个发电机组的运行和控制核心。本文针对某厂#6发电机组DCS 系统设备的维修作业过程进行风险评估，完善了DCS系统设备维修过程的危险源辨识内容。

【关键词】火力发电;DCS系统;风险分析;维修策略

一、火电厂DCS系统维修的重要性及风险评估

DCS的安全可靠运行是保证发电机组正常运行的先决条件，一旦其发生故障，必定会引发机组运行失控之类的事故，这些事故基本上无法提前预知。对于DCS系统本身言，对系统工作可靠性造成干扰的重要原因当属硬件和软件两方面的故障，如果硬件工作异常，将引发控制器死机并丧失冗余，网络也将因此断开，不能有效实现通讯信息的常规传递;如果软件工作异常，则不能有效实现程序的常规运作，还会使得通讯信息不畅通，也无法正常有效地将历史数据存储下来。另外汽机超速、锅炉停止运行等故障，都会影响到设备的使用寿命，生命和财产造成损失。级别保持在最高水平。由此可见，基于这一层面而言，必需将DSC严重时甚至给系统的可靠性工程设计者、电厂维护者最要注重的一个问题是：怎样提升DCS系统操作的可靠性，并为机组运行的安全性提供保障。

风险评估是针对具体危险源发生的概率和可能造成后果的严重程度、性质等进行定性或定量的评价。表 1是DCS系统控制站和服务器维修作业内容的风险评估，表1中失效后果严重程度分为5级，分别表示不严重、不太严重、一般、比较严重以及非常严重;事件发生概率也分为5级，分别表示至今火电厂行业内从未发生过、火电厂行业内发生过、在本单位发生过、在本机组发生过和在本机组发生过多次。

表1中处于低风险区内的作业对机组运行和DCS系统可靠性影响程度较小，暂时不需要采取控制风险措施。对于处于中等风险区的作业，对机组运行和DCS 系统可靠性影响程度较大，需要立即采取控制风险的措施。对于处于高风险区的作业，影响很严重，必须立即排除风险。

二、发电厂DSC系统可靠性分析

1.火电厂DSC系统硬件可靠性分析

其是指在DSC系统内相关元件、构件的可靠性数据与模型的基础上来深入剖析系统及其构成单元的可靠性，并预先给出科学的评估;由此可见，对于单元组成系统而言，其可靠性的主要影响因素是单元的可靠性程度和个数，并且和不同的单元构成的框架密切相关;火电厂DSC系统是由串联、并联、表决H种基本系统组建而成的：这种多层架构可将总系统设为核也，往下分别构建子系统、单元系统及模块层次。这样一来，能够根据每一层单元内W及单元之间的功能关系来确定，使其更符合现场实际。先将整个系统的层次和功能确定，方可从下往上来求取其总体可靠度。

2.火电厂系统软件可靠性分析

（1）在规定的条件下，在规定的时间内，软件不引起系统失效的概率。

（2）在规定的时间周期内，在所述条件下，程序执行所要求的功能的能力在软件可靠性的定义中，规定的条件是指软件运行时中的各种外部要素，如系统中的硬件和操作系统、操作规程等，规定的时间通常是指软件的“运行时间”。定义中的系统失效是指运行中出现偏离预期状态的事件，分别描述软件在正常和异常外界条件下的特征，执行所要求的功能是指软件不出现失效，完成规定的功能，软件可靠性的评估指标部分和硬件可靠性有类似之处，包括可靠度、故障率、平均故障间隔时间等，另外还有一些体现软件特殊性的可靠性指标，包括软件系统不工作时间、初始错误个数与剩余错误个数等。

三、火力发电厂DCS可靠性为中心的维修策略

1.事后维修（故障维修）

对于某种设备而言，如果通过预防性维修得不到较好的效果的话，通常就适合于采用事后维修的策略，这种策略是非常基本的。它能保障出现故障后，电厂的运行能够保持安全，而且不会导致系统运行可靠性的降低。这时一般采用的是事后维修。可理解为这一策略通常都是等到硬件设施因為异常无法正常工作后才会实施的。

2.定期维修（预防维修）

火电厂热控设备的定期维修包括设备的A级、B级、C级、D级的停机检修以及设备运行中的定期保养和维护，不同级别的检修规定的检修时间、工作内容也不一样，一般A级时间最长，工作内容最多，其他级别逐级缩短和减少。不同级别检修的检修周期不同，类似机组同级别检修的检修周期也会根据计划的不同而不一样，以#6机组为例，一个A级检修的检修周期约为4年，热控设备的检修工作包括28个特殊项目，23个标准项目;

一个B级检修的周期约为2年，热控设备的检修工作包括12个特殊项目，28个标准项目;

C级检修周期为约为1年，热控设备的检修工作包括11个特殊项目，30个标准项目;D级检修周期与C级类同，D级检修的工作内容是基于设备存在的缺陷和故障隐患，属于缺乏性质的检修，工作范围更小，检修时间更短。定期维护和保养是机组日常运行中的预防维修工作，热控设备维护和保养的内容、方式方法遵循维护部门由经验而制定出的规定。

3.状态维修

以可靠性为中心的维修主要是状态维修，基于设备状态来确定是否需要维修。设备的实际工作状况为依据，通过检测设备的潜在故障而制定维修决策。其作为最佳的维修方法，设备无需停止這行，计算机技术、检测技术、诊断技术等技术的发展是状态维修的基础。送种维修方式的好处是：极具经济性，在诊断的基础上来判定是否需要更换、维修备件，将设备使用周期发挥到极致的同时还不会造成设备的重大损坏。但各种设备的潜在故障较难识别是阻碍状态维修发展的一个瓶颈，其应用的普及面主要涉及汽机振动检测，基本上不会被应用到热工和别的设备中去，原因在于它无法识别不确定的故障。

4.火力发电厂DCS系统设备维修信息平台

构建设备维修信息平台可以将DCS系统维修信息整合在一起形成数据库，从而为RCM决策过程建立良好的数据基础，并为其提供有力的可靠依据。DCS系统设备维修信息平台构建的过程中需要开发维修分厂技术平台，这是由于DCS设备故障涉及到许多种类的专业，这样能够对其进行有效的管理，可以实现全厂设备维修信息的收集、整理和储存，这样可以为维修策略的制定以及实施建立良好的技术基础。

结束语：本文探讨了火电厂DCS系统维修重要性及风险评估、风险评估和风险控制过程，完善DCS系统，设备维修过程的系统可靠性分析内容。并首次引入了人因可靠性分析中的认知可靠性和失误分析方法用于 DCS系统维修作业的人因失误分析中。人因可靠性分析有众多定性和定量分析方法，在今后的工作中要继续分析火电厂 DCS系统设备的人因失误，探讨定量的人因失误分析方法，提高分析精确性。

参考文献：

[1]张慧茹.发电厂DCS维修策略研究和风险分析[D].华北电力大学（北京），2016.

[2]陈荣超.火力发电厂DCS系统维修风险的分析[J].成都电子机械高等专科学校学报，2011，14（04）：36-39.

[3]陈荣超.火力发电厂DCS维修决策优化及风险分析研究[D].浙江大学，2011.

[4]蒋涛.火力发电厂DCS系统人机界面综合评价研究[D].哈尔滨工程大学，2006.

（作者单位：内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司）