日立DCS控制系统在600MW机组的应用浅析

摘 要 以广东大唐国际潮州发电有限责任公司600MW机组为例，介绍日立DCS分散控制系统H5000M在600MW机组中的应用，具体的DCS系统故障和预防、DCS日常维护中的注意事项，以期为我国新时期电厂的DCS维护工作提供一些参考。

关键词 电厂机组；DCS系统故障；预防

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0174-02

1 概述

潮州发电公司两台600MW机组及采用的是日立公司的HIACS-5000M系统。采用双以太网，光网环网结构，挂R600C控制器，并配置UPS、APS双路电源，光纤网站间距离2 km，光纤网络总长达到100 km，保证了控制器分散布置的实施，适应地理分散布置的要求。DCS控制系统主要功能包括：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、锅炉燃烧控制系统（FSSS）等包含52对控制器。我厂DCS控制系统网络图如下图。

为及时、有效、迅速地处理由于DCS系统异常可能造成的设备损坏、机组异常停机事故，避免和减轻因DCS系统异常造成人身伤害、设备损坏和财产损失，对日常出现的严重故障制定预防防范措施，保障我公司600MW机组日立DCS控制系统运行稳定。

2 DCS控制系统故障分析

2.1 DCS控制系统故障判断

1）DCS系统完全失电。我厂DCS控制系统由热控UPS柜及热控APS柜双路电源冗余供电，电源进入DCS系统26号电源柜后再分至各控制柜。每个控制柜内有相互冗余的交直电源转换装置，两冗余的电源转换装置将220VAC电源转换成需要的直流电源后并联供电，正常运行时，两路电源均工作，当失去一路电源时，系统正常工作。当两路电源均失去时，DCS系统完全失电，机组各系统在集控将无法监视和操作。

DCS系统失电的现象及快速判断依据：①主控室6台操作员站会失电黑屏，DCS系统网络转换器Lanbox和操作员站电脑失电；②电子间DCS全部控制机柜各控制板的指示灯均熄灭。以上两个条件任一个条件满足，可判断为DCS系统完全失电。

2）DCS系统双网故障。光网是DCS系统的主干通讯网络，机组的各个参数、操作指令等信号都是由光网传输完成。光网由各过程控制器、操作员站、工程师站等网络节点组成，当某一节点故障时该节点的过程控制器或操作员站将会与DCS网络脱离，其他节点自动组建成一单网运行，DCS仍能正常工作，当出现两个或以上节点故障，且这些节点不是临近时，DCS网络将会故障，可能出现机组各参数无法监视运行人员无法操作。

DCS系统双网故障的现象及判断依据：光字牌报“DCS系统故障”，操作员站部分监视点变蓝色，相关指令无法下发。点开操作员画面“系统状态”进入DCS系统监视画面，会显示DCS系统网络故障。以上现象判断为DCS系统双网故障。

3）DCS系统操作员站失灵故障。操作员站作为电厂对各种设备操作控制的主要工具，其稳定工作对电厂的安全稳定运行起着至关重要的作用。操作员站（POC）是分散控制系统（DCS）的主要人机接口，是操作员对就地设备进行监控、操作，对生产过程监视、调节，并为技术人员提供原始信息用于分析、优化和指导。它的主要功能有：各过程画面和实时参数的显示与操作；运行参数的设定和状态图切换与操作；系统运行状态显示；报警管理；实时趋势显示以及报警列表与回顾；报表、报警、事故顺序和事故追忆生成和打印；可分为硬件和软件。操作员站硬件主要由操作站主机、与DCS 网络连接的接口LANBOX和键盘、显示器、电源等设备组成；软件主要包括操作系统、DCS应用软件。

若运行人员在单台操作员站下发指令无法实现或无法得到现场反馈，以及无法监视实时数据变化，单台操作员站功能失效但其他操作员站运行正常时，可判断单台操作员站失灵故障。

2.2 分散控制系统故障的处理

事故发生后，值长是事故处理的总指挥，启动本预案，组织有关人员进行事故处理，通知有关领导和专业人员到场。事故处理过程中，重点防止汽轮机断油烧瓦、汽轮机进水、汽轮机超速、锅炉爆炸，过热器进水、锅炉超温、厂用电全失等重大事故，确保安全停机。

2.2.1 DCS系统完全失电故障处理

DCS完全失电后，运行人员可通过NCS系统操作员站，监视机组主开关状态，机组有功、无功、发电机电压等运行参数，另外，可通过集控室数显表监视机组有功、无功，确认机组是否已跳闸。

如果机组跳闸，处理预案如下：1）运行人员立即手动按下卧盘启动按钮，启动大机交、直流油泵、空侧、氢侧直流密封油泵；手动按下卧盘MFT按钮，强制切断锅炉燃料；手动按下卧盘小机停机按钮，停给水泵；2）就地监视大机机头汽轮机转速、油压、除氧器水位、凝汽器水位；如除氧器水位过高，就地手停凝结泵；3）就地确认磨煤机、一次风机、给煤机全部跳闸，就地确认电动给水泵、汽动给水泵、汽前泵均已跳闸，如未跳闸，立即就地停以上设备。确认制粉系统停运后，应及时开烟气旁路挡板、停增压风机、送风机、引风机，停风机时应注意同时按同侧风机的事故按钮。就地手动停运密封风机；4）至6 kV开关室检查6 kV母线工作电源和备用电源切换情况，如未切换手跳6 kV工作电源开关；5）就地检查大机轴封正常，将轴封汽源切至辅汽运行；检查大机真空正常；如轴封无法建立，汇报主控，通过卧盘硬手操破坏机组真空；就地检查各抽汽逆止门关闭，如未关闭，在就地控制盘将所有抽汽逆止门关闭；6）至380 V保安段检查母线电压是否正常，如母线失电，通知主控按下卧盘柴油机启动按钮，启动柴油机，就地检查柴油发电机运行正常，保安段带电；7）就地或在380 V保安段手动启动大机顶轴油泵；就地确认汽轮机转速到零，手动投入大机盘车；辅网主值按照紧急停炉处置各辅控系统设备；其他设备的监视和操作按运行规程和有关措施执行。

如果机组未跳闸，处理预案如下：1）值长立即为紧急停机做好人员安排和布置；2）运行人员手动按下卧盘按钮，启动大机交、直流油泵，空侧、氢侧直流密封油泵；3）立即顺序手动按下卧盘MFT按钮、汽机停机按钮，确认发电机有功降为0或负值时，手动按下卧盘发电机停机按钮，在NCS系统确认发电机主开关解列。手动按下卧盘小机停机按钮，停给水泵；4）就地监视大机机头汽轮机转速、油压、除氧器水位、凝汽器水位；如除氧器水位过高，就地手停凝结泵；5）就地确认磨煤机、一次风机、给煤机全部跳闸，就地确认电动给水泵、汽动给水泵、汽前泵均已跳闸，如未跳闸，立即就地停以上设备。确认制粉系统停运后，应及时开烟气旁路挡板、停增压风机、送风机、引风机，停风机时应注意同时按同侧风机的事故按钮。就地手动停运密封风机；6）至6 kV开关室检查6 kV母线工作电源和备用电源切换情况，如未切换手跳6 kV工作电源开关；7）就地检查大机轴封正常，将轴封汽源切至辅汽运行；检查大机真空正常，如轴封无法建立，汇报主控，通过卧盘硬手操破坏机组真空；8）就地检查各抽汽逆止门关闭，如未关闭，在就地控制盘将所有抽汽逆止门关闭；9）至380 V保安段检查母线电压是否正常，如母线失电，通知主控按下卧盘柴油机启动按钮，启动柴油机，就地检查柴油发电机运行正常；10）就地或在380 V保安段手动启动大机顶轴油泵；就地确认汽轮机转速到零，手动投入大机盘车；辅网主值按照紧急停炉处置各辅控系统设备；其他设备的监视和操作按运行规程和有关措施执行。

2.2.2 DCS系统双网故障处理

判断DCS系统双网故障后，值长立即通知热控人员处理，汇报中调和相关领导。热控人员接通知10分钟内到现场对DCS设备进行检查、处理。运行人员立即组织人力到现场处理事故。

值长做好停机准备，组织好人力，准备好通信设备。如热控人员通知无法短时处理事故时（热控检查设备判断故障时间不宜超过30分钟），值长请示生产副总经理或总工程师后按停机停炉处理。

运行人员根据故障前机组有功功率、给水流量、小机转速、主、再热汽温、汽轮机调门后压力、油压、油温、凝汽器、除氧器水位等参数做好就地监视工作。对未投入保护和自动的设备至就地重点监视。

故障前机组变工况运行，或机组湿态运行，若主、再热汽温等重要参数就地无法监视时，按停机停炉处理。

2.2.3 DCS系统操作员站失灵故障处理

1）操作员站POC1、POC3、POC5、及通讯站CIS1、CIS2的电源由机组UPS电源供应，操作员站POC2、POC4、POC6的电源由机组APS供应。当机组UPS失去时，操作员站POC1、POC3、POC5、CIS1、CIS2的电源都将失去，同时由于CIS1通讯传送远程柜的测点，CIS2通讯传送机组的大部分测点到SIS系统。因此当机组UPS失去时，机组从远程柜传送来的测点将无法监视，SIS系统也将无法读取机组数据。

防范措施：给操作员站POC1、POC3、POC5、CIS1、CIS2加装计算机UPS用于保证机组UPS电源失去时，机组从远程柜传送来的测点仍然可以监视，SIS系统也可以继续读取机组数据。给机组UPS、APS电源加装快切装置，当机组UPS电源失去时，机组APS电源快速切换，从而保证操作员站POC1、POC3、POC5及通讯站CIS1、CIS2的正常供电。增加机组UPS电源、APS电源电压在线监视（在CRT上显示）及早发现电源的波动情况以便快速联系维护人员处理。部分操作员站出现失电时应由可用操作员站继续承担机组监视任务，此时应停止重大操作。同时马上通知热工人员迅速排除故障，若故障无法排除，则应根据当时机组运行状况酌情处理。当确认两路电源都已失去，运行人员必须快速停机，以保证机组的安全。

2）操作员站死机，工业键盘坏。防范措施：定期分时段测试操作员站CPU的负荷率，保证CPU的负荷率在正常范围内；定期检测控制器负荷率，保证控制器负荷率在合理范围内，从而保证操作员站与各控制器间的通讯畅通，不出现通讯阻塞；做好工业键盘的备件，以便工业键盘坏时能及时更换；机组大、小修时对操作员站的计算机进行清洁保养；禁用操作员站的计算机的USB接口防止因外部移动设备的介入带来病毒从而使操作员站失灵。

3）操作员站时钟与GPS时钟不一致，可能导致操作失灵。防范措施：定期对比操作员站时钟与GPS时钟，当发现有差异时，运行人员快速通知热工人员及时处理。以GPS时钟为准，调整操作员站计算机的时钟与GPS时钟一致。

以上是系统介绍我公司600MW机组DCS控制系统在日常维护中出现的严重事故分析及防范措施，其他日常注意事项基本类似，希望能给热控人员提供日常遇到的相关问题一些启发。

参考文献

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