火电厂DCS应用技术问题探讨

2019-08-18 版权声明 举报文章

【摘 要】目前自动化和智能化已经成为现代工业的发展方向,在电力工业中,分散控制系统(DCS)已在我国各大火电厂得到了广泛的应用。本文对DCS系统在火电厂应用中的相关技术问题进行了简要的探讨。

【关键词】火电厂;分散控制系统;功能;故障;维护

1 引言

DCS系统(DIstirbuted Control System,分散控制系统)作为我国各大火电厂的首选的控制系统,目前已经得到了广泛的应用。DCS系统的应用不仅奠定了火电厂的现代化与自动化的基础,而且对于提高电厂自动化水平和机组的安全经济运行起到了不可估量的作用。此外,DCS系统采用了大量的微处理器进行分散控制,解决了集中控制系统故障集中的缺点,因此在事故的分析方面具有明显优势。鉴于DCS系统的重要作用,有必要对DCS系统的应用技术经验进行分析与总结。

2 DCS系统简介

2.1 DCS系统概述

DCS系统的工作原理是将机组的控制目标和任务进行分级,然后按照不同的分工分配给各个微处理器,微处理器通过通信网络进行联系和信息交换。DCS系统的主要优势是做到了控制作用分散及管理集中的有机结合,通过功能、控制、数据、通信以及设备的分散,最终达到了危险分散的目的,从而提高了机组的整体运行安全水平。虽然DCS系统产品种类繁多,但都遵循着分级的控制系统的原则。通常分为过程控制、控制管理、生产管理和经营管理四级。

2.2 火电机组DCS系统的主要构成和功能

随着火电厂自动化水平的不断提高,DCS系统的覆盖的范围不断扩大,目前主要包括以下几个方面:

(1)数据采集系统(Data acquisition ayatem,DAS)。这一系统的主要功能是将压力、温度、功率、电流、电压等反映整个机组生产状况的各种实时参数进行周期性扫描采样,然后根据需要进行简单的数据处理,使其结果能够为在线操作提供数据指导。

(2)模拟量调节系统(Modulating control system,MCS)。模拟量调节系统是应用PID(比例积分微分)等常规控制技术结合预测控制、自抗扰控制等先进控制算法,通过对回路设备的自动控制,实现对机组运行参数的自动调节,以保证机组生产能够自动维持在规定的工况下运行。

(3)顺序控制系统(Sequential control systems,SCS)。该系统的作用是根据预先拟定顺序或条件,自动地对机组设备进行必要的控制操作,其作为火电厂热工自动化的重要内容,可以由高到低依次分为机组级、功能组级、子组级、驱动级等四级。该系统对减轻操作运行人员劳动压力以及避免人工误操作具有重要作用。

(4)自动保护系统(Emergency trip system,ETS)。自动保护系统的主要作用是在机组出现故障的情况下及时启动保护措施,防止事故范围扩大、减小事故影响,最大限度的保护机组的相关设备。

(5)电气控制系统(Electronic control system,ECS)。该系统的主要功能是完成对侧发电机、变压器组和厂用变压器组的监视和控制。

(6) 汽轮机数字电液调节系统(Digital electric hydraulic control system,DEH)。这一系统主要承担机组的转速和负荷控制,辅助功能还包括寿命和阀门管理。

3 DCS系统的现场调试

3.1 调试前的检查

(1)环境检查。由于DCS系统对所处环境有较高要求,因此调试前要对各控制室进行必要的环境检测,使其达到系统运行要求。

(2)导线绝缘电阻的检查。虽然DCS系统结构复杂,系统中回路较多,但由于每一回路上都设有超载保护,因此只需抽查几个回路的绝缘电阻即可。注意检查时使所有器件处于断开的状态,再进行测量。

(3) 供电检查。供电检查主要包括供电系统供电源的等级的检查,供电电源的熔断管容量的检查和负载测试。

3.2 DCS系统调试的主要方法

(1)系统调试的复原方法。1、硬件调试项目的方法是对硬件进行分类后制定调试表格,填好相应项目的正常值及允许误差,然后将测试结果与表格数据进行核对并做好记录。2、由于软件已经进行过出厂调试,因此现场调试相对简单,重点是对软件的结构和功能进行测试。3、单回路调试的方法是根据信号的模拟量和数字量分类和分组,并依据结果确定合适的调试顺序,在调试过程中对于调试完成的部分要做好标记和数据记录。4、联锁回路的调试需要根据逻辑测试图对联锁逻辑功能进行调试。而对逻辑图的试前核对是重中之重,同时调试要做到对设计需要的逻辑功能全部覆盖、无一遗漏。5、对于程序控制系统的调试要按照程序表来严格进行,以保证调试的全面和准确。

(2)系统调试的模拟方法。为了保证现场调试的真实有效,需要利用真实的参数模拟实际运行情况对系统状态进行调试,常用的模拟方法有输入信号模拟、输出负载模拟、系统模拟和故障模拟。

4 DCS系统的常见故障与维护

4.1 DCS系统的常见故障

(1)仪表设备故障。由于现场的各种仪表设备品类繁杂、数量众多,所以仪表设备故障在DCS系统故障中的比例最大。这类故障产生的主要原因是仪表设备本身的质量和寿命问题以及周围不利的环境因素造成的影响。

(2)系统故障。这是一种发生几率较小的全局性故障,一般这类故障在关闭系统并重新启动后即可恢复正常。

(3)硬件故障。主要DCS系统各控制层模块损坏造成的故障。这类故障的特点是明显性和局部性,故障的主要原因是元件老化所致。

(5)软件故障。这类由软件问题引起的的故障多出现在投运调试阶段。一般是因为调试阶段由于软件程序复杂,工作量大,工作人员不小心致使所以应用软件出现错误造成的,DCS系统正常运行后一般不再出现此类故障。

(6)操作不当造成故障。在系统实际操作运行中,由于操作人员不熟练产生的误操作引起的故障,这种情况下一般是某一部分的功能不能正常使用,而系统本身没有问题。

4.2 DCS系统故障的处理与修复

当DCS系统出现故障时,应首先确认是硬件故障还是软件故障。对于硬件故障需要确定出现问题的硬件然后进行模块更换,在这一过程中要注意利用DCS系统的自诊断功能来对故障的部位和原因进行辅助分析。对于软件故障要进一步确定发生问题的软件是系统软件还是应用软件。对于系统软件故障,首先进行系统重启,若重启后不能恢复就需要重新装载系统软件;对于应用软件故障,就需要检查开发软件的所有数据,找出原因并修复。

4.3 DCS系统日常维护

对于DCS系统的过程控制站,要保证日检制度的实施。主要检查散热风扇和不间断电源的运转是否正常,各种指示灯显示是否正确。冬季和夏季要注意控制好室内气温,夏季高温时段要保证空调运行良好。对于不间断电源要定期检查,蓄电池出力不合格时要及时更换。定期对控制柜内的积灰进行清扫,确保设备的良好散热。

保险管的使用要符合系统的规格要求,切忌以大换小。当市电故障启用不间断电源供电后,管理人员可采取减少用电设备的方式来延长供电时间,并通知有关部门尽快恢复供电。

5 结语

随着工业自动化技术的不断发展,DCS系统在我国的火电厂得到了广泛的应用。本文主要对DCS系统的构成、各子系统的功能、现场调试以及系统的故障与排除进行了简明扼要的分析。这些分析有利于火电厂DCS系统应用水平的提高。

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