一起火电厂DCS系统异常处理及分析

一起火电厂DCS系统异常处理及分析

李怀鹏

广东大唐国际潮州发电有限责任公司，广东 潮州515723

摘要:分散式控制系统也称为分布式控制系统（Distributed Control System，DCS）是建立在微型处理器之上所研发出来的，其具有功能控制分散、操作显示集中、综合协同各项作业的特点，火电厂热工控制工作涉及的设备以及监测内容较多。通过DCS系统分布管理、集中控制的性能，可以建立多层分析、合作自治的工作机制。该项系统的结构采用了分级阶梯制，每一基础的框架中都由若干个子系统组成，其管理控制可靠性更高[1]。DCS系统发生严重故障可能造成的设备损坏、机组停机事故，为避免和减轻因DCS系统严重故障造成人身伤害、设备损坏和财产损失，必须及时、有效、迅速地处理DCS系统故障。

关键词：火电厂；DCS系统；异常暴露

1 设备及运行状况简介。

潮州电厂1号机组DCS系统采用日立系统。系统中各项参数及各设备的控制是根据系统、设备尽量分散、CPU负荷率等原则分配在各控制器内的，但有些控制器是负责机组的保护和重要系统的调节。其中重要控制器如下：FSSS1（锅炉主保护）、ETS（汽机主保护）、DEH（汽机电液调节系统）、MCS3（机组给水自动调节等）。本次异常正是MCS3（机组给水自动调节等）机柜发生双CPU故障所致。

2 异常经过及处理。

2023年03月12日，潮州电厂1号机组启动后负荷逐渐涨至326MW，协调已投入，磨煤机A、B、C、E运行，给煤量173t/h，汽泵A、B运行，省煤器入口流量861t/h，过热度6.7℃，水煤比5.01，除氧器上水主路调整阀自动投入，A/B过热汽温551/548℃，A/B再热汽温由542/548℃，变频凝结水泵B在手动状态，变频指令64.7%。

随着负荷上涨凝结水量增加，运行人员准备将凝结水流量调整方式由除氧器上水主路调整阀自动切为凝结水泵变频自动。在投入凝结水泵变频自动后DCS系统故障报警报出，检查为MCS 3系统机柜报警。随即通过DCS画面检查发现凝结水系统、给水系统、给水泵汽轮机系统、高低加系统、过再热减温水系统等画面参数失去监视，无法调整。此时立即安排人员去就地检查除氧器水位、凝汽器水位、大小机转速、高低加水位及凝结水泵运行情况，就地检查均在正常范围内。

通知热控人员查找异常发生原因。热控人员查找后回话MCS 3系统主从CPU均死机导致故障，重启后恢复正常。运行人员检查“DCS系统异常”报警消除，各画面恢复监视。检查机组协调切除，给水主控自动切除，汽动给水泵A、B切至转速自动模式，凝结水泵、闭冷水泵变频指令给至100%且转速随之上升，总煤量由171t/h突降至114t/h，省煤器入口流量由861t/h涨至916t/h。运行人员立即解除燃料自动，将总煤量由114t/h加至185t/h，同时将给水流量指令由916t/h减至796t/h，将凝结水泵变频由100%减至63%，重新投入除氧器上水主路调整阀自动。在此过程中过热度最低降至1.6℃后回升至正常。过热汽温由551/548℃降至533/532℃后开始回升，再热汽温由542/548℃降至533/539℃后开始回升。待参数稳定后逐步投入机组协调。

热控人员进一步排查后发现故障原因是因为凝结水泵新增逻辑设置错误导致主从CPU均发生故障。去除新增逻辑后，试投入凝结水泵变频自动，检查各参数正常。

3 异常暴露的问题及吸取的教训。

本次机组检修期间热控人员对凝结水泵自动调节新增逻辑，因参数设置不合理，导致投入凝结水泵B变频自动后MCS3系统主从CPU死机，部分DCS画面失去监视。DCS逻辑应基于符合各项规程规定、满足安全生产要求的前提下，根据机组实际情况、契合机组设备特点、满足运行人员合理性要求进行设计与搭建且DCS逻辑的完整性、合理性、严密性应进行多次严谨的推敲、静态检查和动态试验验证，这样方能保证机组安全稳定运行 [2] 。本次新增逻辑未经验证导致了异常的发生。对于此类新增逻辑，应制定试验方案，提前稳定各参数。运行人员在相关就地测点处持续观察、热控人员在工程师站做好切除逻辑及重启CPU的准备后再进行试验。发生异常后运行人员参考异常前数据进行手动调整，待参数稳定后再逐步投入协调。

机组实际运行中，因经济效益及煤场煤种组合不同，实际燃烧煤种与设计煤种不同，热值偏差较大。正常运行中机组协调设计已考虑到类似情况，可以根据负荷、中间点温度等参数对燃料量进行修正。但本次DCS系统发生异常，CPU重启后多项重要参数指令（燃料量、给水量、凝结水量等）发生大幅变化，造成煤水比短时失调，在运行人员及时调整后未影响机组稳定。运行人员在工作中要加强对机组重要协调、逻辑的学习，掌握燃料量、给水量等指令的计算依据。在监盘时掌握当班典型负荷时的燃料量、给水量及水煤比，作为异常发生后的处理依据。本次异常处理过程中闭冷水泵及凝结水泵变频指令在CPU重启后均涨至100%，运行人员要掌握该类变频器设置特性，及时手动干预。

目前火力发电厂自动化程度较高，集控值班模式下单台机组人员有限。本次异常处理中因正值机组启动阶段，值班人员较多，可以及时安排人员去就地监视除氧器水位、凝汽器水位、高低加水位、大小机转速等重要参数。机组正常运行中运行人员数量无法保障DCS系统异常后相关就地仪表能得到全面监视，应考虑在就地增加水位、转速仪表专用工业电视，在异常发生后值班人员可通过工业电视查看相关数据，并作出相应调整。

一、结束语。

热工人员在进行逻辑修改时要吸取以往经验教训，全面详细的验证修改后逻辑是否可以正常运行，并尽量在机组并网前实际验证。在机组并网后，对于逻辑有过改动的系统，应选取参数稳定时进行投运，并做好预想及人员分工。现代化机组因自动化程度高，运行人员调整工作较以往轻松，但仍需具备在异常工况下手动调整的能力，在发生异常时敢于果断的手动干预参数的调节。运行人员应全方位提升自己，以适应高度自动化机组的运行需要。

参考文献:

[1] 常进刚.电厂热控DCS控制保护回路误动作原因与处理措施[J].中国高新科技,2022(12):23-25.

[2] 甄诚.某660 MW火电机组调试期间DCS逻辑优化与修改[J].安徽电气工程职业技术学院学报,2021,26(01):68-76.