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1、DCS系统故障分析处理及维护防范措施DCSSystemFaultAnalysisAndMaintenanceOfPreventiveMeasures大唐林州热电有限责任公司程永红秦东亮李勇DatangLinzhouCo-generaeionPower.,LtdChengYongHongQinDongLiangLiYong【摘要】DCS系统由于具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、运行安全可靠等特点，在国内外电力、石油、化工等生产领域特别是大型发电机组有着较为广泛的应用。本文结合火电厂DCS系统在生产运行中出现的故障实例，对DCS系统故障进行了分类和分析，并就如何维护DCS以及减少DCS故障
2、提出了具体办法和措施。AbstractDCSsystemwithversatility,flexibilityinsystemconfiguration,control,functional,safeandreliableoperationinthedomesticandinternationalelectricpower,petroleum,chemicalandotherproductionareas,especiallylarge-scalegeneratingunitshasarelativelywiderangeofapplications.Inthispaper,thermalpo
3、werplantDCSsystemintheproductioninstancerunningmalfunction,systemfailureontheDCSwereclassifiedandanalyzed,andhowtomaintainDCSmadespecificmethodsandmeasures.【关键词】DCS故障分析维护KeyWordsDCSFailureAnalysisMaintenance1、DCS系统概述分散控制系统（DistributedControlSystem）英文缩写为DCS，在国内外电力、石油、化工、冶金、轻工等生产领域特别是大型发电机组有着较为广泛的应用。目
4、前国内应用较多的的品牌主要有：（1）国外：美国AB、西屋、德国西门子、日本横河、日立等；（2）国内：和利时、新华、国电智深等。随着火电厂机组容量和运行参数的不断提高，DCS在生产中益发重要，其安全、可靠运行与机组安全、稳定运行息息相关，所以非常有必要分析DCS系统运行中出现的各类问题，采取措施提高DCS系统的安全可靠性。2、DCS在生产过程中的故障情况各品牌DCS均有自身特点，其故障现象和处理也不尽相同，但归纳起来可分为三大类：1、系统本身问题故障，包括设计安装缺陷、软硬件故障等；2、人为因素造成的故障；（3）系统外部环境问题造成DCS故障。2.1 DCS系统本身问题故障实例此类故障在生产过程
5、中较为常见，主要包括系统设计安装缺陷，控制器（DPU或CPU）死机、脱网等故障，操作员站黑屏，网络通讯堵塞，软件存在缺陷，系统配置较低，系统接口问题等。2.1.1 电源及接地问题：某电厂DCS电源系统采用的是ABB公司SymphonyIII型电源，基建时按照II型电源的接地方式进行安装。机组投产后发生多次DCS模件故障、信号跳变、硬件烧坏的情况；河南某电厂基建期间DCS接地网制作安装存在问题，系统运行后出现所有温度测点周期波动现象；某电厂因电源连线松动而导致汽机侧控制系统失效。经验教训：DCS没有良好的接地系统和合理的电缆屏蔽，不仅系统干扰大，控制系统易误发信号，还易使模件损坏。因此，DCS电
6、源设计配置要合理并有一定余量；DCS接地严格遵守制造厂技术要求（如制造厂无特殊说明，按照DL/T774规定执行）。2.1.2 系统配置问题：（1）浙江某电厂2*330MW机组试生产3个月内DCS（T-ME/XP系统）频繁故障和死机造成机组多次停运事故。经分析存在开关量冗余配置、硬件配置不匹配、下层T-ME通讯总线符合率过高等问题。（2）某电厂200MW机组DCS改造，系统配置负荷率计算不准且为了减少投资，技术指标接近允许极限，调试时个别控制器的负荷率超过90%，个别软手操响应接近1min。后经重新增加配置，问题才得以解决。（3）某电厂300MW机组新华XDPS-400系统历史站频繁死机，经检查
7、发现该站运行历史数据记录、虚拟DPU、性能计算、报表等多个程序。后把程序合理分配至其他站问题解决。控制器（DPU或CPU）故障某电厂300MW机组HIACS-5000CM操作系统F3S1的主CPU故障，从CPU未能切主控，设备无法操作。对故障CPU执行在线更换步序至停电时，从CUP切换主控CPU成功，更换故障CPU后系统正常。网络通讯故障（1）ABB早期某批次SYMPHONY出现同一PCU机柜内不同控制器之间通讯数据不一致的情况，升级固件后问题得到解决。（2）某电厂600MW机组汽轮机所有调门突然大幅摆动，经检查为M5控制器转速信号由3000r/min变成了0r/min，且M3、M5控制器间通
8、讯出现掉数据现象，引起调门大幅摆动。采取措施：对PCU控制总线通讯信号进行多重化处理，并对通讯信号增加延时；重要通讯信号采用通讯冗余。DCS软件问题（1）某电厂300MW供热机组DCS调试过程中未对测点品质参数进行设定，致使其测点只有在断线的情况下才认为是坏品质，未起到品质校验功能。（2）某电厂除氧器水位控制回路逻辑由高加水位控制逻辑拷贝修改而成，修改过程不彻底，PID参数未根据除氧器情况整定，造成运行中除氧器上水门发散调节，调节品质恶化。采取措施：检查逻辑，重新整定PID参数。系统接口问题某电厂200MW供热机组电气并网信号至DEH只有一路，机组正常运行过程中该电气并网辅助接点出现抖动，造成
9、汽轮机跳闸。采取措施：使用屏蔽通讯电缆，增加冗余接点信号，并进行3取2逻辑判断。人为因素造成DCS故障实例人为因素造成DCS的故障，生产过程中也较为常见。包括误操作、管理制度不完善及未按规定执行工作步骤等。未按规定执行工作步骤某电厂新华XDPS系统DEH的#12DPU故障，对其在线更换，使用的是小机MEH系统DPU备品。更换DPU后，只拷贝逻辑而未写电子磁盘。遇机组检修#12DPU成为主控，由于其逻辑为MEH逻辑而非DEH逻辑，造成人机接口站数据频闪、画面显示不正常、无法操作。后拷贝DEH逻辑并写盘后正常。人员误操作某电厂机组运行中，在进行处理缺陷时工作人员误动DCS继电器柜继电器造成引风机跳
10、闸，锅炉MFT;某电厂DCS卡件故障，在进行更换卡件过程中，由于工作人员未认真核对设备、卡件跳线错误，导致新更换的卡件烧损。管理制度不完善某电厂操作员站管理不严，主机USB端口及光驱未进行有效封闭，个别运行人员夜班期间利用操作员站玩游戏、看电影，导致操作员站死机;某电厂DCS系统管理制度不完善，未对软件升级、备份等工作进行规定。其辅网水处理POK1操作员站软件升级未进行备份，后该站硬盘出现故障，进行系统恢复导致与网络通讯不正常。外部环境因素造成DCS故障实例外部环境因素造成DCS故障的数量相对较少，但在实际生产过程中也时有发生。如环境温、湿度、粉尘过高以及小动物等因素造成异常。（1）某电厂电子
11、间风道口处于DPU机柜上方，机组运行中消防水流入风道，导致DPU、服务器等设备进水烧损，机组停运。（2）某电厂循环水泵房远程IO柜，由于封堵不严造成老鼠窜入，在机柜内构筑巢穴，造成远程IO脱网。（3）某电厂电子间封闭性较差，卡件、DPU积灰较严重，多次出现故障。在采取完善电子间封闭、加装空调等措施后，故障基本杜绝。3、DCS系统故障防范及维护措施诸多故障实例表明，降低DCS系统的故障几率，必须做好DCS从选型设计到运行启停维护全方位工作。3.1.1 3.1DCS的选型设计调试系统和控制器的配置要重点考虑可靠性和负荷率（包括冗余度）指标。通讯负荷率必须控制在合理范围内，控制器的负荷率尽可能均衡，
12、避免“高负荷”问题的发生。3.1.2 系统控制逻辑的分配，不宜过分集中在某个控制器上，主要控制器应采用冗余配置。3.1.3 电源设计必须合理可靠。注意电源设计的负荷率和电源的冗余配置方式，保证两路独立电源。3.1.4 注重DCS系统接口的可靠性，注意重要接口的接口方式和冗余度。3.1.5 DCS系统接地按厂家要求执行，避免接地问题造成系统大面积故障。应注重考虑系统的抗干扰措施，I/O通道应强调隔离措施。重视电缆质量与屏蔽，重要信号及控制使用计算机专用通讯屏蔽电缆。3.1.6 根据设备运行特点和各种工况下机组处理紧急故障的要求，配置操作员站和后备手操装置。紧急停机停炉按钮配置，应采用与DCS分开
13、的单独操作回路。3.1.7 对于保护系统，采用多重化信号摄取法。合理使用闭锁条件，使信号回路具有逻辑判断能力。3.1.8 调试期间按照调试大纲、办法，对所有逻辑、回路、工况进行测试，确保各参数设置正确合理。DCS运行、启停维护3.2.1做好维护准备工作DCS系统的维护需做好以下准备工作：（1）维护人员应熟悉DCS系统结构和功能构成，了解系统设备硬件知识，熟练掌握DCS组态软件。（2）系统备份：包括操作系统、控制系统软件、逻辑组态，确保数据完整和最新。优先采用光盘，使用移动硬盘、U盘等保证专盘专用。（3）硬件储备:对易损、使用周期短的部件和关键部件作适量的备份，保证各类型卡件、模块备品不少于1个
14、，并按照制造厂要求存放，如有条件应对备品进行校验。（4）整理产品售后服务范围、时间表，形成DCS厂家、设计调试单位技术支持通信录。3.2.2 日常维护系统的日常维护是DCS稳定运行的基础，主要包括以下几点：（1）根据25项反措要求、DL/T774检修维护规程等文件规定，完善DCS系统管理制度。（2）电子间封闭良好，保证温湿度、空气洁净度符合制造厂规定。可将电子间的环境温度信号引入DCS监测。（3）每天检查系统各机柜风扇是否工作正常，风道有无阻塞。（4）保证系统供电电源质量且为两路电源可靠供电，当任一电源失去即报警。（5）电子间禁止使用无线通讯工具，避免电磁场对系统的干扰，避免拉动或碰伤设备连接
15、电缆和通讯电缆等。（6）规范DCS系统软件和应用软件管理，软件的修改、更新、升级必须履行审批授权及负责人制度。做好主机USB端口、光驱等的封闭管理工作。（7）做好各控制回路的PID参数、调节器正反作用等系统数据记录工作。（8）检查控制主机、显示器、鼠标、键盘等硬件是否完好，画面是否正常。查看故障诊断画面，是否有故障提示。（9）DCS设备包括DPU、人机接口站等上电应按照一定次序逐一进行，每台设备上电观察正常后再进行下一设备操作。（10）定期对DCS主系统及与主系统连接的所有相关系统的通信负荷率进行在线测试。检查冗余主从设备状态，条件许可时或定期进行主从设备切换。（11）对重要组态页进行中文描述
16、；编制试验操作卡并保证随时更新。规范DCS组态作业，运行中尽量不做重大组态修改。（12）定期逐台重新启动所有人机接口站一次（建议2、3个月左右），以消除计算机长期运行的累计误差。停运维护机组检修期间应对DCS系统应进行彻底的维护，主要包括:（1）利用机组检修时间逐个复位DCS系统的DPU、CPU和操作员站及数据站；删除组态中的无效I/O点，对组态进行优化。（2）系统冗余测试:对冗余电源、服务器、控制器、通讯网络进行冗余测试。注意系统各设备停电时，主从设备切换、网络、人机接口站是否正常；系统检修重新上电后对各设备进行切换测试。（3）系统灰尘清除：系统停运对所有设备进行清扫吹灰，包括主机、控制站机笼、机柜滤网、风扇等部件的灰尘清理。（4）接地系统检修。包括端子检查、对地电阻测试；系统供电线路检修，并对UPS进行供电能力测试；注意检查DPU主机CMOS电池电量，防
