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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。从热控技术的发展趋势看，今后新建及改造的大机都将采用分散控制系统。DCS的安装、调试工作从厂用受电前开始到机组移交生产，贯穿机组调试工作的始终，对于保证机组高质量完成试运、移交生产、争创精品工程具有十分重要的作用。
关键词：DCS； 故障分析； 维护
中图分类号：TP306文献标识码： A
一、DCS的安装要求
1.1 DCS对环境的要求
安装DCS设备时，安装环境对DCS的运行状况有很大的影响，因此要十分重视安装DCS设备的环境。安装DCS设备必须在其安装位置的室内装修、消防、空调等安装工作结束，环境清洁，温度、湿度适宜，必要时能投用空调的情况下才能开始，以避免因温度损伤和积尘脏污造成以后的设备运行隐患。计算机系统附近不应用较大的动力电器设备，不应在计算机室内使用较大功率的对讲机、手提电话等，即环境磁场强度应限制在计算机系统规范所允许的最小磁场强度以下。
1.2 DCS 对电源及接地的要求
DCS系统对电源的最基本要求是必须有2路电源，且2路电源之间可以正常切换。在外部电源配置方面，按国内现有的执行标准《火力发电厂设计规程》DL 5000-94的规定，设置交流不停电电源；DCS系统的接地是为了给整个系统提供一个统一的、公共的、以大地为零的基准电压参考点，以便在供电或设备出现故障时，能通过有效的接地系统承受过载电流，并迅速传至大地。此处，还可以为DCS 设备提供屏蔽，消除干扰。经验表明，在调试、试运阶段，很多热控系统的故障都是由于接地不当引起的。因此，系统需要可靠接地，接地极的位置应尽量做到与系统电气距离最短，但要远离高电压、大电流电气设备的接地点，接地系统的电阻不大于4Ω，对所采用的E DPF -N T 系统机柜不要求与基础绝缘。在接地系统中，比较容易出现的问题有：连接头未压焊，接地极电阻增大，接地极同电网断开和地线布线不合理。当供电或设备出现故障时，通过有效地接地系统承受过载电流，并迅速传至大地。还可以为DCS设备提供屏蔽、消除干扰。因此，正确的接地是保证控制能够稳定、安全运行的关键之一。DCS对接地有非常严格的要求。经验表明，在调试、试运阶段，很多热控系统的故障是由于接地不当此起的。 在接地系统中，比较容易出现的问题有：(1)连接头未压焊或焊接不牢造成虚焊；(2)螺栓连接点因震动而引起松动；(3)连接点因腐蚀引起接触不良；(4)接地极电阻增大，接地极同电网断开；(5)地线布线不合理。
1.3 对接、改线的要求
DCS的接、改线工作是实现全厂设备自动化的重要环节。为保证接、改线工作的顺利进行必须注意以下事项：(1)DCS所有外部接、改線工作均由施工单位完成，内部接、改线工作由DCS厂家完成；(2)施工单位在接、改线前应通知调试单位拔出相关模件；(3)已经传动完成的接线，施工单位在改动时必须征得调试单位的同意。
1.4对电源系统的要求
一些小型机组在此方面常常有所忽略，甚至部分控制系统只有1路电源。例如，新疆红雁池第二发电厂1号机组的FSSS只有1路电源，后在调试单位的强烈要求下，厂家才对电源系统做了改进。热控控制系统对电源系统的最基本要求是必须有2路电源，且2路电源之间可以正常切换。这样，才能保证控制系统的正常运行。
二、DCS调试中的主要问题
2.1 DCS的静态调试
2.1.1 在DCS调试过程中首先要做的是DCS的受电工作。
如果受电工作做得不够仔细，可能造成模件、CPU，甚至主机的损坏。 受电前应主要注意的事项：(1)检查电源回路的绝缘；(2)系统的接地电阻是否满足要求；(3)各分路电源开关应在断开位置；(4)全部功能模件应在拔出位置；(5)必要时应对供电电源波形进行检查。
受电中应主要注意的事项：(1)受电顺序应从总电源开关，机柜电源开关，到模件和子模件逐级进行；(2)受电应逐机柜、逐系统进行，待一个机柜／系统受电测度完毕且恢复正常后，方可给下一机柜/系统受电；(3)受电过程中如遇问题发生，应立即停止受电工作，待分析查明原因，排除故障后再行恢复受电。
2.1.2 在调试过程中经常遇到烧损模件的情况。
虽然烧损模件的原因很多，但最主要的还是由于接线错误或就地一些原因导致外回路强电窜入。为防止模件烧损，应注意以下事项： (1)模件I／O通道测试前，先将模件的外部接线断开，松开模件的电源保险，再插入模件，送上电源保险。模件测试工作完成后，必须将模件推出。 (2)DCS与外接设备传动试验前，先检查端子柜与外回路的接线应正确无误，用万用表检查该设备对应模件所有背针的接地情况以及对地交、直流电压，不应有强电窜入。检查无问题后再插入模件进行试验，试验结束后将模件推出。如该模件上另一设备需要传动时重复上述工作。只有该模件上的所有设备均做过传动试验后方可将模件置于插入位置。 (3)对于未做传动或系统调试的模件，不应在插入位置。 (4)尽量不要带电插拔模件。 (5)加强安装与调试的协调工作，避免同一系统的交叉作业。
2.2 计算机死机的问题
在改造前期调研中，了解到某厂使用的E DPF -N T 系统在调试过程中，曾遇到SIE M E N STX P 系统中的AP 死机问题。
(1) 在调试过程中做了大量修改，使得AP 内积存了大量垃圾；
(2) 某些功能区分配不合理，计算机负荷过重。因此，在机组动态试运中应尽可能不对组态进行修改，如确需修改，修改组态要有记录。另外，由于T X P 系统在运行过程中会自动生成一些垃圾文件，因此要求系统维护人员对系统定时进行清理。
2.3电磁干扰问题
在调试过程中，发现DCS端子柜公共端有电压被抬高的现象：除去正常工作电压外，仍有50～80 V交流感应电压，致使部分设备无法正常操作。调试过程中发现部分挡板反馈信号频繁跳变，两侧引风机挡板尤其明显，跳变幅度有时能达到2%，导致引风机档板频繁动作，进而导致执行机构电机过热，同时也严重影响自动控制系统的调节品质。造成上述现象的主要原因是电气信号对反馈信号的干扰。由于是老厂改造，原引风机房电缆沟只有一条，致使引风机档板反馈信号电缆与大量强电(6 000 V)电缆在同一电缆沟内，尽管已经使用了屏蔽电缆，但仍然存在干扰问题。根据实际情况，该信号为CT4模块使用，无法采用软件来消除干扰，只能通过硬件来解决，所以在反馈信号的DCS侧加装了一套滤波电路，使该问题得到解决。实践证明，电磁干扰已成为影响仪表显示、自动投入和保护正确动作的重要因素。在抗电磁干扰的诸多方法中，行之有效的措施之一是电缆严格按照强、弱电分层排放的原则进行敷设。另外，电缆的走向应尽量远离和避开热源，以免受到损坏。
2.4信号隔离
在很多现场的调试过程中，发现凡是就地电动调节执行机构的电动调门在指令回路中均需加装隔离器。主要原因是由于DCS中指令的电源接地直接接至大地，而电动调门的地线不接地，导致电源不匹配使得调门不能正常动作。加装隔离器后DCS的电源浮空，与就地一致。常见的有送风机动叶、引风机静叶、一次风机导叶等，均需加装隔离器。
2.5 其他常见问题
(1)汽包水位的显示问题。在很多现场都会遇到在额定工况下汽包水位在DCS的显示与电接点的显示偏差较大，达50～100mm。经过压力、温度修正的DCS中显示应该是最准确的。而电接点未经过修正且电极有可能受污染可损坏等原因造成显示不准确。
(2)PLC与DCS之间、旁路系统与DCS之间、DEH与DCS之间的通讯常常会出现中断的现象。这在现场的调试过种中要加以注意。
(3)旁路系统保护投入问题。根据多个电厂旁路系统过行经验，由于管道及支吊架系统设计以及疏水、暖通管道设计或操作不当等原因，曾多次发生当旁路快开时管道强烈振动乃至损坏事故。故许多电厂旁路快开联锁处于切除状态。例如，石嘴山发电厂1号机组旁路系统在试运过程中，由于高旁快开导致锅炉汽包产生“虚假”高水位而引发MFT。
(4)火检问题。火焰检测器的好坏，是火焰保护能否投入的关键。目前使用的火焰检测器都存在一些问题，主要是火焰检测器“偷看”或“漏看”现象严重及随燃烧工况的变化火焰检测器输出信号不稳定，导致锅炉部分主保护无法正常投入。要解决此问题，在调试过程中就要对火焰检测器不断进行调整，以求达到最理想的效果。对油火焰检测器宁可“漏看”也不允许“偷看”，即提高油火焰检测器的稳定性适当降低灵敏度，以免造成燃油未着而喷入炉膛。对煤火焰检测器宁可“偷看”也不允许“漏看”，即适当提高煤火焰检测器的灵敏度，因为投粉时炉温一般已经较高，煤粉几乎都能燃着。另外，煤火焰检测器的“偷看”显示逻辑可以稍做修改：对应给煤机运行信号和煤火焰检测器探头检测到有火信号“与”后，才在CRT上显地该煤火焰检测器检测有火，否则显示无火。
3 结束语
通过此次技术改造提高了机组运行的可靠性和经济性，提高了机组自动化水平和管控水平，降低了运行人员的劳动强度，减轻了检修人员的维护工作量。系统维护人员要根据系统配置和生产运行特点，制定科学合理的维护策略和方法，加强系统维护，对运行中出现的故障，具体问题具体分析，及时处理，确保DCS系统稳定可靠运行。
[1] DL/T 774-2004.火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程.
[2]DL/T 1083-2008.火力发电厂分散控制系统技术条件.
关键词：DCS； 故障分析； 维护
中图分类号：TP306文献标识码： A
一、DCS的安装要求
1.1 DCS对环境的要求
安装DCS设备时，安装环境对DCS的运行状况有很大的影响，因此要十分重视安装DCS设备的环境。安装DCS设备必须在其安装位置的室内装修、消防、空调等安装工作结束，环境清洁，温度、湿度适宜，必要时能投用空调的情况下才能开始，以避免因温度损伤和积尘脏污造成以后的设备运行隐患。计算机系统附近不应用较大的动力电器设备，不应在计算机室内使用较大功率的对讲机、手提电话等，即环境磁场强度应限制在计算机系统规范所允许的最小磁场强度以下。
1.2 DCS 对电源及接地的要求
DCS系统对电源的最基本要求是必须有2路电源，且2路电源之间可以正常切换。在外部电源配置方面，按国内现有的执行标准《火力发电厂设计规程》DL 5000-94的规定，设置交流不停电电源；DCS系统的接地是为了给整个系统提供一个统一的、公共的、以大地为零的基准电压参考点，以便在供电或设备出现故障时，能通过有效的接地系统承受过载电流，并迅速传至大地。此处，还可以为DCS 设备提供屏蔽，消除干扰。经验表明，在调试、试运阶段，很多热控系统的故障都是由于接地不当引起的。因此，系统需要可靠接地，接地极的位置应尽量做到与系统电气距离最短，但要远离高电压、大电流电气设备的接地点，接地系统的电阻不大于4Ω，对所采用的E DPF -N T 系统机柜不要求与基础绝缘。在接地系统中，比较容易出现的问题有：连接头未压焊，接地极电阻增大，接地极同电网断开和地线布线不合理。当供电或设备出现故障时，通过有效地接地系统承受过载电流，并迅速传至大地。还可以为DCS设备提供屏蔽、消除干扰。因此，正确的接地是保证控制能够稳定、安全运行的关键之一。DCS对接地有非常严格的要求。经验表明，在调试、试运阶段，很多热控系统的故障是由于接地不当此起的。 在接地系统中，比较容易出现的问题有：(1)连接头未压焊或焊接不牢造成虚焊；(2)螺栓连接点因震动而引起松动；(3)连接点因腐蚀引起接触不良；(4)接地极电阻增大，接地极同电网断开；(5)地线布线不合理。
1.3 对接、改线的要求
DCS的接、改线工作是实现全厂设备自动化的重要环节。为保证接、改线工作的顺利进行必须注意以下事项：(1)DCS所有外部接、改線工作均由施工单位完成，内部接、改线工作由DCS厂家完成；(2)施工单位在接、改线前应通知调试单位拔出相关模件；(3)已经传动完成的接线，施工单位在改动时必须征得调试单位的同意。
1.4对电源系统的要求
一些小型机组在此方面常常有所忽略，甚至部分控制系统只有1路电源。例如，新疆红雁池第二发电厂1号机组的FSSS只有1路电源，后在调试单位的强烈要求下，厂家才对电源系统做了改进。热控控制系统对电源系统的最基本要求是必须有2路电源，且2路电源之间可以正常切换。这样，才能保证控制系统的正常运行。
二、DCS调试中的主要问题
2.1 DCS的静态调试
2.1.1 在DCS调试过程中首先要做的是DCS的受电工作。
如果受电工作做得不够仔细，可能造成模件、CPU，甚至主机的损坏。 受电前应主要注意的事项：(1)检查电源回路的绝缘；(2)系统的接地电阻是否满足要求；(3)各分路电源开关应在断开位置；(4)全部功能模件应在拔出位置；(5)必要时应对供电电源波形进行检查。
受电中应主要注意的事项：(1)受电顺序应从总电源开关，机柜电源开关，到模件和子模件逐级进行；(2)受电应逐机柜、逐系统进行，待一个机柜／系统受电测度完毕且恢复正常后，方可给下一机柜/系统受电；(3)受电过程中如遇问题发生，应立即停止受电工作，待分析查明原因，排除故障后再行恢复受电。
2.1.2 在调试过程中经常遇到烧损模件的情况。
虽然烧损模件的原因很多，但最主要的还是由于接线错误或就地一些原因导致外回路强电窜入。为防止模件烧损，应注意以下事项： (1)模件I／O通道测试前，先将模件的外部接线断开，松开模件的电源保险，再插入模件，送上电源保险。模件测试工作完成后，必须将模件推出。 (2)DCS与外接设备传动试验前，先检查端子柜与外回路的接线应正确无误，用万用表检查该设备对应模件所有背针的接地情况以及对地交、直流电压，不应有强电窜入。检查无问题后再插入模件进行试验，试验结束后将模件推出。如该模件上另一设备需要传动时重复上述工作。只有该模件上的所有设备均做过传动试验后方可将模件置于插入位置。 (3)对于未做传动或系统调试的模件，不应在插入位置。 (4)尽量不要带电插拔模件。 (5)加强安装与调试的协调工作，避免同一系统的交叉作业。
2.2 计算机死机的问题
在改造前期调研中，了解到某厂使用的E DPF -N T 系统在调试过程中，曾遇到SIE M E N STX P 系统中的AP 死机问题。
(1) 在调试过程中做了大量修改，使得AP 内积存了大量垃圾；
(2) 某些功能区分配不合理，计算机负荷过重。因此，在机组动态试运中应尽可能不对组态进行修改，如确需修改，修改组态要有记录。另外，由于T X P 系统在运行过程中会自动生成一些垃圾文件，因此要求系统维护人员对系统定时进行清理。
2.3电磁干扰问题
在调试过程中，发现DCS端子柜公共端有电压被抬高的现象：除去正常工作电压外，仍有50～80 V交流感应电压，致使部分设备无法正常操作。调试过程中发现部分挡板反馈信号频繁跳变，两侧引风机挡板尤其明显，跳变幅度有时能达到2%，导致引风机档板频繁动作，进而导致执行机构电机过热，同时也严重影响自动控制系统的调节品质。造成上述现象的主要原因是电气信号对反馈信号的干扰。由于是老厂改造，原引风机房电缆沟只有一条，致使引风机档板反馈信号电缆与大量强电(6 000 V)电缆在同一电缆沟内，尽管已经使用了屏蔽电缆，但仍然存在干扰问题。根据实际情况，该信号为CT4模块使用，无法采用软件来消除干扰，只能通过硬件来解决，所以在反馈信号的DCS侧加装了一套滤波电路，使该问题得到解决。实践证明，电磁干扰已成为影响仪表显示、自动投入和保护正确动作的重要因素。在抗电磁干扰的诸多方法中，行之有效的措施之一是电缆严格按照强、弱电分层排放的原则进行敷设。另外，电缆的走向应尽量远离和避开热源，以免受到损坏。
2.4信号隔离
在很多现场的调试过程中，发现凡是就地电动调节执行机构的电动调门在指令回路中均需加装隔离器。主要原因是由于DCS中指令的电源接地直接接至大地，而电动调门的地线不接地，导致电源不匹配使得调门不能正常动作。加装隔离器后DCS的电源浮空，与就地一致。常见的有送风机动叶、引风机静叶、一次风机导叶等，均需加装隔离器。
2.5 其他常见问题
(1)汽包水位的显示问题。在很多现场都会遇到在额定工况下汽包水位在DCS的显示与电接点的显示偏差较大，达50～100mm。经过压力、温度修正的DCS中显示应该是最准确的。而电接点未经过修正且电极有可能受污染可损坏等原因造成显示不准确。
(2)PLC与DCS之间、旁路系统与DCS之间、DEH与DCS之间的通讯常常会出现中断的现象。这在现场的调试过种中要加以注意。
(3)旁路系统保护投入问题。根据多个电厂旁路系统过行经验，由于管道及支吊架系统设计以及疏水、暖通管道设计或操作不当等原因，曾多次发生当旁路快开时管道强烈振动乃至损坏事故。故许多电厂旁路快开联锁处于切除状态。例如，石嘴山发电厂1号机组旁路系统在试运过程中，由于高旁快开导致锅炉汽包产生“虚假”高水位而引发MFT。
(4)火检问题。火焰检测器的好坏，是火焰保护能否投入的关键。目前使用的火焰检测器都存在一些问题，主要是火焰检测器“偷看”或“漏看”现象严重及随燃烧工况的变化火焰检测器输出信号不稳定，导致锅炉部分主保护无法正常投入。要解决此问题，在调试过程中就要对火焰检测器不断进行调整，以求达到最理想的效果。对油火焰检测器宁可“漏看”也不允许“偷看”，即提高油火焰检测器的稳定性适当降低灵敏度，以免造成燃油未着而喷入炉膛。对煤火焰检测器宁可“偷看”也不允许“漏看”，即适当提高煤火焰检测器的灵敏度，因为投粉时炉温一般已经较高，煤粉几乎都能燃着。另外，煤火焰检测器的“偷看”显示逻辑可以稍做修改：对应给煤机运行信号和煤火焰检测器探头检测到有火信号“与”后，才在CRT上显地该煤火焰检测器检测有火，否则显示无火。
3 结束语
通过此次技术改造提高了机组运行的可靠性和经济性，提高了机组自动化水平和管控水平，降低了运行人员的劳动强度，减轻了检修人员的维护工作量。系统维护人员要根据系统配置和生产运行特点，制定科学合理的维护策略和方法，加强系统维护，对运行中出现的故障，具体问题具体分析，及时处理，确保DCS系统稳定可靠运行。
[1] DL/T 774-2004.火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程.
[2]DL/T 1083-2008.火力发电厂分散控制系统技术条件.