DCS系統(tǒng)存在問題分析和處理措施

　北侖發(fā)電廠二期3×600MW亞臨界燃煤機組，儀控設(shè)備采用美國Bailey公司生產(chǎn)的INFI-90系統(tǒng)。3臺機組分別于2000年7月8日、7月28日和9月28日通過168小時滿負荷試運行移交商業(yè)運行。在二期INFI-90控制系統(tǒng)中，包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）、程序控制系統(tǒng)（SCS）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、汽機防進水系統(tǒng)（TWIP）。這些功能都是由多功能處理卡MFP03和相應(yīng)的I/O子模件來實現(xiàn)的。所有的多功能處理器MFP03均采用1:1冗余配置。 　人機接口設(shè)備采用BAILEY公司OIS43，每臺機組配有8個單獨節(jié)點（NODE），以增加運行安全可靠性。
　 以下是對二期DCS系統(tǒng)存在問題的分析和處理措施的總結(jié)。
1、過程控制單元（PCU）電源系統(tǒng)故障分析處理
　 INFI-90系統(tǒng)PCU柜內(nèi)使用的是模件化電源系統(tǒng)MPSII，采用2N供電方式，一路是UPS供電，另一路是廠保安電源。任何一路電源的故障都不會影響到控制柜內(nèi)模件正常工作。常見PCU柜電源系統(tǒng)故障情況如下：
　 電源系統(tǒng)卡件有三種：系統(tǒng)電源卡IPSYS01、現(xiàn)場電源模件IPFLD125和電源監(jiān)視模件IPMON01。IPSYS01系統(tǒng)電源卡主要提供5V、15V、-15VDC系統(tǒng)電壓和25.5VDC I/O電壓。該種卡件的損壞率較高， 5V、15V、-15VDC 25.5VDC的LED狀態(tài)指示燈“變紅”故障，須更換損壞卡件才能消除電源卡故障。也有5V、15V、-15VDC 25.5VDC的LED狀態(tài)指示燈“綠閃”情況出現(xiàn)。主要原因是IPSYS01卡件的直流轉(zhuǎn)換過電流引起，現(xiàn)場信號瞬間接地或I/O卡件內(nèi)短路引起5V、15V、-15VDC 25.5VDC電源過流，使電源卡損壞。處理時先將新IPSYS01電源卡插入PCU柜相應(yīng)電源槽內(nèi)，依次拔出原PCU柜中的IPSYS01電源卡，觀察“綠閃”IPSYS01電源卡上的指示燈消失，且IPMON01監(jiān)視卡上所有LED燈均顯示正常，說明故障電源卡已找到，更換損壞卡件，系統(tǒng)即能恢復(fù)正常。
　 IPFLD125現(xiàn)場電源模件主要為開關(guān)量輸入信號的提供125VDC電源。該種卡件在使用中故障率較IPSYS01低，開關(guān)量端子板上都裝有0.25A的速熔熔絲，一般不會引起電源的過流現(xiàn)象。機組投運初期故障情況較少見，但隨著時間推移，電源模件老化加上廠保安電源偶爾波動，都是引起IPFLD125現(xiàn)場電源模件上的PFC燈、125VDC燈紅色故障報警的因素。
　 IPMON01電源監(jiān)視模件用于監(jiān)視整個PCU柜電源系統(tǒng)運行狀態(tài)，包括對IPSYS01及IPFLD125的工作情況、冷卻風(fēng)扇運轉(zhuǎn)情況及機箱溫度等的監(jiān)視。運行中IPMON01卡件的常見故障主要是機箱溫度高信號引起誤報警，原因是卡件內(nèi)的2個熱敏電阻比較容易損壞。另外，卡件與MMU機架之間接觸不良也往往會引起誤報警。但IPMON01電源監(jiān)視模件的PFI功能設(shè)置不當(dāng)，可能會以因PCU供電電壓瞬間波動或就地信號瞬間接地，引起PCU柜嚴重故障，甚至使機組MFT。如：2004年4月2日，5號機組正常運行負荷600MW時，硬報警盤出現(xiàn)“CCS CONTROL CARD TROUBLE”報警，隨后在運行人員來不及處理的情況下，機組即跳閘； SOE上提示 “CCS LOSS OF POWER（SOE） MFT”。事件發(fā)生的根本原因是由于PCU1 的系統(tǒng)電源瞬間電壓下降，引發(fā)監(jiān)視卡的PFI動作，導(dǎo)致PCU1的所有卡件停止工作。另一次是在停運的#3機組PCU柜做UPS和保安電源切換模擬試驗時，因IPMON01電源監(jiān)視模件故障，UPS電源無法無擾切至保安電源，造成PCU柜全部卡件失電故障。避免以上嚴重故障的措施，一是維持PCU柜供電電壓穩(wěn)定，使5V、15V、-15VDC和25.5VDC的上下波動范圍分別控制在200mV、300 Mv、1.5V以內(nèi)，二是屏蔽IPMON01電源監(jiān)視模件的電源故障中斷PFI功能。

　 PCU柜內(nèi)5VDC系統(tǒng)電源電壓不正常。電源系統(tǒng)底板上5VDC電壓測量值一般在5.10~5.20VDC之間，但進入卡件時很多柜子的電壓卻在5V以下，三號機曾有三個控制柜的電壓跌至4.76VDC左右，引起部分I/O卡不能正常工作。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電源底板與旁邊的電源母線之間的連接電纜存在較大的壓降，認為是由于電纜的多芯銅線時間一久表面氧化與線鼻子之間接觸不良引起的。處理方法是在機組大修期間對所有5VDC電纜的銅線與線鼻子之間進行焊接處理，使所有的銅線與線鼻子焊接在一起，經(jīng)檢測考驗，效果比較理想，壓降可保持在0.01~0.02VDC之間。
2、模件故障的分析處理
　 DCS控制卡件分MFP03多功能處理器模件和I/O模件及NPM/NIS通訊模件。MFP03多功能處理器模件均采用1:1冗余配置。
　 （1）常見MFP03的故障包括可恢復(fù)的模件故障和不可恢復(fù)模件損壞的硬故障
　主要有以下幾種： MFP03狀態(tài)指示燈變紅表示該MFP03故障，一般可根據(jù) MFP03面板上的指示燈故障代碼從BAILEY公司提供的手冊中查找到故障原因及處理方法。通常按MFP03面板上的復(fù)位按鈕即能恢復(fù)正常，但如果無法復(fù)位，則需進行模件初始化，仍無法恢復(fù)正常工作的MFP需更換卡件。MFP03狀態(tài)指示燈綠閃情況出現(xiàn)時有二種可能：一種為該模件處于組態(tài)方式，在操作員站OIS上或EWS上將其切至執(zhí)行方式即能恢復(fù)正常。另一種為EAROM故障引起的，PCU柜里可看到作為主模件的MFP03狀態(tài)指示燈綠閃但仍運行正常，冗余模件工作正常，此現(xiàn)象是由于MFP的CPU電池電量不足或NVRAM出錯引起，不會影響到機組的正常運行，只是不能在線組態(tài)或修改參數(shù)，故一般機組運行期間不作處理，可利用機組停機機會對MFP03狀態(tài)指示燈綠閃的卡件初始化或更換CPU電池。
?。?）控制總線和I/O擴展總線的故障
　機組停機大修過程中，發(fā)現(xiàn)#4機組PCU40柜總有一路CONTROL WAY 故障，其A路CONTROL WAY的電壓由4.3VDC下跌至2.6VDC，逐塊拔出與CONTROL WAY直接有關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)處理卡INNPM01和多功能處理卡MFP03檢查，發(fā)現(xiàn)是由PCU40 MODULE 6的MFP03故障引起，更換該卡件后正常。此類故障較隱蔽，檢查卡件面板上狀態(tài)顯示一切正常，EWS上檢查PCU40柜中的卡件也均工作正常。這要求機組在運行的情況下更換MFP03卡件時一定要慎重，最好先對卡件進行測試，測量一下MFP03在工作時CONTROL WAY的電壓值是否正常，以免引起整個PCU柜故障的嚴重后果。I/O擴展總線故障往往是由上下機架之間的扁平連接線松動引起，導(dǎo)致部分I/O模件與主模件失去通訊。如#3機組BCS系統(tǒng)同一個PCU柜里的磨煤機控制DSI02、DSO04 I/O模件CRT上紅色報警，使對應(yīng)磨煤機跳閘。有時還會出現(xiàn)I/O模件上個別點檢測不到通訊數(shù)據(jù)，但其它數(shù)據(jù)仍可以正常工作，PCU柜檢查這些I/O模件狀態(tài)正常的現(xiàn)象。為此，我們利用停機檢修機會將#3機組易松動的I/O擴展總線由扁平線式改為緊固的插槽式。
　 （3）NPM/NIS通訊模件無法無擾切換問題
　 每個PCU柜有二對互為冗余的網(wǎng)絡(luò)處理模件，當(dāng)主通訊模件故障而無法無擾切換至備用時，操作員控制站會出現(xiàn)對應(yīng)PCU柜所有參數(shù)失去，如是控制窗口則全部變白色，此時操作員不能慌張，應(yīng)立刻利用M/A硬手操站操作和監(jiān)視相關(guān)參數(shù)，儀控人員應(yīng)立刻恢復(fù)PCU柜NPM/NIS通訊模件運行。今后機組有停機檢修機會，應(yīng)盡量安排NPM/NIS通訊模件冗余切換試驗，確保萬無一失。
?。?）其它模件檢測到模件狀態(tài)壞質(zhì)量時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)邏輯，在作好安措情況下，更換卡件。若DI卡件單獨一個通道故障時，在不影響系統(tǒng)運行情況下，建議停機后更換。
3、DCS系統(tǒng)控制柜接地問題和部分模擬量信號漂移問題
　 由于INFI-90系統(tǒng)抗無線電干擾的能力比較差，BAILEY公司對所有的模擬量輸入通道加裝了隔離器，這也引發(fā)了新的問題。部分熱電偶和熱電阻通道容易引起電荷積累，使送到INFI-90系統(tǒng)的溫度信號發(fā)生漂移，而且這種漂移很不規(guī)則。曾經(jīng)有二次由于三號機的送風(fēng)機B馬達線圈溫度信號向上漂移而導(dǎo)致風(fēng)機跳閘。這些漂移信號在端子板上拆線后再重新接上往往就能恢復(fù)正常。開始時認為是端子柜接地不好或者I/O屏蔽接線不好引起，但檢查結(jié)果一切正常。通過以下幾方面整改，部分模擬量信號漂移問題得到了較好改善。
　　DCS系統(tǒng)部分TU柜的RAI01卡屏蔽接地錯誤。BAILEY專家要求RAI01卡應(yīng)為屏蔽端SH接地，而事實上DCS端子卡上許多是GROUND直接接地。
　　DCS系統(tǒng)的接地方式不符合BAILEY公司的要求。BAILEY公司要求DCS的保護接地和屏蔽接地應(yīng)該在柜內(nèi)相連后通過電源接地線連接到給DCS供電的隔離變壓器上，再通過隔離變壓器與接地網(wǎng)相連。
　　BAILEY公司的專家認為我廠部分溫度信號的就地接線存在一些問題，諸如：中間轉(zhuǎn)接柜多、熱電偶補償導(dǎo)線使用線鼻子等等。
　　供DCS柜的UPS增加了一路20KVA的隔離變壓器，用于PCU柜單獨供電。
4、操作員站（OIS）故障分析處理
　北侖電廠二期每臺機組都配備8臺OIS43，在系統(tǒng)運行過程中，OIS的故障的發(fā)生率較高，主要有：
　 4.1 OIS死機
　OIS死機現(xiàn)象經(jīng)常會發(fā)生，死機現(xiàn)象有以下幾種：
　 (1) 全部或部分控制畫面不會刷新甚至無法切換到另外的控制畫面，控制指令無法發(fā)出，但鼠標(biāo)還能正常工作。這種現(xiàn)象往往是由于CRT上控制畫面打開過多，操作過于頻繁引起的，處理方法為用鼠標(biāo)打開VMS系統(tǒng)下拉式菜單，RESET應(yīng)用程序，約7～8分鐘后系統(tǒng)一般能恢復(fù)正常。
　 (2) 全部控制畫面都不會刷新，CRT畫面凝固不動，鍵盤和鼠標(biāo)均不能正常工作。這種現(xiàn)象往往是由OIS的VMS操作系統(tǒng)故障引起的，也有硬件故障的可能。對于這種故障，只能關(guān)掉OIS電源，檢查各部分連接情況后再重新上電。如仍不能正常啟動，則需要重裝VMS操作系統(tǒng)；如果故障診斷為硬件故障，則需更換相應(yīng)的硬件。
　(3) CRT黑屏。該現(xiàn)象的出現(xiàn)有三種能：一是CRT屏幕老化故障，更換新的顯示屏后正常，另一種可能是由于VMS操作系統(tǒng)主機故障或主機的通訊接口卡件故障引起，屬硬故障，需更換相應(yīng)的硬件。第三種故障情況是由OIS電源箱內(nèi)的濾波器爆裂引起的CRT黑屏，這種故障較易判斷，因為發(fā)生時不僅使這些OIS退出運行，而且在發(fā)生故障時聲音很響，也常使電廠大UPS切至旁路，可通過更換可靠電源濾波器解決該問題。
4.2 OIS電源冗余問題
　 操作員站的電源系統(tǒng)只有UPS一路供電，不提供冗余配置，如果單臺機組UPS電壓有大的波動，將威脅所有的操作員站安全運行，使機組失去監(jiān)視手段。盡管這種情況二期機組從未出現(xiàn)過，但我們還是將三臺機組各取二臺OIS改由另外機組UPS交叉供電。
5、M/A硬手操站（IISAC01）故障分析
　M/A硬手操站是當(dāng)INFI-90系統(tǒng)出現(xiàn)故障時提供給操作員的后備控制手段，我廠二期每臺機組均配備了24個這樣的M/A硬手操站。在INFI-90系統(tǒng)的邏輯設(shè)計中，每一個M/A硬手操站在CAD圖中都有一個軟的M/A功能塊與之相對應(yīng)。通過對軟M/A功能塊內(nèi)參數(shù)的設(shè)置與硬的M/A站建立通訊，在正常情況下，軟、硬M/A站的輸出值互相跟蹤，使切換做到無擾。
　機組運行過程中M/A硬手操常出現(xiàn)以下幾種故障：
?。?）同一個MFP03下的多個手操站同時切至旁路方式
　 這種故障往往是由于與MFP03連接的IMCIS12卡件與NTMP01多功能處理器端子單元無法通訊，導(dǎo)致通過串行口RS-485連接的IMCIS02與軟M/A站之間出現(xiàn)故障引起的?，F(xiàn)象為多個手操站同時切至旁路，“PCU MODSTATUS”軟報警反復(fù)多次出現(xiàn)，引起IMMFP03/IMMPI01主/備多功能處理卡紅色報警，OIS上不能對相應(yīng)的設(shè)備進行操作，但硬手操站上能操作。處理時只要對串行線的接頭逐個進行緊固，系統(tǒng)即可恢復(fù)正常。以上故障排除后，使硬手操指令與OIS上指令相一致，系統(tǒng)切至OIS控制，確保系統(tǒng)投運正常。
　（2）單個硬手操站切至旁路
　出現(xiàn)這種故障時，首先要檢查相應(yīng)的MFP03工作是否正常，其次再檢查控制設(shè)備輸出信號是否正常。如果都正常，則把OIS上的輸出指令與手操站上輸出指令一致，再將手操站切至旁路后再恢復(fù)至自動，系統(tǒng)就能恢復(fù)正常。這種現(xiàn)象的發(fā)生往往是由于指令輸出回路曾經(jīng)斷路或發(fā)生過其它故障，使系統(tǒng)自動切至手操站控制，當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)正常后，控制方式不能自動切回引起的。

　5.3 硬手操站面板顯示模糊
　 由于手操站面板指示采用輝光顯示，一段時間運行后面板數(shù)字顯示模糊，應(yīng)定期對模糊面板進行更換。
6、其它問題的處理
?。?）INFI-90卡件對灰塵和靜電比較敏感，對環(huán)境溫度和濕度要求較高，所以電子室應(yīng)嚴格控制室溫和濕度。如果卡件上積灰較多，易引起卡件上的部分通道不能正常工作。盡量安排停機時對卡件的清灰工作，清灰過程中，應(yīng)使用絕緣墊和防靜電護腕，以防不必要的卡件損壞。
　（2）卡件的更新?lián)Q代比較快，新訂來備品雖然可以通用，但跨片設(shè)置不同，這給電廠儀控人員更換卡件帶來一定的麻煩。
　（3）機組投運以來，根據(jù)運行實際需要對二期SOE系統(tǒng)進行了整理和擴容、對例外報告量程和描述進行了清理，對軟報警的定值、報警級別進行了整理，并開通了OIS聲音報警。
　（4）控制系統(tǒng)邏輯組態(tài)在機組投運后，也根據(jù)運行要求作了許多修改，除非必須在運行中要改的邏輯進行在線修改，一般邏輯修改均安排停機后離線修改下載。
7、結(jié)束語
　 INFI-90分散型控制系統(tǒng)可以有效滿足電廠各系統(tǒng)控制的需要，通過對實際應(yīng)用中不斷暴露出的一些主要故障的分析，及時加以總結(jié)，便于今后相關(guān)儀控維護人員及時發(fā)現(xiàn)問題并作出準(zhǔn)確的判斷，采取正確的對策，可大大減輕維護人員的工作量，避免處理DCS系統(tǒng)故障時的機組誤動事件；同時在故障處理時也必須嚴格按廠家規(guī)范執(zhí)行，這樣才能保證機組長周期安全穩(wěn)定運行，使機組產(chǎn)生可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。