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DCS故障分析及技术措施

信息时间:2011-11-27 信息来源:西部工控网

     一、概述

      镇海电厂#3-#6215MW机组从1998年开始进行自动化改造,选用国产的DCS系统,2007年起各台机组陆续进行升级改造,目前已完成三台机组的升级工作。镇海电厂DCS的网络结构由上到下分为监控网络、系统网络和控制网络三个层次,如图1所示。其中监控网络中的工程师站、操作员站。高级计算站等和系统网络中的现场控制站。

      通过系统服务器实现互连;控制网络由ProfiBus-DP构成,实现现场控制站与过程I/O单元的通讯。该系统可由多组服务器组成,由此可将系统划分为多个域。镇海电厂215MW机组的DCS均划分为两个域,即主机域和辅机域。每个域由独立的服务器、系统网络和多个现场控制站组成,域内的数据单独组态和管理,完成相对独立的采集和控制功能;两个域共享监控网络和工程师站,操作员站等则通过域名登录到不同的域进行操作。

      镇海电厂DCS系统在升级改造前故障率相对较高,经过对历年来故障统计的分析,主要故障有主控制器故障、I/O模件故障、服务器故障、控制网络故障和其它因素等引起,以2006年度为例,#3-#6机组共发生DCS相关故障39起,其中主控制器故障13起,模件故障8起,占故障总数的53.8%,因此控制系统故障是热工系统故障的主要因素,其分类统计情况,如图2所示。

    二、DCS故障现象及其分析

      根据上述DCS系统所发生的主要故障发生类型,下面对镇海电厂近年来应用DCS过程中比较典型的软、硬件故障进行分析。

      2.1主控制器故障

      主控制器故障在镇海电厂DCS故障中占有较大比例,而且引起主控制器故障的原因也各不相同,部分故障在单纯复位或重新启动后能够恢复正常,部分故障则对机组运行产生了严重影响。

      (l)异常控制器不能自动切换

      2009年8月31日,现场检查时发现#5机#11 I/O站和#26 I/O站主控器故障,均为A主控故障灯闪亮,双机冗余通讯灯不亮,B主控备用。从工程师站上查看,主控制器显示A主控为主,B主控备用,状态显示正常;查阅DCS历史记录,无相关故障记录;相关I/O站内各参数采集、控制设备动作均正常。经分析,认为主控制器当前仍正常运行,但双机冗余的同步性存在问题,如果这时发生主控切换将会出现较大扰动。而在这之前异常控制器不能冗余切换故障已发生过多次,如#3炉DCS系统曾发生一次风压自动调节偏差大于36OPa时,运行人员手动干预操作送风机勺管调节执行机构无效,急忙至就地进行手操。热工通过工程师站,检查对应的#12 I/O站,发现A主控离线,B主控备用,在I/O站上查看A主控系统灯1和系统灯2均不亮,故障灯未亮,表明该主控已失去与系统网的数据交流,但主控未实现冗余切换。另#3炉#23 I/O站也曾发生过A主控故障离线,故障灯与双机冗余数据交换灯均不亮,主控制器未自动切换。这些故障案例表明,MACS系统主控制器冗余切换功能不完善,某种故障状态下该功能失效。

     (2)散热风扇故障导致主控制器故障

      主控制器内的散热风扇如果故障,将使主控制器故障率大大增加。自2005年以来,镇海电厂统计的因主控制器内散热风扇异产常导致的主控制器故障共计13次(这类故障的主控制器内散热风扇均有一个或几个运转不正常或完全不运转,一般在更换散热风扇后仍能恢复正常运行)。

      (3)电子室环境对主控制器的影响

      电子

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