第⼀部分
1水浴式汽化器
分散控制系统(dcs)概述
DCS具有通⽤性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理⽅便、显⽰操作集中、⼈机界⾯友好、安装简单规范化、调试⽅便、运⾏安全可靠的特点，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。⽬前国内应⽤较多的的品牌主要有：
(1)国外品牌：霍尼韦尔、ABB、西屋、西门⼦、横河等；
(2)国内：国电智深、和利时、新华、浙⼤中控等。
DCS的安全、可靠与否对于保证机组的安全、稳定运⾏⾄关重要，若发⽣问题将有可能造成机组设备的严重损坏甚⾄⼈⾝安全事故。所以⾮常有必要分析DCS运⾏中出现的各类问题，采取措施提⾼⽕电⼚DCS的安全可靠性。 2
DCS在⽣产过程中的故障情况
弹性夹头每个⼚家的DCS都有其各⾃特点，因此其故障的现象分析和处理不尽相同，但归纳起来由DCS引起机组⼆类及以上障碍可划分为三⼤类：
(1)系统本⾝问题，包括设计安装缺陷、软硬件故障等。
(2)⼈为因素造成的故障，包括⼈员造成的误操作，管理制度不完善及执⾏环节落实。
(3)系统外部环境问题造成DCS故障。如环境温度过⾼、湿度过⾼或过低、粉尘、振动以及⼩动物等因素造成异常。2.1
DCS本⾝问题故障实例
气浮垫此类故障在⽣产过程中较为常见，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，与其他系统及设备接⼝存在问题等。
2.1.1 电源及接地问题
(1)某电⼚DCS电源系统采⽤的是ABB公司Symphony III型电源，但基建时仍按照II型电源的接地⽅式进⾏机柜安装，与III型电源接地技术要求差异很⼤。机组投产以来发⽣多次DCS模件故障、信号跳变、硬件烧坏的情况，疑与接地系统有关。同样，某电⼚在基建期间DCS接地⽹设计制作安装存在问题，DCS系统运⾏后所有热电阻热电偶温度测点出现周期波动。
(2)某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。可见，ups电源、控制系统接地等存在问题将给电⼚投产后DCS的安全稳定运⾏留下极⼤隐患。因此，DCS系统电源设计⼀定要有可靠的后备⼿段，负荷配置要合理并有⼀定余量；DCS的系统接地必须严格遵守制造⼚技术要求(如制造⼚⽆特殊说明应按照DLT774规定执⾏)，所有进⼊DSC系统控制信号的电缆必须采⽤质量合格的屏蔽电缆，并要同动⼒电缆分开敷设且有良好的单端接地。
2.1.2 系统配置问题
(1)浙江某电⼚DCS(T-ME/XP系统)频繁故障和死机造成机组停运事故。7、8机组(2*330MW)，从1997年2⽉试⽣产⾄5⽉，两台机组共发⽣22次DCS系统故障和死机，造成机组不正常跳闸8次。之后⼜多次发⽣操作画⾯故障(8号机组有两次发⽣全部6台操作站“⿊屏”)，严重威胁机组安全。经分析认为其D
CS系统存在以下⼏个⽅⾯的问题：
① DCS⼯程设计在性能计算软件、开关量冗余配置上存在问题。
②硬件配置不匹配(其中包括T-ME和T-XP两种系统的匹配和通信问题)。
③个别硬件设计不完善。
④进⼀步分析，关键的CS275(下层T-ME)通讯总线负荷率过⾼出现“瓶颈”问题现象。⽽欧洲T-ME/XP系统⽤户在配置合理的前提下，T-ME/XP系统使⽤情况基本良好。
(2)某电⼚在200MW机组的热控系统⾃动化改造上使⽤的DCS，由于系统配置的负荷率计算不准且为了减少投资，技术指标均接近允许极限，加之该系统有运⾏时中间虚拟I/O点量⼤的特点，所以在改造后期调试时发现个别控制器的负荷率竟超过了90%，个别软⼿操操作响应竟接近1min，根本⽆法使⽤，后经过⼤幅度调整(系统重新增加配置)，才解决了这个问题。
(3)东北某600MW机组，由于招标技术规范对I/O通道隔离性质表述不到位，因此DCS⼚家做的配置很低，结果在调试时烧损了⼤量的I/O板，后来改变了隔离⽅式和更改换了硬件，电⼚⼜花费了许多资⾦，也抵消了当初的招标价格优势。此外，电缆的质量与屏蔽问题也必须⾼度重视，重要信号及控制应使⽤计算机专⽤屏蔽电缆，许多改造⼯程正是由于电缆的问题导致电缆不得不重新敷设，影响了⼯
期。
(4)某电⼚300MW机组新华XDPS-400系统⼯程师站频繁死机，经检查发现其运⾏程序较多：多个虚拟DPU、历史数据记录、性能计算、报表等。把历史数据分配⾄别的⼈机接⼝站问题解决。
2.1.3 控制器(DPU或CPU)故障
(1)某电⼚300MW #2机组HIACS-5000CM控制系统FSSS1的CPU故障，且未将控制权交出，从CPU未能切换为主控，导致该部分系统控制设备⽆法操作(设备保持原状态⼯作)。在对主CPU执⾏在线更换步序⾄停电时，从CUP切换主控CPU，系统设备受控，更换原主控CPU后系统⼀切正常。
(2) ABB早期某时间⽣产的SYMPHONY 同⼀PCU机柜内不同控制器之间通讯出现数据不⼀致的情况，通过升级固件这⼀问题得到解决；
(3)新华控制XDPS系统早期某批次DPU曾多次出现离线、死机现象，经检查为DPU卡件个别电容问题，经升级更换卡件问题解决。
由于⽬前DCS的控制器均为冗余配置，⼤⼤减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。但是，⼀旦⼀对冗余的控制器同时死机，将直接威胁到安全⽣产，对于此类情况⼀定要采取措施切实避免。
2.1.4 DCS⽹络故障
( 1)某电⼚西屋WDPF控制系统，由于多次改造系统增加了⼤量测点和⾃动控制回路，系统负荷率⾼达70%以上，造成⽹络通讯堵塞，多次出现操作员进⾏操作、切换画⾯时间过长、画⾯⿊屏等问题。后经升级改造为OVATION系统，系统正常。
(2) 某电⼚600MW机组负荷508MW，⼯况稳定，汽轮机所有调门突然⼤幅摆动，经检查故障原因是机组运⾏时M5 控制器的转速信号短时间内由3000r/min 变成了0r/min，⼜马上恢复，调门摆动的原因也是M3和M5通讯时出现掉数据现象，导致Trip Bias(跳闸偏置)信号在机组运⾏时由0变为1，引起所有调门⼤幅摆动。对该问题采取措施：对PCU 控制总线的通讯信号进⾏多重化处理，对通讯信号增加⼀定延时，躲过通讯信号瞬间跳变；对重要的通讯信号采⽤了通讯冗余。
2.1.5 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修改，致使其模拟量测点只有在断线的情况下才认为是坏品质测点，未充分起到品质校验功能。后对所有测点品质参数进⾏了设置，提⾼了设备运⾏的可靠性。
是坏品质测点，未充分起到品质校验功能。后对所有测点品质参数进⾏了设置，提⾼了设备运⾏的可靠性。
(2) HIACS-5000CM控制系统画⾯组态时，双击grab组态⼯具后，弹出c++错误窗⼝⽆法正常使⽤。经检查发现grab.ini ⽂件被改动过，从其他机器拷贝⽂件覆盖后，⼯具恢复正常。因为grab ⾮正常退出后保留了错误的信息在grab.ini ⽂件中。
(3)某电⼚除氧器⽔位控制回路逻辑是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设置整定，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。
2.1.6 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，在机组正常运⾏的过程中该电⽓并⽹辅助接点故障出现抖动，造成汽轮机跳闸。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。
2.2
⼈为因素造成DCS故障实例
⼈为因素造成DCS的故障，在⽣产过程中也较为常见。包括⼈员造成的误操作，管理制度不完善及未按规程规定执⾏⼯作步骤等。
2.2.1 未按规程规定执⾏⼯作步骤
(1)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系统的DPU备品。在更换DPU后，只将#32主控DPU拷贝⾄#12副控未写电⼦磁盘，其实质只是将副控DPU的内存内容与主控保持⼀致，#12DPU电⼦磁盘内容仍为MEH⼩机控制逻辑。在系统停电吹灰后，按顺序启动#12DPU成为主控，由于其逻辑为MEH逻辑⽽⾮DEH 逻辑，造成系统通讯异常、数据频闪、画⾯显⽰不正常，⼈机接⼝站⽆法操作。在重新对#12DPU送电，拷贝#32DPU 逻辑并写盘后正常。
(2) 某电⼚HIACS-5000CM控制系统，循环⽔泵房远程I/O卡件更换，未执⾏在线更换操作步骤，其卡件未能激活进⼊⼯作状态，导致现场设备状态与DCS画⾯不符，设备⽆法控制。执⾏在线更换步序后，系统正常。
2.2.2 ⼈员误操作
(1)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闸，锅炉MFT。
半焊板式换热器
(2)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。
2.2.3 管理制度不完善
(1)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操作员站在升级打补丁后，未进⾏备份。该操作员站硬盘出现故障在进⾏系统恢复后，由于其软件版本较低，导致与⽹络通讯不正常，数据不刷新。布袋弹
电价查询
(2)某电⼚操作员站管理不严，其放置于集控室的主机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。
2.3
外部环境因素造成DCS故障实例
外部环境因素造成DCS故障的数量相⽐于前两类问题⽽⾔相对较少，但在实际⽣产过程中也时有发⽣。
(1) 某电⼚电⼦设备间风道⼝正处于DPU机柜上⽅，由于设计和其他原因，机组运⾏中消防⽔通过风道流⼊DCS机柜，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，由于底部封堵不严，造成冬季⽼⿏窜⼊，在机柜上部温度较⾼处构筑巢⽳，最终造成远程IO脱双⽹。
(3) 某电⼚电⼦设备间的封闭性较差，卡件、DPU积灰较为严重，曾多次出现故障。在采取完善电⼦间封闭、加装空调等措施后卡件、DPU等故障基本杜绝。
通过以上诸多故障实例，我们不难看出，降低DCS系统的故障⼏率，必须做好分散控制系统从选型设计到运⾏、维护的全⽅位⼯作。
3
DCS故障防范及维护措施
3.1
DCS的选型设计调试
3.1.1
⽆论新建机组还是升级改造的DCS，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。通讯总线负荷率设计必须控制在合理的范围内，控制器的负荷率要尽可能均衡，要避免因涉及规模⼤⽽资⾦不⾜所带来的、影响系统安全运⾏的“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。⼀是要强调电源设计的负荷率；⼆是要强调电源的冗余配置⽅式，同时⼀定要保证两路电源的独⽴性。
3.1.4
要注重DCS系统接⼝的可靠性措施。强调重要接⼝的冗余度和接⼝⽅式的选择，主要是注意可靠性和实时性。
3.1.5
对于DCS系统接地⼀定按⼚家要求执⾏，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、⾃诊断和⾃恢复能⼒，I/O通道应强调隔离措施。电缆的质量与屏蔽问题也必须⾼度重视，重要信号及控制应使⽤计算机专⽤屏蔽电缆。
3.1.6
要充分考虑主辅设备的可控性，要根据设备的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分开的单独操作回路。同时，不能盲⽬地追求⼈机界⾯的“简洁化”，系统配置还应以满⾜安全⽣产为第⼀位。特殊有关安全的紧急⼲预性操作不能完全建⽴在DCS完好的基础上。
3.1.7
对涉及机组安全的执⾏机构、阀门等外围设备，在设计与配置时，要保证这些关键设备在失电、失⽓、失信号或DCS系统失灵的情况下，能够向安全⽅向动作或保持原位。
3.1.8
对于保护系统，应采⽤多重化信号摄取法，并合理使⽤闭锁条件，使信号回路具有逻辑判断能⼒。
3.1.9
在调试期间按照调试⼤纲和具体办法，对所有逻辑、回路、⼯况进⾏测试。
3.2
DCS运⾏、启停维护
3.2.1 做好维护准备⼯作
做好DCS系统的维护⼯作，主要包括：
(1)维护⼈员应了解系统总体设计思路。熟悉DCS系统结构和功能构成，了解系统设备硬件知识，熟知各部件如控制器、IO卡件、电源等正常状态和异常状态，熟练掌握DCS组态软件。
(2)系统的备份：包括操作系统、驱动程序、引导启动盘、控制系统软件、授权盘、控制组态数据库，并控制组态数据是最新的和完整的。针对实际使⽤中的光盘容易磨损的缺点，注意多做备份，并采⽤移动硬盘、U盘、硬盘等备份形式确保各软件的保存。
(3) 硬件储备：对易损、使⽤周期短的部件和关键部件如键盘⿏标、I/O模块、电源、通讯卡等都应根据实际情况作适量的备份，保证各类型卡件、模块备品不少于1个，并按照制造⼚要求存放，如有条件应对备品进⾏校验，切实掌握备品卡件模块状态。
(4) 整理各类产品的售后服务范围、时间表，形成⼀份硬件⽣产⼚家、系统设计单位技术⽀持⼈员通信录，充分利⽤DCS供货商和系统设计单位技术⽀持。
3.2.2 ⽇常维护
系统的⽇常维护是DCS系统稳定⾼效运⾏的基础，主要的维护⼯作有以下⼏点：
(1)根据25项反措要求、DL/T774检修维护规程等制度⽂件规定，完善DCS系统管理制度。
(2)保证电⼦设备间的良好封闭，防⽌⼩动物窜⼊，减⼩粉尘对元件运⾏及散热产⽣的不良影响，保证温度、湿度符合制造⼚规定，避免由于温度、湿度急剧变化导致在系统设备上的凝露。可考虑将DCS电⼦间的环境温度信号引⼊CRT 中，并有报警。
(3)每天检查系统各机柜风扇是否⼯作正常，风道有⽆阻塞，以确保系统各设备能长期可靠地运⾏。
(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)电⼦设备间禁⽌使⽤⽆线通讯⼯具，避免电磁场对系统的⼲扰，避免移动运⾏中的操作站、显⽰器等，避免拉动或碰伤设备连接电缆和通讯电缆等。
(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。严禁使⽤⾮正版软件和安装与系统⽆关软件，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，实时监控⼯作是否正常。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上电，避免出现异常难于分析。上电后，通信接头不能与机柜等导电体相碰，互为冗余的通信线、通信接头不能碰在⼀起，以
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