控制设备和线间连接案例分析与预控措施研讨

殷立国

（大唐集团公司,北京 100033）

0 引言

发电厂热控系统的大量现场测量与控制设备通过电缆连接至控制系统，控制系统内的部件又通过大量接插件进行连接；一台大型机组数万个连接点，任何一个连接点接触不良，将会导致机组显示或控制出现异常，重要接点接触不良，还将导致机组跳闸，甚至损坏设备，因此热控系统设备和线间连接的可靠性，成为影响机组稳定运行因素之一[1]。因此，DL/T261规程[2]也对此提出具体要求。本文通过控制系统接线问题引起机组跳闸案例分析，结合DL/T261标准具体要求，提出相应的预防措施，供同行参考。

1 连接故障案例分析与处理

在机组实际运行中，因热控系统接线或部件松动，引起机组故障的案例却时有发生，影响了热控系统的可靠运行。为此笔者在实际工作中，收集了一些连接不良引起的案例，进行了分析总结。

1）接线松动

某机组正常运行中，给水泵转速突然下降，执行机构开度由64%关至5%左右，给水自动调节跳至手动（逻辑设计给水泵模拟量手自动操作站输出与给水泵液偶执行机构偏差，大于10%时自动跳出），给水泵最低转速至1780rpm，汽包水位低低MFT动作。经查故障原因，是因DCS输出通道加装的信号隔离器（因带负载能力与给水泵液偶执行机构不匹配）的24VDC供电电源接线松动引起失电而导致。

某机组运行中，一次风机突然跳闸引起机组RB动作，首出信号为轴承温度高。经查故障原因是风机B测温热电阻引线与信号电缆采用绞接方式（引线为多股细线，信号电缆是单芯线），在震动或外力影响下引起连接处松动，信号从正常值突变至无穷大引起（事后对连接处进行锡焊处理）。另一机组马达轴承温度热电阻引出线接在安装在风机轴座的接线箱上，没有安装弹簧垫片，直接通过螺母压紧套在4mm螺栓上，工艺上不到位。虽然检修时对重要设备接线紧固作为标准项目来实施，但由于此类安装方式本身存在缺陷，随着轴承座振动难免会造成压紧螺母松动，引起接触电阻变化，最后误发温度高信号。

2）接线错误

某#2机组出力300MW时，在无跳闸原因首出、无大屏音响报警的下，#2B汽泵跳闸，机组RB动作，#2E磨联锁跳闸，电泵自启，机组迫降负荷。检查汽泵现场紧急跳闸按钮触点前接电源地线，后接PLC且PLC后的电缆接220V电源火线，故障原因是是跳闸按钮后触点接PLC的电缆发生接地，引起METS误动跳汽泵，拆除跳闸按钮后至PLC的电缆误动现象消除。

某机组由于汽机低压缸差胀报警，热工检修人员在办好工作票，撤除低压缸差胀保护后去就地检查。在拆下延长电缆的插头时，发生高压缸差胀大跳机。在检查事故原因时，发现高、低压缸差胀的测量回路通道错接，由于测量回路接反，那么在拆下低压缸差胀延长电缆的插头时，通道故障显示满量程。虽然是低压缸差胀大，而实际动作的却是高压缸差胀大引起。

3）模件松动

某机组运行中，突然2台循环水泵出口碟阀阀位反馈信号同时至零，阀位反馈小于20%信号发出，导致2台循泵跳闸，之后运行人员手动MFT跳闸机组。经查原因是循环水泵房远程I/O柜内模件松动引起。

某燃机机组75MW时，出现“EXTRNL TRIP（L4_FB_ALM TCEA 4 RELAY CIRCUIT FDBK）”报警信号，随即机组跳闸。经查分析故障原因，是MARKV燃机遮断卡（TCEA（Z）、（X）、（Y）三卡表决不一致引起，插拔Z卡件的带状连接电缆后故障现象消失。事后热工人员对各全部带状电缆进行紧固。

4）PLC通讯接头接触不良

某机组运行正常，但备用盘硬报警窗多次出现“开式泵2A跳闸”和“主机EHC油泵2B跳闸”等信号报警，检查画面发现PLC控制器A路部分I/O柜的通讯时好时坏，检查机侧PLC控制器3A～6A的4个就地I/O柜的二路通讯时好时坏，随即机组MFT保护动作，首出原因为“汽机跳闸”。经分析，故障原因是PLC4柜内通讯母线B路接头和PLC4和5柜内自身的通讯分支接头松动引起，紧固后通讯恢复正常。

5）电源插头松动

某机组循泵正常运行中发出“#2UPS失电”报警信号后20min，对应#3、#4循泵跳闸，由于运行人员及时处理，未造成严重后果。原因经检查和分析，是#2UPS输入电源插头松动引起2UPS失电报警，UPS失电后又恢复过程中，PLC输入信号抖动误发跳闸信号引起。

某机组正常运行中，给水调门和给水旁路门同时关小，汽包水位快速下降导致MFT动作停炉。经检查，故障原因是给水调门、给水旁路门的端子板件电源插件接触不良，指令回路的24V电源时断时续引起。

6）电源系统连接处接触不良

某DCS在两个月的运行中，频繁发生控制器2M801工作状态显示故障而更换13台控制器，事后测试，大多数离线上电都能正常启动至工作状态，但检查控制器5V工作电源电压偏低较多。更换控制器间的冗余预制电缆，现场控制器更换为2M801E-D01，控制器工作电源的电压提升至5.25V后，控制器器工作恢复正常。

某机组控制系统部分I/O卡不能正常工作，测量各柜内电源底板上进模件电压，很多在5V以下（通常测量值在5.10V～5.20V之间），少数跌至4.76V左右，经查原因是电源底板至电源母线间连接电缆的多芯铜线与线鼻子之间，因铜线表面氧化接触电阻增大导致压降增加，引起电缆连接处温度升高（红外线测温计测量温度明显高于其它连接点）。机组检修中，对所有5VDC电缆铜线与线鼻子之间进行焊锡处理，电源电压恢复正常。

某机组运行中，CRT上所有模拟量控制的阀门显示坏点且运行人员无法操作。5s后机组MFT动作。检查MCS21控制柜5V电源已降至低于4.75V，电源监视卡的PFI保护动作，引起MCS系统所有控制器复位，送到FSSS的“总风量＜25%”、“汽包水位LL”和“汽包水位HH”信号的DO输出状态翻转，输出继电器的常闭点接通引发MFT。原因经查是控制柜“5V电源母排”至“系统电源总线条”的连接线连接处接触不良引起。

2 控制设备和线间连接故障预控措施

接线与部件连接松动引起机组运行异常的原因，一方面是由于环境变化造成，另一方面虽然上级监督多次强调，但引起重视程度还是不够，没有采取可靠的技术措施。DL/T261规程的故障分类中，将其归类于人员误操作故障或检修维护不当故障。为防止类似事件的发生，笔者结合规程的学习，针对此类故障提出以下预控措施建议，供同行参考。

1）确保接线工艺

单股线芯弯圈接线时弯曲方向应与螺栓紧固方向一致（顺时针方向）；多股软线芯与端子连接时，线芯应镀锡或加与芯线规格相应的接线片经规格相同的专用手动压接钳压接后连接，确保芯线与端子或绕线柱接触良好[3]，避免芯线绝缘部分压进端子排而使回路接触不良甚至开路，或因线头压接不紧造成接触电阻增加。电缆、导线不应有中间接头，必需有中间接头时接头应接触良好、牢固、不承受机械拉力并保证原有的绝缘水平；补偿导线敷设时不允许有中间接头。柜、盒内电源线、地线和公用连接线应全部环路连接可靠。每个接线端子的一侧接线以一根为宜，不得超过两根。

2）保证电缆和电线接线紧固

随着机组运行时间的延伸，原先紧固的电缆接头和接线，可能会因气候、氧化、振动等因素而引起松动。为避免此类故障的发生，除要求在基建安装调试和机组检修过程中，减少保护测量信号传输的中间连接环节，将保护信号直接进入DCS系统，采用有防松弹簧的压紧式端子排，保证电缆和电线接线紧固[4]。

3）控制设备和线间连接紧固列入机组检修项目

应按DL/T261规程要求，制定机组检修紧固热工电缆连接点和部件接插件制度，将重要系统电缆接线和通讯电缆接头紧固，接线是否规范（多股线连接处应无毛剌、电缆皮割开处的电线外皮应无损伤）通讯电缆接头紧固、电源回路及连接点的发热情况检查，列入机组检修的热工常规检修项目，将“接线正确，接触良好、牢固、美观，用手轻拉接线应无松动”，等检查工作，的要求列入质量验收内容。

4）完善DCS故障诊断功能设置。

现场难以避免因信号线受电磁干扰、接触不良、断线等影响，而使信号值瞬间变化超过设定值或超量程的现象发生，但通过DCS组态并正确设置模拟量信号的变化速率保护功能，可以避免或减少这类故障引起的保护系统误动。因此，应根据DL/T261规程要求，对参与保护与控制的缓变参数，设置信号变化速率闭锁保护，一当信号变化速率超过设定值，报警且自动闭锁保护与控制功能，信号恢复时手动复归报警信号、自动复归保护与控制功能。

5）异常信号有效监控

对于采取“三取二”逻辑和“与”逻辑判断的信号，有多次一个信号动作后保护就动作的案例发生，经查原因，是之前有一个信号报警，待信号恢复后，报警输出逻辑上采用人工恢复，因该报警输出未列入大屏报警，画面上报警又未引起运行人员注意而未及时恢复，之后再来一个信号就引起了保护动作。为避免此类事件再次发生，应将参与三取二逻辑、与逻辑的跳闸信号作为二类报警信号，采用大屏共用报警牌报警并可点入扩展查询，纳入有效的监控[5]。

6）加强人员培训

人为原因中以误操作以及试验过程中预控措施不到位有关，因此要加强对试验人员及操作人员的安全意识教育，加强对运行人员应对异常工况能力的培训[6]，这种培训不能仅限于书面上的、理论上的培训，应该结合典型事故进行。尤其是在辅机跳闸情况下，如果运行人员能够正确把握合理处置，可以避免机组跳闸事件的发生，以杜绝误操作及危险源不清、预控措施不到位情况发生。

3 结束语

机组容量的增大，对热控系统的安全可靠性提出了更高要求。但无论多么先进的设备、多么完美的设计和巧妙的控制方案，缺陷及故障总是会发生。DL/T261规程将其分为不可预防的故障（实发性故障）和可预防的故障（渐近性故障）。人们需要避免可以预防的故障的发生，如本文中接线和部件连接松动或接触不良造成的事件是可以克服的，重点是加强专业人员的素质培养和有效管理措施的落实与执行。

[1]孙长生,朱北恒,王建强,等.提高电厂热控系统可靠性技术研究[J].中国电力,2009,42(2):56-59.

[2]DL/T261火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则[S].北京:中国电力出版社,2012.

[3]孙长生,朱北恒,尹峰,等.火电厂热控系统可靠性配置与事故预控[M].北京:中国电力出版社,2010.

[4]DL/T774火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程[S].北京:中国电力出版社,2004.

[5]朱北恒,尹峰,孙耘.火电厂热控系统的容错设计[J].浙江电力,2007,5.

[6]杨明花,孙长生.浅析我省电厂热工测量中的问题与对策[J].浙江电力,2000,4.