电厂DCS失电故障原因分析及其应对措施

2014-12-12胡福平

中国科技纵横 2014年13期

关键词：模件汽轮机电厂

胡福平

(中国能源建设集团广东省电力第一工程局,广东广州 510735)

电厂DCS失电故障原因分析及其应对措施

胡福平

(中国能源建设集团广东省电力第一工程局,广东广州 510735)

目前状况下,我国经济发展迅速,在这一大环境之下各行各业都取得了一定程度的发展。就电力行业而言,近年来不断对新技术、新工艺进行有效的创新与引进,也取得了一定的成绩。其中DCS便具有一定的典型性,通过对DCS进行一定程度上的使用,可以对电厂生产管理水平的提升进行有效实现。但与此同时,它也对电厂机组运行的安全性造成了一定程度上的影响,最为常见的便是DCS故障,本文就主要结合某一发电厂,针对DCS失电故障原因分析及其应对措施进行研究与分析。

DCS 供电电源失电配电

1 DCS失电故障原因分析

某火力发电厂发生了DCS失电故障，我们到故障现场进行了查看，经过研究与分析，得出结论引发这一次DCS失电故障的因素主要有两个，分别是基建设计方面的因素以及对于原设计的理解失误因素。下面就针对这两个方面的原因进行简要的阐述：

我们对这一发电厂的机组进行了查看，发现部分机组DCS采用的是单个UPS对两路电源进行供电，除此之外，还存在着一些老机组中，运用2台机组的DCSUPS互为备用供电。在这种情况之下，如果其中一台机组DCS的UPS需要进行一定程度的检修，那么另外一台机组的控制电源就变成了单路供电。

在一些机组之中，一些设备的相关设备都是采用双线圈对电磁阀进行一定程度上的控制，例如抽汽逆止阀、燃油跳闸阀等设备。这样一来，如果控制系统出现了相应的失电状况，汽轮机救护存在着一定的安全隐患，主要表现为超速危险，同时在这种情况之下，锅炉也难以对燃料进行彻底的切除。除此之外，我们还发现在这一发电厂中投入了一些新的机组磨煤机油泵、空气预热器，而对于这些设备都是采用了长信号控制的方式，这样一来，一但发生了DCS失电的故障，就可能促使磨煤机油泵、空气预热器难以正常的运行，同时也可能对相关设备造成一定程度的破坏。

在一些老的机组之中，我们发现其中并不存在着相应的数字式电液控制系统功能，同时汽轮机跳闸系统所采用的是带电动作方式，而且其中并不存在着可靠的电源以及电源回路结构。在这种情况之下，如果控制系统失电，手动跳闸按钮就无法对汽轮机进行有效的控制，只有采取就地打闸的方式来对汽轮机的运行进行停止。

在部分机组之中，仍然存在着DCS及其主要控制系统与保护系统的电源监视与报警不完善的地方。图1为电厂DCS应用示意图。

2 DCS失电故障的对策分析

图1

(1)首先，在对DCS供电电源配置进行设计的过程之中，对UPS的各种电源都应该进行相应的报警系统的设置，在这一前提之下还需要保证各个电源电压信号进入到故障录波装置和DCS，这样一来，就可以对其进行合理而有效的监视。对于DCS的供电方式选择也十分重要，一般情况下，DCS应由1路UPS、1路保安电源进行供电，或2路相互独立的UPS进行供电。除此之外，还需要保证ETS、TSI以及火焰检测装置等系统能够与DCS的电源结构保持一定程度的一致性。需要注意的是，应当定期对UPS进行相应的切换试验，一般情况下，工作电源与备用电源之前的切换之间应该控制在5ms之内。

(2)其次，对于DCS内部的电源配置而言，主要存在着两种设计方式。第一种是2N方式，即每个模件柜中都存在着两个或者四个电源模件，在这其中，一般电源模件主要是由主电源进行供电，而另一半则是由副电源进行供电，同时对电源模件输出的直流电源进行相应的并联处理，并在此基础之上将其作为I/O模件、主控制器和现场设备的工作电源。第二种设计方式时2路交流进行电源互相作为备用电源的方式，即其中1路电源的主电源为这一路交流进线电源，那么在这种情况之下，当这1路进线电源失去时，就可以切换到另一路进线电源完成供电需要，而如果第一路电源恢复时，就可以切回到之间的电源进行供电。这样一来，在切换之后的两路电源分别对控制系统一半的电源模件进行供电，在这种情况之下，即使电源切换失败，也至少存在着一半的电源模件能够正常运行，并对DCS的正常运行进行一定程度上的保证。

(3)对于火焰检测装置、TSI以及热工仪表电源柜等设备而言，一般情况之下，都应该由两路不同来源的交流电源对其进行一定程度的供电，同时，也可以对经过切换之后的电源进行使用。各操作员站和工程师站应采用2路切换后的电源，或2路供电电源、切换后的电源分别为不同的操作员站供电，这样一来，即使一路电源出现的失去状况，那也会至少存在着1台操作员站可以使用。而对于DI模件的查询电压而言，一般情况下采用+48VDC电源较为适宜，这样一来，就能够对信号的抗干扰能力进行一定程度的增加。除此之外，还应该对对DCS及ETS、TSI、火焰检测装置等的任意1路电源进行监视。如果条件允许的话，还应该对DCS电源电压超限、2路电源偏差大、风扇故障以及隔离变压器超温等报警系统进行有效的设计，只有这样，才能对相关的故障及时发现并迅速采取有效措施对故障进行排除。

(4)在对操作台按钮配置进行设计的过程中，应该对2个手动停炉和停机按钮进行分别配置，同时还需要为每个按钮提供多对常开闭触点。这样一来，通过对这种指令的有效设计，只有在同时按下两个按钮的情况之下，才会发出手动停炉或者停机的指令。而在这其中，部分触点作为DI信号进入炉膛安全监控系统(FSSS)和ETS构成触发停炉、停机的软件跳闸信号，部分触点串联接入MFT跳闸继电器、ETS跳闸电磁阀(AST)的控制回路中，以便对硬件跳闸进行有效的实现。

(5)在对热工主保护系统配置进行设计的过程当中，应该尤其注意采用DCS实现MFT保护的机组，对于这类机组而言，应该为其专门配置独立的MFT跳闸继电器组，一般情况下，采用带电动作或者失电动作设计较为适宜，所设计的动作不同，处理的方式也存在着一定程度的差异。如果采用的是带电动作设计，应该对由两路不同电源构成的并联回路进行有效的使用，也就是说，任意回路动作都可以完成停炉操作。而如果采用的是失点动作设计，则之前的供电方式则又不适宜了，在这种情况之下，一般都是使用FSSS公用机柜本身提供的直流电源。

(6)对于抽汽逆止阀、疏水阀、燃油跳闸阀等建议从热工仪表电源柜中取电源，并设计为单线圈电磁阀失电动作方式。机组最好配有空气引导阀，当DCS失电引起汽轮机跳闸后，切断抽汽逆止阀和疏水阀的压缩空气，使抽汽逆止阀能够关闭，疏水阀能够打开。目前，大多机组在疏水阀后串联了1个电动阀，若该电动阀在失电时不能改变状态，则根据汽轮机防进水保护的要求，在机组正常运行中该电动阀必须打开。除此之外，在制定DCS失电故障的反事故措施方面，由于机组设备的复杂性，DCS失电的故障情况有多种，有些可能是部分失去电源，有些只是短暂失去电源(小于1s)，有些可能长时间失去电源甚至全厂失去电源。为了防止DCS失电故障处理不当而扩大事故，需要制定可靠的DCS失电故障的反事故措施，并经常预演和不断完善。