谈火电厂DCS系统的运行维护与故障处理

邸星杰　陈鹏　蔡延龙

摘要：DCS系统控制在火电厂整体生产运行中发挥着重要的作用，但在实际操作中不可避免会出现一定故障问题，从而影响系统运行质量，为此需要采取有效措施做好运行维护和故障处理。文章先简单分析了火电厂中的DCS系统，包括系统结构和系统功能特征，随后介绍了火电厂DCS系统的运行维护以及故障处理策略，包括运行问题分析、运行维护核心技术、故障处理措施，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：火电厂;DCS系统;运行维护;故障处理

Discussion on Operation Maintenance and Fault Treatment of DCS System in Thermal Power Plant

DI Xingjie CHEN Peng CAI Yanlong

（Hydropower Plant of PetroChina Yumen Oilfield Company， Jiuquan， Gansu Province， 735200 China）

Abstract： DCS system control plays an important role in the overall production and operation of thermal power plant， but there will inevitably be some fault problems in practical operation， which will affect the operation quality of the system. Therefore， effective measures should be taken to do a good job of operation maintenance and fault handling. This paper briefly analyzes the DCS system in thermal power plant， including system structure and system function characteristics， and then introduces the operation and maintenance of DCS system in thermal power plant and thermal power plant， including operation problem analysis， operation and maintenance core technology， fault handling measures， hoping to provide effective reference for relevant people.

Key Words：Thermal power plant; DCS system; Operation and maintenance; Fault handling

0引言

火电厂是当下社会发展的重要动力支持，关系到整个社会生产、生活的正常发展，随着时代发展和科技进步，DCS系统控制技术逐渐应用到火电厂的日常生产运行当中，并发挥着重要作用，关系到火电厂的稳定运行。但在实践运行中也容易出现各种故障问题，为此需要采取有效措施进行科学处理，降低故障问题影响，保障系统稳定运行，提升火电厂经济效益^[1]。

1火电厂DCS系统分析

1.1系统结构

DCS系统普遍用于工厂和生产运行过程的计算机控制系统，整个系统中设置有自主控制器，通过中央操作人员进行合理控制监督。这一点和集中式控制器为基础的非分布式控制系统正好相反，中央控制室以及中央计算机中离散控制器属于DCS系统核心。DCS系统主要结构如下：第一是零级结构，涵盖现场各种设备，比如温度传感器和流量传感器，同时还有控制阀这一最终控制元件。第二是一级结构，涵盖工业化输送I/O模块以及分布式处理装置。第三是两级结构，涵盖监控计算机，可以在系统处理器节点采集相关信息，随后由操作员对控制屏幕进行统一操控。第四是三级结构，属于生产控制级别，不会对过程进行直接控制，更为关注监控目标和监控生产。第四是四级结构，属于生产调度级别。

1.2系统功能特征

处理器节点以及图形呈现主要借助工业标准网络进行连接，于多种路由中实施双冗余布线，从而进一步扩大网络整体可靠性。该种分布式拓扑能够通过设置处理器以及I/O模块来减少现场布线数量。处理器在输入模块中对具体信息进行接收，实施信息处理，随后通过输出模块发送具体信号通知，对具体动作进行合理控制^[2]。DCS系统属于集散控制系统，是通过过程监控机以及过程控制机共同构成的将通信网络作为基础连接纽带的计算机多级操作系统。其基础理念为分级管理、集中操作、分散控制、组态方便、配置灵活。同时DCS系统还拥有良好的可靠性、控制额能力以及扩展性、可维修，系统内相关设备具体可以分成四种层次，分别是管理层、操作监控层、过程控制层以及现场层。

现场层设备通常处于被控生产周围，包括电动门、执行器、各种传感器、变送器等，其能够将设备运行中所形成的物理量包括振动、液位、流量、压力以及温度等顺利转化成数字信号或电信号，并将其传输到数据采集站或过程控制站当中，此外，还能够顺利将过程控制站所传输控制量进一步转化为机械位移，引导调节机构，加强生产过程控制。过程控制层可以分为数据采集站以及过程控制站两部分构成。其中过程控制站内现场接收设备，像是变送器和传感器所纯属的信号数据根据相应的控制策略，能够准确计算出控制量，并传达到现场层执行器内。过程控制能夠同时实现逻辑控制、顺利控制以及连续控制等功能。操作监控层涵盖工程师站以及设备操作站。而操作站也是集散控制系统和操作人员之间的信息交互接口设备，能够合理打印出各种画面、曲线和报表^[3]。

2火电厂DCS系统运行维护与故障处理策略

2.1运行问题分析

DCS系统具体运行问题主要包括以下几点：第一是硬件故障，该种故障类型同时也属于过程控制层中的运行故障，通常是DCS系统以及I/O模块损伤所形成的故障问题。该种故障问题属于局部性的，较为明显，而问题形成原因主要是运行应用时间过长、应用操作不合理以及模块内部相关元件出现老化现象所形成的。假如模块运行环境不良，出现温度过高、湿度过大以及灰尘超标等问题，将会导致模块应用寿命的进一步缩减。

第二是软件故障。该种故障问题普遍是软件自身错误导致的。通常诞生于DCS系统调试运行阶段，由于相关应用软件的工作量较大，程序复杂，所以无法有效避免软件应用中的各种错误问题，为此于DCS系统调试运行中需要确保运行人员以及热工人员能够坚持认真、仔細、负责的态度，能够第一时间发现DCS系统运行问题，并辅助调试人员顺利解决相关问题。该种问题很少在DCS系统稳定运行中发现^[4]。

第三是人为故障问题。在人工操作中存在各种形式的失误原因，比如部分维护人员的监护管理不足、专业水平不足以及操作错误等问题影响，或没有对事故问题进行准确预测、存在管理漏洞等。于实际操作中，还会产生DCS系统功能无法正常应用的现象，主要是由操作人员操作不当以及不熟练所形成的。为此，DCS系统相关生产厂家应该为相关运维人员提供有效的参考操作手册，如果是初次应用DCS系统，还需要在经过系统的操作培训后，才能正式上岗操作^[5]。

2.2运行维护核心技术

火电厂内的DCS系统随着科技发展，逐渐从原本的基础硬件业务服务模式朝着软件为基础的增值服务方向发展，当下正处于一种过渡发展阶段。火电厂相关DCS系统发展具体分为以下几种新型技术，分别是控件嵌入WEB服务器、移动界面、数据历史记录、远程传输、无线系统与协议等，工厂级别中的DCS系统越加集中化，拥有良好的远程设备登录能力。促进操作人员能够从设备级以及企业级层面于厂外和厂内实施合理控制，因为远程访问技术和无线通信技术支持下实现的全面互连。在无线协议不断完善和发展条件下，DCS系统逐渐融入了无线通信。而嵌入式服务器也被应用到DCS系统内，能够提供移动网络访问服务。

针对DCS系统中的过程控制站，需要合理创建定期检查制度，准确判断机柜内风扇是否维持正常运行以及电源的稳定运行，功能灯以及冗余CPU主从关系是否正确，通讯状态是否良好等。特别是在炎热夏季，应该保障空调运行状态，实时观察控制室内温度环境。联系现实生产状况针对电源实施定期逆变试验，对蓄力电池出力状况进行全面观察，对蓄电池进行定期更换。针对过程控制柜进行定期清灰处理，借助吸尘器及时清扫柜内积灰，促进CPU以及相关模块的有效散热。选择适合型号开关量输入保险管进行替换，避免出现以大换小问题出现。针对各种热工仪表进行检修拆线或变送器更换中，需要拉开控制柜内保险栓，随后才能实施现场检修^[6]。

2.3故障处理策略

对于各种故障问题需要率先确认属于DCS系统故障还是现场设备仪表故障，如果属于现场一次仪表故障问题，则应该对现场仪表进行全面修复，如果属于DCS系统故障，则应该准确判断是属于软件故障或硬件故障。如果是硬件故障，还需要准确发现其中的硬件部位，并及时替换模块，借助DCS系统自主诊断功能分析判断故障位置和原因。如果属于软件故障，可以进行重新启动，观察是否恢复正常，或对系统软件进行重新装载并启动。如果属于应用软件故障，则需要对相关程序、组态对应参数进行观察，准确发现其中故障原因。

针对监控画面相关数据信息进行核查，发现以下问题，证明系统产生运行故障，需要第一时间通知专业维修人员进行科学处理，除此之外相关操作工人还可以前往工作现场实施有效处理：第一，其中几种变化较为频繁的数据呈现为长时间不变状态，同时所有数据或部分数据都没有变动。第二是控制分组画面内，无法实施自动和手动切换，或在人工输入相关数据信息后，通过再次确认，发现重新恢复到原有数据状态，无法进行有效修改。第三是在趋势图画面内，数个趋势都存在较大波动或呈现为直线不变状态^[7]。

准确判断相关波动数据是否属于工艺相关参数，如果是相关参数，需要立刻通知专门的微机人员以及仪表人员进行全面检查，分析其中的部分调节系统波动是否引发其中某些参数变化，除此之外，还可以将其中的调节系统转化为手动状态，在需要的条件下还可以深入工作现场实施有效的调节处理。

对操作站发展状况进行全面查询，如果操作站停止正常运行，同时监控数据始终没有任何变化，系统调试失效，需要率先对系统相关报警提示进行认真检查，判断其是否存在闪灯现象，如果是闪红灯，证明出现故障。随后可以配合辅助拓扑结构，针对各个工作站实施全面排查分析，如果发现仅有此操作站产生运行故障，则需要及时检修处理。如果发现别的操作站同样出现相同故障，需要对线路进行合理检查，随后针对设备实施维修检查。注意对控制站中的全部断电状况进行合理控制，将全部控制设备分成两路信号运行，分别是不间断电源系统以及电网，为此控制设备产生突然断电的可能性较低，但同样需要做好相关故障防范工作。假如监控台中两个红色报警灯全部闪烁，则证明设备断电，该种条件下需要立刻将线路断开连接，针对线路运行状态实施全面检查，并联系设备和线路运行状况进行系统分析。

3结语

综上所述，DCS系统在火电厂中是检测整个系统运行效能和运行效率的重要环节，借助DCS系统中的各种画面信息以及参考数据，能够针对火电厂内各种机组实施全面维护检查，准确把握相关设备运行状态。假如DCS系统产生故障问题，便会导致机组出现异常停运问题，影响系统正常供电，针对该种现象，需要针对DCS系统做好故障预防以及运行维护工作。

参考文献

[1]于剑，余彪.火电厂DCS系统改造项目的过程管理及经验[J].安徽电力，2019，36（03）：49-51.

[2]李东峰，陈宝林.火力发电厂DCS系统运行现状及相关测试优化措施分析[J].电工技术，2019（02）：52-54.

[3]刘婧艳. 火力发电厂烟气脱硫控制系统应用DCS的实践与探索[D].西安理工大学，2018.

[4]陈文静.DCS在火力发电厂烟气脱硫控制系统中的实践应用与探索[J].自动化应用，2019（08）：68-69.

[5]刘涛. 火电厂烟气减排监控系统设计及DCS实现[D].青岛大学，2019.

[6]陈鹏.火电厂DCS性能考核试验与可靠性分析[J].石化技术，2020，27（02）：328-329.

[7]殷积东.IDCB智能网络前端在火电厂工业供汽中的应用[J].数字技术与应用，2020，38（02）：43+45.