時間：2012年6月17日 來源：網(wǎng)絡 關鍵詞：DCS 監(jiān)控設備 控制系統(tǒng)

　　前言　　上世紀九十年代初，DCS剛開始在火電廠嘗試應用時，由于DCS技術尚處于發(fā)展的初期階段，且沒有應用經(jīng)驗，因此，在配置DCS的同時，還設計了大量后備監(jiān)控設備。后來的實踐證明，DCS不僅提高了機組自動化水平，而且相比傳統(tǒng)控制設備來說也是最可靠、最安全的設備。但是，實踐同樣證明，DCS仍然不可避免會出現(xiàn)故障，而且由于DCS是一個大系統(tǒng)，將機組的眾多控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡熔合成為一個不可分割的、相互獨立性差的大系統(tǒng)，局部故障常常會演變成全局性故障，因此，配置必要的獨立于DCS的后備監(jiān)控設備仍然是國內外的共識，但是，目前的DCS后備監(jiān)控設備配置是否合理，究竟應當怎樣配置，仍然需要我們再思考和研究。　　一、DCS后備監(jiān)控設備配置的現(xiàn)狀　　上世紀九十年代中后期，DCS被火電廠廣泛應用，其控制功能范圍也日益擴大。電力規(guī)劃設計總院于1993年4月19日和1996年11月29日二次頒發(fā)的《單元機組分散控制系統(tǒng)設計若干技術問題規(guī)定》(以下簡稱《規(guī)定》)，以及后來發(fā)布的《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》(DL5000-2000)(以下簡稱《規(guī)程》)對DCS后備監(jiān)控設備配置原則和要求均做出了較詳細的規(guī)定?！兑?guī)程》要求后備監(jiān)控設備的設置應滿足“當分散控制系統(tǒng)發(fā)生全局性或重大故障時(例如分散控制系統(tǒng)電源消失、通訊中斷、全部操作員站失去功能、重要控制站失去控制和保護功能等)”應“確保機組緊急安全停機”。第一版《規(guī)定》還明確要求“當一個控制站故障時，能保證穩(wěn)定負荷下短時安全運行和安全停機”。　　根據(jù)當時的認識，具體規(guī)定如下：　　1)應設置獨立于DCS的后備操作手段　　汽輪機跳閘　　總燃料跳閘　　發(fā)電機-變壓器組跳閘　　鍋爐安全門(機械式可不裝)　　汽包事故放水門　　汽輪機真空破壞門　　真流潤滑油泵　　交流潤滑油泵　　發(fā)電機滅磁開關　　柴油機啟動　　2)順序控制系統(tǒng)和模擬量控制系統(tǒng)可不配置后備操作器　　3)機爐不宜配置常規(guī)報警裝置，必要時可按下列原則為每個單元機組設置不超過20個光字牌報警窗口?！　∧壳埃痣姀SDCS后備監(jiān)控設備基本上均按上述要求進行配置，后備儀表只配置汽包水位和爐膛火焰工業(yè)電視，而常規(guī)報警裝置大多均已不再配置?！　《CS后備監(jiān)控設備配置原則的再思考　　2.1DCS配置后備監(jiān)控設備的指導思想　　我國火電廠應用DCS的十幾年歷史中，DCS后備監(jiān)控設備的配置方案經(jīng)歷了不斷思考和演變的過程。今天，隨著實踐經(jīng)驗的增加以及電力體制改革提出的新要求，在研究DCS后備監(jiān)控設備的配置時，有下面兩個問題需要我們重新思考：　　1)目前的后備監(jiān)控設備配置在DCS局部故障維持短時穩(wěn)定負荷下運行和全局性或重大故障而緊急停機的過程中是否能夠真正做到是安全的遺憾的是，系統(tǒng)分析和實踐無法給我們以肯定無誤的回答?！　‘擠CS發(fā)生全局性或重大故障時，目前機組配置的后備操作設備為我們提供了發(fā)出停機、停爐，啟動交、流潤滑油泵，打開真空破壞門等指令的手段，但是，停機、停爐是一個復雜的過程，需要進行一系列操作，這將全部依賴獨立于DCS的保護和聯(lián)鎖回路去自動執(zhí)行。任何一個熟悉運行的人都很清楚，其中有相當一部分操作如果沒有被正確執(zhí)行將不能保證停機過程中機組的安全，例如：發(fā)出停爐指令后一臺磨煤機沒有停止運行、給水閥門或減溫水閥門沒有關閉，發(fā)出停機指令后主汽門或調速汽門沒有關閉，抽汽逆止門沒有關閉，潤滑油泵不能正常供油等這都將嚴重危及機組安全。事故調查也證明，保護和聯(lián)鎖拒動的現(xiàn)象也不是完全罕見的?！　‘擠CS發(fā)生局部故障時，例如，一對冗余的給水控制器、汽溫控制器或爐膛負壓控制器故障，如果我們仍想維持短時運行，那么目前的DCS控制器配置以及后備監(jiān)控設備配置是否能滿足要求呢答案也是否定的?！　【C上所述，按當今DCS及其后備監(jiān)控設備配置的情況下，當DCS故障維持短時運行或緊急停機的過程中，均是在對機組主要安全操作和狀態(tài)完全失去監(jiān)控的情況下進行的，是否安全，聽天由命!　　2)減少非計劃停運事故的要求對DCS及其后備監(jiān)控設備配置的影響隨著電力體制改革深化和廠網(wǎng)分開的實施，電力企業(yè)競爭日益加劇，各發(fā)電集團日益要求在確保機組安全的前提下，盡最大可能減少非計劃停運(啟動)造成的損失。而從部分范圍的事故統(tǒng)計來看，由于DCS故障導致機組非計劃停運大約平均每臺機組2～4年發(fā)生一次，因此，減少由于DCS故障導致機組非計劃停運次數(shù)成為當前一個新的迫切需求?！　×钊藫牡氖?，在日益強化考核的壓力下，有些電廠當DCS故障時，為了減少非計劃停機，在完全失去安全監(jiān)控的情況維持運行和發(fā)電，顯然這樣做潛伏著發(fā)生重大人身、設備事故的隱患。為了解決新形勢下出現(xiàn)的這個課題，既要減少非計劃停機，又要確保安全，這也要求我們重新思考DCS及其后備監(jiān)控設備如何配置的問題。　　2.2DCS后備監(jiān)控設備配置的原則　　根據(jù)我們的研究，DCS后備監(jiān)控設備的配置原則應規(guī)定如下：　　1)當DCS總電源消失時，憑借后備監(jiān)視和報警設備，通過硬接線回路，確保機組安全停止運行?！　?)當DCS操作員站顯示器出現(xiàn)“黑屏”或“死機”現(xiàn)象時，憑借后備監(jiān)視和報警設備判別控制器工作狀況，當判斷控制器工作不正?；驘o法判別其工作正常與否時，運行人員可以通過后備操作設備，憑借后備監(jiān)視和報警設備，通過硬接線回路，確保機組安全停止運行?！　?)當DCS操作員站顯示器出現(xiàn)“黑屏”或“死機”現(xiàn)象時，憑借后備監(jiān)視和報警設備明確斷定涉及安全的主要控制器工作正常時，運行人員可借助后備監(jiān)控設備能安全的維持機組在穩(wěn)定負荷下短時運行，以提供迅速修復這類局部故障的機會，減少機組非計劃停運所造成的重大損失。　　4)當DCS的任何一對冗余的控制器(DEH控制器除外)故障時，通過該控制器中的重要安全信號在其它控制器中的備份配置，以及必要的后備監(jiān)控設備能安全的維持機組在穩(wěn)定負荷下短時運行，以提供迅速修復這類局部故障的機會，減少機組非計劃停運造成的重大損失。　　新的DCS后備監(jiān)控設備配置原則與過去的相比有如下特點：　　1)提高可操作性根據(jù)過去規(guī)定，當DCS發(fā)生全局性或重大故障時應確保機組緊急安全停機，那么全局性或重大故障如何判別呢除DCS電源消失和重要控制站失去功能較易判別外，其它故障的現(xiàn)象均表現(xiàn)為操作員站顯示器出現(xiàn)“黑屏”或“死機”，此時，有可能僅僅是操作員站、服務器或通訊故障引起，也可能同時伴有控制站一起故障，而前者和后者的事故處理方式顯然可以是不同的。因此，新的配置原則從操作員站出現(xiàn)“黑屏”或“死機”現(xiàn)象出發(fā)，提出判別DCS故障范圍的要求，使設計和運行可操作性大大提高?！　?)減少DCS故障非計劃停運的次數(shù)新的后備監(jiān)控設備配置原則規(guī)定，當操作員站全部出現(xiàn)“黑屏”或“死機”而判別涉及安全的主要控制器工作正常，或者DCS的任何一對冗余控制器(DEH控制器除外)故障時，應確保維持機組在穩(wěn)定負荷下短時安全運行?！　∪?、DCS后備監(jiān)控設備的具體配置意見　　根據(jù)作者提出的新的DCS后備監(jiān)控設置配置原則，其具體配置要求如下：　　3.1后備監(jiān)視儀表　　1)鍋爐汽包電接點水位表(必須選用經(jīng)實踐證明安全可靠，全程測量準確)2)鍋爐爐膛火焰工業(yè)電視3)凝汽器真空表4)汽機轉速表5)發(fā)電機功率表　　與過去規(guī)定相比，主要修改是：　　1)汽包水位工業(yè)電視和電接點水位表均需電源供電，但從可靠性和準確性看，現(xiàn)代電接點水位表要更好些。2)增加了凝汽器真空表，目的是緊急停機時監(jiān)視破壞真空情況。3)增加了汽機轉速表，因為它是非常重要、且快速變化的安全參數(shù)，當DCS故障停機過程中必須監(jiān)視，以便異常時及時采取應急措施。4)增加了發(fā)電機功率表，因為它是機組重要儀表，平時可讓運行人員一目了然，當DCS局部故障維持短時穩(wěn)定運行時，也是一個重要監(jiān)視參數(shù)?！　?.2后備操作設備　　后備操作設備是確保DCS故障、廠用電源消失等嚴重事故情況安全停機的重要手段，至少應包括下列設備：　　1)鍋爐停爐(MFT)　2)汽機跳閘　3)發(fā)電機解列　4)鍋爐安全門(機械式除外)　5)汽包事故放水門　6)凝汽器真空破壞門　7)交流潤滑油泵　8)直流潤滑油泵　9)發(fā)電機滅磁　10)柴油機起動　　為了確保安全，后備操作還必須滿足下列要求：　　1)后備操作設備的輸出控制接點應有兩個或以上常開接點冗余(根據(jù)被控回路情況而定)，以防操作時拒動或誤動。輸出直接引入執(zhí)行部分的繼電器邏輯回路或被控設備的單個強電控制回路。2)機組跳閘操作還應設置確認按鈕。　　3.3后備報警裝置　　根據(jù)前面論述，為了確保DCS故障時維持機組穩(wěn)定負荷下短時運行或緊急停機過程中安全，必須監(jiān)視一些重要安全參數(shù)是否在安全范圍內，主要跳閘或聯(lián)鎖保護是否正確動作，但是，由于裝設過多后備儀表和后備操作設備問題較多，因此，適當增加后備報警裝置，用較小代價換取機組的安全就是最好的選擇了。因此，我們建議單元機組必須按下列原則配置足夠數(shù)量的報警信號：　　1)主要安全參數(shù)達到Ⅱ值和Ⅲ值。2)主要電源和氣源消失。3)機組跳閘和主要保護聯(lián)鎖動作。　　四、結束語　　DCS后備監(jiān)控設備經(jīng)歷著從很多到很少的演變，現(xiàn)在又否定之否定，提出適當再增加DCS后備監(jiān)控設備。只要大家看一下《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》就會發(fā)現(xiàn)，當時對DCS后備監(jiān)控設備配置的規(guī)定是針對DCS恐懼癥背景下提出的，因此，通篇都是“宜只配以極少量確保停機安全的操作設備”，順序控制系統(tǒng)和模擬量控制系統(tǒng)“可不配置后備操作器”，“機爐不宜配置常規(guī)光字牌報警裝置，必要時可設置不超過20個光字牌報警窗口”等等。當前，我們的出發(fā)點已經(jīng)完全不同，我們著眼于安全，而對DCS的認識雖然早已不再恐懼，但也不能盲目樂觀。因此，通篇都是“必須配置”“足夠數(shù)量”的語氣。我們認為，為了安全不必斤斤計較于適當付出的一些小小代價。