時(shí)間：2012年6月17日 來源：網(wǎng)絡(luò) 關(guān)鍵詞：DCS 監(jiān)控設(shè)備 控制系統(tǒng)

　　前言　　上世紀(jì)九十年代初，DCS剛開始在火電廠嘗試應(yīng)用時(shí)，由于DCS技術(shù)尚處于發(fā)展的初期階段，且沒有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，因此，在配置DCS的同時(shí)，還設(shè)計(jì)了大量后備監(jiān)控設(shè)備。后來的實(shí)踐證明，DCS不僅提高了機(jī)組自動(dòng)化水平，而且相比傳統(tǒng)控制設(shè)備來說也是最可靠、最安全的設(shè)備。但是，實(shí)踐同樣證明，DCS仍然不可避免會(huì)出現(xiàn)故障，而且由于DCS是一個(gè)大系統(tǒng)，將機(jī)組的眾多控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)熔合成為一個(gè)不可分割的、相互獨(dú)立性差的大系統(tǒng)，局部故障常常會(huì)演變成全局性故障，因此，配置必要的獨(dú)立于DCS的后備監(jiān)控設(shè)備仍然是國內(nèi)外的共識(shí)，但是，目前的DCS后備監(jiān)控設(shè)備配置是否合理，究竟應(yīng)當(dāng)怎樣配置，仍然需要我們再思考和研究?！　∫?、DCS后備監(jiān)控設(shè)備配置的現(xiàn)狀　　上世紀(jì)九十年代中后期，DCS被火電廠廣泛應(yīng)用，其控制功能范圍也日益擴(kuò)大。電力規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jī)組分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)若干技術(shù)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(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL5000-2000)(以下簡稱《規(guī)程》)對DCS后備監(jiān)控設(shè)備配置原則和要求均做出了較詳細(xì)的規(guī)定?！兑?guī)程》要求后備監(jiān)控設(shè)備的設(shè)置應(yīng)滿足“當(dāng)分散控制系統(tǒng)發(fā)生全局性或重大故障時(shí)(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(hù)功能等)”應(yīng)“確保機(jī)組緊急安全停機(jī)”。第一版《規(guī)定》還明確要求“當(dāng)一個(gè)控制站故障時(shí)，能保證穩(wěn)定負(fù)荷下短時(shí)安全運(yùn)行和安全停機(jī)”?！　「鶕?jù)當(dāng)時(shí)的認(rèn)識(shí)，具體規(guī)定如下：　　1)應(yīng)設(shè)置獨(dú)立于DCS的后備操作手段　　汽輪機(jī)跳閘　　總?cè)剂咸l　　發(fā)電機(jī)-變壓器組跳閘　　鍋爐安全門(機(jī)械式可不裝)　　汽包事故放水門　　汽輪機(jī)真空破壞門　　真流潤滑油泵　　交流潤滑油泵　　發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)　　柴油機(jī)啟動(dòng)　　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(jī)爐不宜配置常規(guī)報(bào)警裝置，必要時(shí)可按下列原則為每個(gè)單元機(jī)組設(shè)置不超過20個(gè)光字牌報(bào)警窗口?！　∧壳?，火電廠DCS后備監(jiān)控設(shè)備基本上均按上述要求進(jìn)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(bào)警裝置大多均已不再配置?！　《CS后備監(jiān)控設(shè)備配置原則的再思考　　2.1DCS配置后備監(jiān)控設(shè)備的指導(dǎo)思想　　我國火電廠應(yīng)用DCS的十幾年歷史中，DCS后備監(jiān)控設(shè)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(shè)備的配置時(shí)，有下面兩個(gè)問題需要我們重新思考：　　1)目前的后備監(jiān)控設(shè)備配置在DCS局部故障維持短時(shí)穩(wěn)定負(fù)荷下運(yùn)行和全局性或重大故障而緊急停機(jī)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(shí)踐無法給我們以肯定無誤的回答?！　‘?dāng)DCS發(fā)生全局性或重大故障時(shí)，目前機(jī)組配置的后備操作設(shè)備為我們提供了發(fā)出停機(jī)、停爐，啟動(dòng)交、流潤滑油泵，打開真空破壞門等指令的手段，但是，停機(jī)、停爐是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要進(jìn)行一系列操作，這將全部依賴獨(dú)立于DCS的保護(hù)和聯(lián)鎖回路去自動(dòng)執(zhí)行。任何一個(gè)熟悉運(yùn)行的人都很清楚，其中有相當(dāng)一部分操作如果沒有被正確執(zhí)行將不能保證停機(jī)過程中機(jī)組的安全，例如：發(fā)出停爐指令后一臺(tái)磨煤機(jī)沒有停止運(yùn)行、給水閥門或減溫水閥門沒有關(guān)閉，發(fā)出停機(jī)指令后主汽門或調(diào)速汽門沒有關(guān)閉，抽汽逆止門沒有關(guān)閉，潤滑油泵不能正常供油等這都將嚴(yán)重危及機(jī)組安全。事故調(diào)查也證明，保護(hù)和聯(lián)鎖拒動(dòng)的現(xiàn)象也不是完全罕見的?！　‘?dāng)DCS發(fā)生局部故障時(shí)，例如，一對冗余的給水控制器、汽溫控制器或爐膛負(fù)壓控制器故障，如果我們?nèi)韵刖S持短時(shí)運(yùn)行，那么目前的DCS控制器配置以及后備監(jiān)控設(shè)備配置是否能滿足要求呢答案也是否定的?！　【C上所述，按當(dāng)今DCS及其后備監(jiān)控設(shè)備配置的情況下，當(dāng)DCS故障維持短時(shí)運(yùn)行或緊急停機(jī)的過程中，均是在對機(jī)組主要安全操作和狀態(tài)完全失去監(jiān)控的情況下進(jìn)行的，是否安全，聽天由命!　　2)減少非計(jì)劃停運(yùn)事故的要求對DCS及其后備監(jiān)控設(shè)備配置的影響隨著電力體制改革深化和廠網(wǎng)分開的實(shí)施，電力企業(yè)競爭日益加劇，各發(fā)電集團(tuán)日益要求在確保機(jī)組安全的前提下，盡最大可能減少非計(jì)劃停運(yùn)(啟動(dòng))造成的損失。而從部分范圍的事故統(tǒng)計(jì)來看，由于DCS故障導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)大約平均每臺(tái)機(jī)組2～4年發(fā)生一次，因此，減少由于DCS故障導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)成為當(dāng)前一個(gè)新的迫切需求。　　令人擔(dān)心的是，在日益強(qiáng)化考核的壓力下，有些電廠當(dāng)DCS故障時(shí)，為了減少非計(jì)劃停機(jī)，在完全失去安全監(jiān)控的情況維持運(yùn)行和發(fā)電，顯然這樣做潛伏著發(fā)生重大人身、設(shè)備事故的隱患。為了解決新形勢下出現(xiàn)的這個(gè)課題，既要減少非計(jì)劃停機(jī)，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(shè)備如何配置的問題?！　?.2DCS后備監(jiān)控設(shè)備配置的原則　　根據(jù)我們的研究，DCS后備監(jiān)控設(shè)備的配置原則應(yīng)規(guī)定如下：　　1)當(dāng)DCS總電源消失時(shí)，憑借后備監(jiān)視和報(bào)警設(shè)備，通過硬接線回路，確保機(jī)組安全停止運(yùn)行?！　?)當(dāng)DCS操作員站顯示器出現(xiàn)“黑屏”或“死機(jī)”現(xiàn)象時(shí)，憑借后備監(jiān)視和報(bào)警設(shè)備判別控制器工作狀況，當(dāng)判斷控制器工作不正?；驘o法判別其工作正常與否時(shí)，運(yùn)行人員可以通過后備操作設(shè)備，憑借后備監(jiān)視和報(bào)警設(shè)備，通過硬接線回路，確保機(jī)組安全停止運(yùn)行?！　?)當(dāng)DCS操作員站顯示器出現(xiàn)“黑屏”或“死機(jī)”現(xiàn)象時(shí)，憑借后備監(jiān)視和報(bào)警設(shè)備明確斷定涉及安全的主要控制器工作正常時(shí)，運(yùn)行人員可借助后備監(jiān)控設(shè)備能安全的維持機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷下短時(shí)運(yùn)行，以提供迅速修復(fù)這類局部故障的機(jī)會(huì)，減少機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)所造成的重大損失。　　4)當(dāng)DCS的任何一對冗余的控制器(DEH控制器除外)故障時(shí)，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(shè)備能安全的維持機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷下短時(shí)運(yùn)行，以提供迅速修復(fù)這類局部故障的機(jī)會(huì)，減少機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)造成的重大損失?！　⌒碌腄CS后備監(jiān)控設(shè)備配置原則與過去的相比有如下特點(diǎn)：　　1)提高可操作性根據(jù)過去規(guī)定，當(dāng)DCS發(fā)生全局性或重大故障時(shí)應(yīng)確保機(jī)組緊急安全停機(jī)，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(jī)”，此時(shí)，有可能僅僅是操作員站、服務(wù)器或通訊故障引起，也可能同時(shí)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(jī)”現(xiàn)象出發(fā)，提出判別DCS故障范圍的要求，使設(shè)計(jì)和運(yùn)行可操作性大大提高。　　2)減少DCS故障非計(jì)劃停運(yùn)的次數(shù)新的后備監(jiān)控設(shè)備配置原則規(guī)定，當(dāng)操作員站全部出現(xiàn)“黑屏”或“死機(jī)”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(shí)，應(yīng)確保維持機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷下短時(shí)安全運(yùn)行?！　∪?、DCS后備監(jiān)控設(shè)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(shè)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(diǎn)水位表(必須選用經(jīng)實(shí)踐證明安全可靠，全程測量準(zhǔn)確)2)鍋爐爐膛火焰工業(yè)電視3)凝汽器真空表4)汽機(jī)轉(zhuǎn)速表5)發(fā)電機(jī)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(diǎn)水位表均需電源供電，但從可靠性和準(zhǔn)確性看，現(xiàn)代電接點(diǎn)水位表要更好些。2)增加了凝汽器真空表，目的是緊急停機(jī)時(shí)監(jiān)視破壞真空情況。3)增加了汽機(jī)轉(zhuǎn)速表，因?yàn)樗欠浅Ｖ匾?、且快速變化的安全參?shù)，當(dāng)DCS故障停機(jī)過程中必須監(jiān)視，以便異常時(shí)及時(shí)采取應(yīng)急措施。4)增加了發(fā)電機(jī)功率表，因?yàn)樗菣C(jī)組重要儀表，平時(shí)可讓運(yùn)行人員一目了然，當(dāng)DCS局部故障維持短時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，也是一個(gè)重要監(jiān)視參數(shù)?！　?.2后備操作設(shè)備　　后備操作設(shè)備是確保DCS故障、廠用電源消失等嚴(yán)重事故情況安全停機(jī)的重要手段，至少應(yīng)包括下列設(shè)備：　　1)鍋爐停爐(MFT)　2)汽機(jī)跳閘　3)發(fā)電機(jī)解列　4)鍋爐安全門(機(jī)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(jī)滅磁　10)柴油機(jī)起動(dòng)　　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(shè)備的輸出控制接點(diǎn)應(yīng)有兩個(gè)或以上常開接點(diǎn)冗余(根據(jù)被控回路情況而定)，以防操作時(shí)拒動(dòng)或誤動(dòng)。輸出直接引入執(zhí)行部分的繼電器邏輯回路或被控設(shè)備的單個(gè)強(qiáng)電控制回路。2)機(jī)組跳閘操作還應(yīng)設(shè)置確認(rèn)按鈕。　　3.3后備報(bào)警裝置　　根據(jù)前面論述，為了確保DCS故障時(shí)維持機(jī)組穩(wěn)定負(fù)荷下短時(shí)運(yùn)行或緊急停機(jī)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(nèi)，主要跳閘或聯(lián)鎖保護(hù)是否正確動(dòng)作，但是，由于裝設(shè)過多后備儀表和后備操作設(shè)備問題較多，因此，適當(dāng)增加后備報(bào)警裝置，用較小代價(jià)換取機(jī)組的安全就是最好的選擇了。因此，我們建議單元機(jī)組必須按下列原則配置足夠數(shù)量的報(bào)警信號：　　1)主要安全參數(shù)達(dá)到Ⅱ值和Ⅲ值。2)主要電源和氣源消失。3)機(jī)組跳閘和主要保護(hù)聯(lián)鎖動(dòng)作?！　∷?、結(jié)束語　　DCS后備監(jiān)控設(shè)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(dāng)再增加DCS后備監(jiān)控設(shè)備。只要大家看一下《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)對DCS后備監(jiān)控設(shè)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(jī)安全的操作設(shè)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(jī)爐不宜配置常規(guī)光字牌報(bào)警裝置，必要時(shí)可設(shè)置不超過20個(gè)光字牌報(bào)警窗口”等等。當(dāng)前，我們的出發(fā)點(diǎn)已經(jīng)完全不同，我們著眼于安全，而對DCS的認(rèn)識(shí)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(rèn)為，為了安全不必斤斤計(jì)較于適當(dāng)付出的一些小小代價(jià)。