摘要：随着火电厂规模的扩大及自动化技术的日渐成熟，DCS 自动监测系统在火电厂中的应用也更为广泛。然而，运行中的DCS系统一旦发生失电故障问题，将可能造成主、辅设备控制检测系统的瘫痪，并严重损坏设备。对此,提出DCS的配电方式和对不间断供电电源(UPS)的工作电源、旁路电源、直流电源均设置失电报警功能等措施。
关键词：火电厂;DCS;供电电源;失电;配电
引言：在火电厂机组监测装置中，DCS系统是控制和监测机组工作状态的核心部分，其直观地体现出机组自动化调节水平及其是否稳定、安全地运作。DCS系统主要是在软、硬件结合的方式下实现控制及监测的功能 ，硬件如操作平台、通信设备等，软件基本上是在计算机、微处理器中执行。在DCS 系统中，计算机、微处理器是运算控制调度的中心设备，可通过对其编程以实现对机组监控的操作执行，若系统突然失电 ，则可能会造成机组异常停运 ，影响正常供电 ，更甚者可能会因系统控制操作平台停止运行，使得机组主、辅设备工作紊乱，造成设备损坏等问题。因而，为保障火电厂机组设备的安全、稳定工作，减少经济损失，做好DCS系统失电问题的预防及处理意义非常重大。
1DCS失电故障的主要原因
由于火电厂的结构设计、运营时间及对机组主、辅设备的控制要求的差异性等因素，其所需的 DCS 系统在设计及技术水平上也体现出不同。然而在失电故障原因上，其表现的较为一致，大体体现在如下几个方面。
1.1供电配置方式存在失电风险
DCS 系统的正常使用需依赖于合理的电源供给方式 ，随着系统更高的配置要求，对电源的使用配置要求也更高，当前绝大多数的火电厂的供电配置基本上使用一路 UPS 、一路厂用电模式对系统供电。然而由于其使用的切换接触器本身性能上存在不足，在供电电压发生跳变现象时 ，不能及时响应补救，进而使得输出的电能无质量保证，其供电系统提供的电源可能会达不到系统所需的电压值，进而可能会引起 DCS 工作系统发生失电故障。
1.2机组 DCS系统继电保护设计不合理
在对机组中的辅助性设备进行操作控制，如燃煤系统、电气系统等的开关等 ，一般是 D C S 系统直接发出控制命令信号而完成的，而无闭环反馈系统的设计。因而在 DCS 系统发生故障的情况下 ，将无法快速地停止辅助系统的运行 ，进而会导致汽轮机转速异常、油泵工作压力过大等现象 ，加大设备受损程度 ；另外 ，一些机组在建设 DCS 控制系统时，未能配置可靠的电源监测系统及故障报警处理，因而造成失电故障的处理效率较低。
1.3DCS系统设备间的兼容性差
由于 DCS 系统所需的设备生产条件、工作方式及内部结构的差异等 ，其在共同作用实现对设备等的监测功能时，相互间兼容性与理论分析上有所不同，进而在进行信号采集、通信、判断处理等过程无法充分配合，从而使得 DCS 系统功能无法完成统一调度，影响其监测性能。
2 DCS系统失电故障处理措施
2.1 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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2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。
2.3一般情况之下，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。
2.4在设计操作台按钮配置时,应各配置2个手动停炉和停机按钮,每个按钮提供多对常开(闭)触点,只有2个停炉(停机)按钮同时按下时,才发出手动停炉或停机指令。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,实现硬件跳闸。给水泵汽轮机手动停机按钮和交、直流润滑油泵的起动按钮均必须设计为:给水泵汽轮机的手动停机信号,可以采用1路进入DCS参与逻辑运算,1路串联接入跳闸电磁阀的控制回路中,保证失去电源能够可靠停机;交、直流润滑油泵的起动按钮,应直接接入润滑油泵电气起动回路中,同时润滑油压力低信号也应串联接入电气起动回路中,这样一旦发生DCS失电停机时,润滑油泵在没有DCS控制的情况下能够自动起动,保证汽轮机的安全运行。
2.5 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。
2.6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。
3 结论
DCS系统是火电厂机组设备安全运行的主要保证，其失电故障问题若未能妥当处理，将会造成机组运行瘫痪，更可能会引发主、辐设备的损坏。因此,在分析引起故障的原因的基础上,通过一系列技术改进措施,以及制定可靠的反事故措施,是能够消除这些隐患,从而更可靠地保障机组的安全运行，提高机组的生产效率。
参考文献：
【1】火电厂DCS失电故障原因分析及其应对措施--王潇等
【2】火电厂DCS失电故障原因研究和应对措施--吴艳华
论文作者:钟建国
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/10/11
标签：电源论文; 机组论文; 系统论文; 故障论文; 火电厂论文; 设备论文; 方式论文; 《科技中国》2017年7期论文;