如何維護DCS以減少DCS故障辦法和措施

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯如何維護DCS以減少DCS故障辦法和措施 一、分散掌握系統(tǒng)(dcs)概述 DCS具有通用性強、系統(tǒng)組態(tài)敏捷、掌握功能完善、數據處理便利、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡潔規(guī)范化、調試便利、運行平安牢靠的特點，在國內外電力、石油、化工、冶金、輕工等生產領域特殊是大型發(fā)電機組有著較為廣泛的應用。目前國內應用較多的的品牌主要有： (1)國外品牌：美國ABB、西屋、德國西門子、日本橫河、日立等； (2)國內：國電智深、和利時、新華等。 DCS的平安、牢靠與否對于保證機組的平安、穩(wěn)定運行至關重要，若發(fā)生問題將有可能造成機組設備的嚴峻損壞甚至人身平安事故。所以特別有必

2、要分析DCS運行中消失的各類問題，實行措施提高火電廠DCS的平安牢靠性。 二、DCS在生產過程中的故障狀況 每個廠家的DCS都有其各自的特點，因此其故障的現象分析和處理不盡相同，但歸納起來由DCS引起機組二類及以上障礙可劃分為三大類： (1)系統(tǒng)本身問題，包括設計安裝缺陷、軟硬件故障等。 (2)人為因素造成的故障，包括人員造成的誤操作，管理制度不完善及執(zhí)行環(huán)節(jié)落實。 (3)系統(tǒng)外部環(huán)境問題造成DCS故障。如環(huán)境溫度過高、濕度過高或過低、粉塵、振動以及小動物等因素造成特別。 2.1 DCS本身問題故障實例 此類故障在生產過程中較為常見，主要包括系統(tǒng)設計安裝缺陷，掌握器(DPU或CPU)的死機、脫

3、網等故障，操作員站黑屏，網絡通訊堵塞，軟件存在缺陷，系統(tǒng)配置較低，與其他系統(tǒng)及設備接口存在問題等。 2.1.1 電源及接地問題： (1)某電廠DCS電源系統(tǒng)采納的是ABB公司Symphony III型電源，但基建時仍根據II型電源的接地方式進行機柜安裝，與III型電源接地技術要求差異很大。機組投產以來發(fā)生多次DCS模件故障、信號跳變、硬件燒壞的狀況，疑與接地系統(tǒng)有關。同樣，某電廠在基建期間DCS接地網設計制作安裝存在問題，DCS系統(tǒng)運行后全部熱電阻熱電偶溫度測點消失周期波動。 (2)某廠因電源連線松動而導致汽機側掌握系統(tǒng)失效。 閱歷教訓：DCS沒有良好的接地系統(tǒng)和合理的電纜屏蔽，不僅系統(tǒng)干擾大

4、，掌握系統(tǒng)易誤發(fā)信號，還易使模件損壞?？梢?，ups電源、掌握系統(tǒng)接地等存在問題將給電廠投產后DCS的平安穩(wěn)定運行留下極大隱患。因此，DCS系統(tǒng)電源設計肯定要有牢靠的后備手段，負荷配置要合理并有肯定余量；DCS的系統(tǒng)接地必需嚴格遵守制造廠技術要求(如制造廠無特別說明應根據DLT774規(guī)定執(zhí)行)，全部進入DSC系統(tǒng)掌握信號的電纜必需采納質量合格的屏蔽電纜，并要同動力電纜分開敷設且有良好的單端接地。 2.1.2 系統(tǒng)配置問題： (1)浙江某電廠DCS(T-ME/XP系統(tǒng))頻繁故障和死機造成機組停運事故。7、8機組(2*330MW)，從1997年2月試生產至5月，兩臺機組共發(fā)生22次DCS系統(tǒng)故障和死

5、機，造成機組不正常跳閘8次。之后又多次發(fā)生操作畫面故障(8號機組有兩次發(fā)生全部6臺操作站“黑屏”)，嚴峻威逼機組平安。經分析認為其DCS系統(tǒng)存在以下幾個方面的問題：(1)DCS工程設計在性能計算軟件、開關量冗余配置上存在問題。(2)硬件配置不匹配(其中包括T-ME和T-XP兩種系統(tǒng)的匹配和通信問題)。(3)個別硬件設計不完善。(4)進一步分析，關鍵的CS275(下層T-ME)通訊總線負荷率過高消失“瓶頸”問題現象。而歐洲T-ME/XP系統(tǒng)用戶在配置合理的前提下，T-ME/XP系統(tǒng)使用狀況基本良好。 (2)某電廠在200MW機組的熱控系統(tǒng)自動化改造上使用的DCS，由于系統(tǒng)配置的負荷率計算不準且為

6、了削減投資，技術指標均接近允許極限，加之該系統(tǒng)有運行時中間虛擬I/O點量大的特點，所以在改造后期調試時發(fā)覺個別掌握器的負荷率竟超過了90%，個別軟手操操作響應竟接近1min，根本無法使用，后經過大幅度調整(系統(tǒng)重新增加配置)，才解決了這個問題。 (3)東北某600MW機組，由于招標技術規(guī)范對I/O通道隔離性質表述不到位，因此DCS廠家做的配置很低，結果在調試時燒損了大量的I/O板，后來轉變了隔離方式和更改換了硬件，電廠又花費了很多資金，也抵消了當時的招標價格優(yōu)勢。此外，電纜的質量與屏蔽問題也必需高度重視，重要信號及掌握應使用計算機專用屏蔽電纜，很多改造工程正是由于電纜的問題導致電纜不得不重新敷

7、設，影響了工期。 (4)某電廠300MW機組新華XDPS-400系統(tǒng)工程師站頻繁死機，經檢查發(fā)覺其運行程序較多：多個虛擬DPU、歷史數據記錄、性能計算、報表等。把歷史數據安排至別的人機接口站問題解決。 2.1.3 掌握器(DPU或CPU)故障 (1)某電廠300MW #2機組HIACS-5000CM掌握系統(tǒng)FSSS1的CPU故障，且未將掌握權交出，從CPU未能切換為主控，導致該部分系統(tǒng)掌握設備無法操作(設備保持原狀態(tài)工作)。在對主CPU執(zhí)行在線更換步序至停電時，從CUP切換主控CPU，系統(tǒng)設備受控，更換原主控CPU后系統(tǒng)一切正常。 (2)ABB早期某時間生產的SYMPHONY 同一PCU機柜內

8、不同掌握器之間通訊消失數據不全都的狀況，通過升級固件這一問題得到解決； (3)新華掌握XDPS系統(tǒng)早期某批次DPU曾多次消失離線、死機現象，經檢查為DPU卡件個別電容問題，經升級更換卡件問題解決。 由于目前DCS的掌握器均為冗余配置，大大削減了主掌握器“特別”引發(fā)機組跳閘的次數。但是，一旦一對冗余的掌握器同時死機，將直接威逼到平安生產，對于此類狀況肯定要實行措施切實避開。 2.1.4 DCS網絡故障 (1)某電廠西屋WDPF掌握系統(tǒng)，由于多次改造系統(tǒng)增加了大量測點和自動掌握回路，系統(tǒng)負荷率高達70%以上，造成網絡通訊堵塞，多次消失操作員進行操作、切換畫面時間過長、畫面黑屏等問題。后經升級改造為

9、OVATION系統(tǒng)，系統(tǒng)正常。 (2)某電廠600MW機組負荷508MW，工況穩(wěn)定，汽輪機全部調門突然大幅搖擺，經檢查故障緣由是機組運行時M5 掌握器的轉速信號短時間內由3000r/min 變成了0r/min，又立刻恢復，調門搖擺的緣由也是M3和M5通訊時消失掉數據現象，導致Trip Bias(跳閘偏置)信號在機組運行時由0變?yōu)?，引起全部調門大幅搖擺。對該問題實行措施：對PCU 掌握總線的通訊信號進行多重化處理，對通訊信號增加肯定延時，躲過通訊信號瞬間跳變；對重要的通訊信號采納了通訊冗余。 2.1.5 DCS軟件問題 (1)某電廠300MW供熱機組DCS調試過程中未對測點品質參數進行修改，致

10、使其模擬量測點只有在斷線的狀況下才認為是壞品質測點，未充分起到品質校驗功能。后對全部測點品質參數進行了設置，提高了設備運行的牢靠性。 (2)HIACS-5000CM掌握系統(tǒng)畫面組態(tài)時，雙擊grab組態(tài)工具后，彈出 c+錯誤窗口無法正常使用。經檢查發(fā)覺grab.ini 文件被改動過，從其他機器拷貝文件掩蓋后，工具恢復正常。由于grab 非正常退出后保留了錯誤的信息在grab.ini 文件中。 (3)某電廠除氧器水位掌握回路規(guī)律是由高加水位掌握規(guī)律拷貝修改而成，修改過程不徹底，PID參數未依據除氧器狀況設置整定，造成運行中除氧器上水門發(fā)散調整，調整品質惡化。實行措施：檢查規(guī)律，重新整定PID參數。

11、 2.1.6 系統(tǒng)接口問題 某電廠200MW供熱機組電氣并網信號至DEH只有一路，在機組正常運行的過程中該電氣并網幫助接點故障消失抖動，造成汽輪機跳閘。實行措施：使用屏蔽通訊電纜，增加冗余接點信號，并進行3取2規(guī)律推斷。 2.2 人為因素造成DCS故障實例 人為因素造成DCS的故障，在生產過程中也較為常見。包括人員造成的誤操作，管理制度不完善及未按規(guī)程規(guī)定執(zhí)行工作步驟等。 2.2.1 未按規(guī)程規(guī)定執(zhí)行工作步驟 (1)某電廠新華XDPS系統(tǒng)DEH的#12DPU故障，對其在線更換，使用的是小機MEH系統(tǒng)的DPU備品。在更換DPU后，只將#32主控DPU拷貝至#12副控未寫電子磁盤，其實質只是將副控

12、DPU的內存內容與主控保持全都，#12DPU電子磁盤內容仍為MEH小機掌握規(guī)律。在系統(tǒng)停電吹灰后，按挨次啟動#12DPU成為主控，由于其規(guī)律為MEH規(guī)律而非DEH規(guī)律，造成系統(tǒng)通訊特別、數據頻閃、畫面顯示不正常，人機接口站無法操作。在重新對#12DPU送電，拷貝#32DPU規(guī)律并寫盤后正常。 (2)某電廠HIACS-5000CM掌握系統(tǒng)，循環(huán)水泵房遠程I/O卡件更換，未執(zhí)行在線更換操作步驟，其卡件未能激活進入工作狀態(tài)，導致現場設備狀態(tài)與DCS畫面不符，設備無法掌握。執(zhí)行在線更換步序后，系統(tǒng)正常。 2.2.2 人員誤操作 (1)某電廠機組運行中，在進行處理缺陷時工作人員誤動DCS繼電器柜繼電器造

13、成引風機跳閘，鍋爐MFT。 (2)某電廠DCS卡件故障，在進行更換卡件過程中，由于工作人員未仔細核對設備、卡件跳線錯誤，導致新更換的卡件燒損。 2.2.3 管理制度不完善 (1)某電廠DCS系統(tǒng)管理制度不完善，未對軟件升級、備份等工作進行規(guī)定。其輔網水處理POK1操作員站在升級打補丁后，未進行備份。該操作員站硬盤消失故障在進行系統(tǒng)恢復后，由于其軟件版本較低，導致與網絡通訊不正常，數據不刷新。 (2)某電廠操作員站管理不嚴，其放置于集控室的主機USB端口及光驅未進行有效封閉，個別運行人員夜班期間利用操作員站玩嬉戲、看電影，導致操作員站死機。 2.3 外部環(huán)境因素造成DCS故障實例 外部環(huán)境因素造

14、成DCS故障的數量相比于前兩類問題而言相對較少，但在實際生產過程中也時有發(fā)生。 (1)某電廠電子設備間風道口正處于DPU機柜上方，由于設計和其他緣由，機組運行中消防水通過風道流入DCS機柜，導致DPU、服務器等設備進水燒損，機組停運。 (2)某電廠循環(huán)水泵房遠程IO柜，由于底部封堵不嚴，造成冬季老鼠竄入，在機柜上部溫度較高處構筑巢穴，最終造成遠程IO脫雙網。 (3)某電廠電子設備間的封閉性較差，卡件、DPU積灰較為嚴峻，曾多次消失故障。在實行完善電子間封閉、加裝空調等措施后卡件、DPU等故障基本杜絕。三、DCS系統(tǒng)故障防范及維護措施 通過以上諸多故障實例，我們不難看出，降低DCS系統(tǒng)的故障幾率

15、，必需做好分散掌握系統(tǒng)從選型設計到運行、維護的全方位工作。 3.1 DCS的選型設計調試 3.1.1無論新建機組還是升級改造的DCS，系統(tǒng)和掌握器的配置要重點考慮牢靠性和負荷率(包括冗余度)指標。通訊總線負荷率設計必需掌握在合理的范圍內，掌握器的負荷率要盡可能均衡，要避開因涉及規(guī)模大而資金不足所帶來的、影響系統(tǒng)平安運行的“高負荷”問題的發(fā)生。 3.1.2系統(tǒng)掌握規(guī)律的安排，不宜過分集中在某個掌握器上，主要掌握器應采納冗余配置。 3.1.3電源設計必需合理牢靠。一是要強調電源設計的負荷率；二是要強調電源的冗余配置方式，同時肯定要保證兩路電源的獨立性。 3.1.4要注意DCS系統(tǒng)接口的牢靠性措施。

16、強調重要接口的冗余度和接口方式的選擇，主要是留意牢靠性和實時性。 3.1.5對于DCS系統(tǒng)接地肯定按廠家要求執(zhí)行，避開接地問題造成系統(tǒng)大面積故障。應注意考慮系統(tǒng)的抗干擾措施、自診斷和自恢復力量，I/O通道應強調隔離措施。電纜的質量與屏蔽問題也必需高度重視，重要信號及掌握應使用計算機專用屏蔽電纜。 3.1.6要充分考慮主輔設備的可控性，要依據設備的運行特點和各種工況下機組處理緊急故障的要求，配置操作員站和后備手操裝置。緊急停機停爐按鈕配置，應采納與DCS分開的單獨操作回路。同時，不能盲目地追求人機界面的“簡潔化”，系統(tǒng)配置還應以滿意平安生產為第一位。特別有關平安的緊急干預性操作不能完全建立在DC

17、S完好的基礎上。 3.1.7對涉及機組平安的執(zhí)行機構、閥門等外圍設備，在設計與配置時，要保證這些關鍵設備在失電、失氣、失信號或DCS系統(tǒng)失靈的狀況下，能夠向平安方向動作或保持原位。 3.1.8對于愛護系統(tǒng)，應采納多重化信號攝取法，并合理使用閉鎖條件，使信號回路具有規(guī)律推斷力量。 3.1.9在調試期間根據調試大綱和詳細方法，對全部規(guī)律、回路、工況進行測試。 3.2 DCS運行、啟停維護 3.2.1做好維護預備工作 做好DCS系統(tǒng)的維護工作，主要包括： (1)維護人員應了解系統(tǒng)總體設計思路。熟識DCS系統(tǒng)結構和功能構成，了解系統(tǒng)設備硬件學問，熟知各部件如掌握器、IO卡件、電源等正常狀態(tài)和特別狀態(tài)，

18、嫻熟把握DCS組態(tài)軟件。 (2)系統(tǒng)的備份：包括操作系統(tǒng)、驅動程序、引導啟動盤、掌握系統(tǒng)軟件、授權盤、掌握組態(tài)數據庫，并掌握組態(tài)數據是最新的和完整的。針對實際使用中的光盤簡單磨損的缺點，留意多做備份，并采納移動硬盤、U盤、硬盤等備份形式確保各軟件的保存。 (3)硬件儲備： 對易損、使用周期短的部件和關鍵部件如鍵盤鼠標、I/ O 模塊、電源、通訊卡等都應依據實際狀況作適量的備份，保證各類型卡件、模塊備品不少于1個，并根據制造廠要求存放，如有條件應對備品進行校驗，切實把握備品卡件模塊狀態(tài)。 (4)整理各類產品的售后服務范圍、時間表，形成一份硬件生產廠家、系統(tǒng)設計單位技術支持人員通信錄，充分利用DC

19、S供貨商和系統(tǒng)設計單位技術支持。 3.2.2 日常維護 系統(tǒng)的日常維護是DCS系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行的基礎，主要的維護工作有以下幾點： (1)依據25項反措要求、DL/T774檢修維護規(guī)程等制度文件規(guī)定，完善DCS系統(tǒng)管理制度。 (2)保證電子設備間的良好封閉，防止小動物竄入，減小粉塵對元件運行及散熱產生的不良影響，保證溫度、濕度符合制造廠規(guī)定，避開由于溫度、濕度急劇變化導致在系統(tǒng)設備上的凝露?？煽紤]將DCS電子間的環(huán)境溫度信號引入CRT中，并有報警。 (3)每天檢查系統(tǒng)各機柜風扇是否工作正常，風道有無堵塞，以確保系統(tǒng)各設備能長期牢靠地運行。 (4)保證系統(tǒng)供電電源質量且為兩路電源牢靠供電，當任一電

20、源失去即報警。 (5)電子設備間禁止使用無線通訊工具，避開電磁場對系統(tǒng)的干擾，避開移動運行中的操作站、顯示器等，避開拉動或碰傷設備連接電纜和通訊電纜等。 (6)規(guī)范DCS系統(tǒng)軟件和應用軟件管理，軟件的修改、更新、升級必需履行審批授權及負責人制度。嚴禁使用非正版軟件和安裝與系統(tǒng)無關軟件，做好主機USB端口、光驅等的封閉管理工作。 (7)做好各掌握回路的PID參數、調整器正反作用等系統(tǒng)數據記錄工作。 (8)檢查掌握主機、顯示器、鼠標、鍵盤等硬件是否完好，實時監(jiān)控工作是否正常。查看故障診斷畫面，是否有故障提示。 (9)DCS設備包括DPU、人機接口站等上電應根據肯定次序逐一進行，每臺設備上電觀看正常

21、后再進行下一設備上電，避開消失特別難于分析。上電后，通信接頭不能與機柜等導電體相碰，互為冗余的通信線、通信接頭不能碰在一起，以免燒壞通信網卡。 (10)定期對DCS主系統(tǒng)及與主系統(tǒng)連接的全部相關系統(tǒng)的通信負荷率進行在線測試。檢查冗余主從設備狀態(tài)，條件許可或定期進行主從設備切換，對設備自行切換的緣由進行檢查分析。 (11) 增加組態(tài)易讀性：對重要組態(tài)頁增加了中文描述；對重要愛護系統(tǒng)編寫與組態(tài)全都的具體規(guī)律說明書；編制試驗操作卡并保證隨時更新。規(guī)范DCS組態(tài)作業(yè)，機組運行中盡量不做重大組態(tài)修改。必需進行組態(tài)時應慎重，充分做好相應的技術措施和平安措施，確保DCS和機組的平安穩(wěn)定運行。 (12)定期逐

22、臺重新啟動全部人機接口站一次(建議2、3個月左右)，以消退計算機長期運行的累計誤差。 3.2.3 停運維護 機組檢修期間應對DCS 系統(tǒng)應進行徹底的維護，主要包括： (1)利用機組檢修時間逐個復位DCS系統(tǒng)的DPU、CPU和操作員站及數據站；刪除組態(tài)中的無效I/O點，對組態(tài)進行優(yōu)化。 (2)系統(tǒng)冗余測試： 對冗余電源、服務器、掌握器、通訊網絡進行冗余測試。留意觀看系統(tǒng)停運過程中各設備停電時，主從設備切換、網絡、人機接口站是否正常；系統(tǒng)檢修重新上電后對各設備進行切換測試。 (3)系統(tǒng)灰塵清除：系統(tǒng)停運的狀況下，整個系統(tǒng)進行吹灰，包括計算機內部、掌握站機籠、電源箱、風扇、機柜濾網等部件的灰塵清理。

23、 (4)系統(tǒng)供電線路檢修，對UPS進行供電力量測試和實施放電操作。同時留意檢查DPU主機卡CMOS電池電量，進行定期更換，防止因電池而引起的CMOS數據丟失。 (5)接地系統(tǒng)檢修。包括端子檢查、對地電阻測試。 (6)現場設備檢修，依據檢修維護規(guī)程，參照有關設備說明書進行。 (7)檢查DCS系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的接口，重要信號冗余處理，與其他系統(tǒng)的通信視其詳細狀況，實行單向傳輸和加裝防火墻措施。 (8)系統(tǒng)上電：系統(tǒng)大修后維護負責人確認條件具備，方可上電。并應嚴格遵照上電步驟進行。 3.2.4 故障檢修維護 系統(tǒng)在發(fā)生故障后應進行被動性維護，主要包括以下工作： (1)在日常工作中應仔細根據25項反措要求，充分做好包括DPU(CPU)死機、網絡通訊