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1、DCSDCS典型故障原因分析與防范對(duì)策典型故障原因分析與防范對(duì)策一、前言DCS在國(guó)內(nèi)大型火力發(fā)電機(jī)組上應(yīng)用始于上世紀(jì)八十年代后期,到目前為止只有二十幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。華能國(guó)際電力股份有限公司整套引進(jìn)350MW機(jī)組,投資建設(shè)的南通、上安、大連、福州電廠是國(guó)內(nèi)最早應(yīng)用DCS的電廠。隨著火力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化水平的不斷提高,單元機(jī)組DCS系統(tǒng)的功能范圍不斷擴(kuò)大。近兩年新建和改造機(jī)組的單元控制室內(nèi)除用于緊急停機(jī)、停爐用的后備手操外,其余操作全部依賴于
2、DCS。因而,由于DCS本身故障引起的跳機(jī)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。所以,如何提高DCS的可靠性作為一個(gè)重要課題擺在了從事熱工自動(dòng)化工作的各位人士的面前。由于工作關(guān)系,有機(jī)會(huì)到過(guò)三十多家火電廠收資、交流或驗(yàn)收,接觸到應(yīng)用DCS的100~700MW單元機(jī)組近八十臺(tái),幾乎覆蓋了國(guó)內(nèi)應(yīng)用過(guò)的所有類型的DCS,對(duì)各種類型的DCS發(fā)生的故障有較多的了解,無(wú)論是進(jìn)口DCS,還是國(guó)產(chǎn)DCS,盡管在原理、結(jié)構(gòu)上迥異,包含的子系統(tǒng)也不一樣多,但都或多或少地出現(xiàn)過(guò)一些
3、相類似的故障,通過(guò)對(duì)典型故障進(jìn)行深入細(xì)致地分析,找出故障的真正原因,舉一反三,制定出防范措施,并正確地實(shí)施,可以很好地防止此類DCS故障的重復(fù)發(fā)生。本文列舉了幾個(gè)典型的DCS故障案例,供從事熱工技術(shù)管理及檢修人員參考。二、案例一控制器重啟引發(fā)機(jī)組跳閘2.1事件經(jīng)過(guò)2001年11月1日,A電廠4號(hào)機(jī)組停機(jī)前有功負(fù)荷270MW,無(wú)功96MVar,A、B勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)并列運(yùn)行,手動(dòng)50Hz柜跟蹤備用。14時(shí)26分,事故音響發(fā)出,發(fā)電機(jī)出口開關(guān)
4、、勵(lì)磁開關(guān)跳閘,“調(diào)節(jié)器A柜退出運(yùn)行“、“調(diào)節(jié)器B柜退出運(yùn)行“等報(bào)警信號(hào)發(fā)出,機(jī)組解列。對(duì)ECS控制系統(tǒng)檢查、試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)#14控制器發(fā)生故障已離線,與之冗余的#34控制器發(fā)生重啟,更換了#14和#34控制器主機(jī)板后,機(jī)組重新啟動(dòng),不久,發(fā)變組與系統(tǒng)并列。2.2原因分析根據(jù)歷時(shí)數(shù)據(jù)分析,13時(shí)31分,#14控制器硬件故障而離線運(yùn)行,熱備用的#34控制器自動(dòng)由輔控切為主控。14時(shí)26分,#34控制器由于通訊阻塞引起“WATCHDOG“誤判斷
5、,致使控制器重啟。由于控制器控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的方式為長(zhǎng)信號(hào),沒(méi)有斷點(diǎn)保護(hù)功能,#34控制器重啟后,不能自動(dòng)回到斷點(diǎn)前的狀態(tài),導(dǎo)致A、B調(diào)節(jié)器自動(dòng)退出運(yùn)行,手動(dòng)50Hz柜自動(dòng)投入。由于發(fā)電機(jī)失磁,發(fā)電機(jī)端電壓下降,導(dǎo)致廠用電源電壓降低,手動(dòng)50Hz柜輸出電壓繼續(xù)降低,手動(dòng)50Hz柜投入后發(fā)電機(jī)沒(méi)有脫離失磁狀態(tài),直至切除勵(lì)磁裝置,造成發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作,發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘。#14控制器和#34控制器控制發(fā)變組設(shè)備,包括廠用電切換的備自投繼電器
6、接點(diǎn)BK,#34控制器重啟后,BK自動(dòng)復(fù)位,繼電器接點(diǎn)斷開,BK投到退出位置,造成6KV電源開關(guān)6410、6420開關(guān)自投不成功。制器脫網(wǎng),#59控制器切為主控,在#9控制器向#59控制器切換瞬間,由該控制器控制的E磨煤機(jī)跳閘;15時(shí)51分,#1控制器脫網(wǎng),#51控制器切為主控,在#1控制器向#51控制器切換瞬間,由該控制器控制的A引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉被強(qiáng)制關(guān)閉。15時(shí)22分,重啟操作員站213(備用時(shí)鐘站),NTP報(bào)警未消失;15時(shí)35分,重啟
7、歷史站,NTP報(bào)警未消失;15時(shí)59分,重啟工程師站(主時(shí)鐘站),NTP報(bào)警基本消失;16時(shí)09分,重啟歷史站,16時(shí)30分,系統(tǒng)恢復(fù)正常。4.2原因分析NTP軟件的作用就是維持網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘的統(tǒng)一,主時(shí)鐘設(shè)置在工程師站上,備用時(shí)鐘設(shè)置在操作員站上??刂破髅摼W(wǎng)原因?yàn)橹鲿r(shí)鐘與備用時(shí)鐘不同步造成系統(tǒng)時(shí)鐘紊亂,從而造成NTP報(bào)警導(dǎo)致控制器脫網(wǎng)。NTP故障的原因有兩種可能,一種是主頻為400MHz工作站,不同于1號(hào)機(jī)組的270MHz(SUN公司在40
8、0MHz工作站上對(duì)操作系統(tǒng)有較大改進(jìn))工作站,2號(hào)機(jī)組所用的1.1版本軟件在400MHz工作站上未測(cè)試過(guò),不能確保1.1版本軟件在此配置上不出問(wèn)題。另一種是主時(shí)鐘與備用時(shí)鐘不同步,在8月3日控制器脫網(wǎng)后,曾發(fā)現(xiàn)214的時(shí)鐘比其它站快了2秒當(dāng)時(shí)214的畫面調(diào)用速度較慢,經(jīng)重啟后正常,并且NTP時(shí)鐘報(bào)警是在系統(tǒng)運(yùn)行7375天左右才出現(xiàn)的,估計(jì)是系統(tǒng)時(shí)鐘偏差積累到一定程度后導(dǎo)致主、備時(shí)鐘不同步,而引起系統(tǒng)時(shí)鐘紊亂,最終導(dǎo)致控制器脫網(wǎng)。NTP時(shí)
9、鐘故障使控制器脫網(wǎng),處理不及時(shí)會(huì)使報(bào)警的控制器依次脫網(wǎng),從而導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓。4.3防范措施4.3.1根據(jù)本次故障現(xiàn)象,制造商將軟件由1.1版本升級(jí)為1.2版本。4.3.2為確??刂葡到y(tǒng)可靠運(yùn)行,定期重啟主時(shí)鐘和備用時(shí)鐘站。4.4D電廠5號(hào)機(jī)組在2002年試運(yùn)期間曾發(fā)生DCS時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘不同步,引發(fā)DCS操作員站失靈事件。由于網(wǎng)上傳送的數(shù)據(jù)均帶時(shí)間標(biāo)簽,時(shí)鐘紊亂后會(huì)給運(yùn)行機(jī)組帶來(lái)嚴(yán)重后果,基本情況與C電廠2號(hào)機(jī)組類似。采取的措施
10、是暫時(shí)斷開GPS時(shí)鐘,待軟件升級(jí)和問(wèn)題得到根本解決后,再恢復(fù)GPS時(shí)鐘。五、案例四CABLETRON集線器總通訊板故障導(dǎo)致MFT誤動(dòng)5.1事件經(jīng)過(guò)2002年1月1日,E電廠1號(hào)機(jī)組負(fù)荷250MW,#51至#59控制器處于控制方式,#1至#9控制器處于備用方式,A、B、C、E、F磨煤機(jī)運(yùn)行。18時(shí)57分,所有磨煤機(jī)跳閘(直吹爐),MFT動(dòng)作,機(jī)組跳閘。5.2原因分析經(jīng)分析,確認(rèn)是DCS集線器的總通訊板故障,導(dǎo)致連在其上的所有控制器同時(shí)發(fā)生
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