隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高,電力對國民經(jīng)濟的重要性和人民生活質(zhì)量的提高之間的關(guān)系越來越緊密。由于電力生產(chǎn)的特殊性,在“抓安全,重效益”的企業(yè)目標下,提高電力可靠性變成了一項社會性的工作。只有充分發(fā)揮各級管理人員的積極性和創(chuàng)造力,依靠技術(shù)的進步,有效調(diào)動全體員工的能動性,才能把提高發(fā)電設(shè)備可靠性這項工作做得更細、更實,以取得良好的績效。
對于大型電廠,控制系統(tǒng)的可靠性對整個電廠的安全可靠性生死攸關(guān)。上世紀七十年代左右,隨著4C技術(shù)的發(fā)展和火電廠單機參數(shù)的提高,控制系統(tǒng)向功能分散、管理集中方向發(fā)展,其可靠性也得到了大大的提高,國外開始在大型電廠(站)中開始采用分散控制系統(tǒng)(DCS)。我國也于上世紀八十年代中后期在成套引進發(fā)電機組上應(yīng)用DCS,至目前,新建機組在控制系統(tǒng)選型上均采用了各型成熟的DCS控制系統(tǒng),單機容量較大的老機組也通過控制系統(tǒng)改造,基本采用了DCS控制系統(tǒng)。
作為技術(shù)進步的體現(xiàn),DCS控制系統(tǒng)的大范圍推廣,為電力生產(chǎn)的安全、經(jīng)濟運行作出了巨大貢獻。但在國家電力體制改革后,尤其是市場經(jīng)濟的調(diào)控下,如何盡可能提高DCS控制系統(tǒng)的可靠性,從而保證電力生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟,以盡可能提高安全和利潤指標變成了一項越來越重要的工作。
不論在新建機組還是老機組進行的控制系統(tǒng)改造,均面臨著盡可能質(zhì)優(yōu)價廉地選擇理想的控制系統(tǒng)的問題。在此,我們姑且撇開控制系統(tǒng)的價格,僅從提高可靠性要的角度來考慮,在DCS控制系統(tǒng)選型過程中需要注意以下各方面的問題:
2.1. 在選擇DCS控制系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮有在類似機組上良好運行業(yè)績的控制系統(tǒng),這樣的成套控制系統(tǒng)通過了工廠試驗和實際投運,其可靠行得到了時間的檢驗。同時要盡可能多地了解不同DCS在其他電廠的使用情況,尤其是主要出現(xiàn)的重大問題,以便在招標中進行比對和取舍。
2.2. 控制系統(tǒng)的硬件一定要具有高可靠性,在電子元器件上的生產(chǎn)工藝各環(huán)節(jié)上采用了成熟技術(shù),電子模件最好能熱拔插。控制器的運算和存儲能力要足夠,IO卡件具有很強的抗干擾能力。
2.3. 控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上要充分地采用了冗余技術(shù)。對于控制系統(tǒng)的控制器、網(wǎng)絡(luò)通訊等必須冗余,且各冗余設(shè)備之間必須能實現(xiàn)無擾切換.采用冗余結(jié)構(gòu)不僅能避免控制系統(tǒng)的局部故障擴大事故,保證機組安全穩(wěn)定運行,同時也保證設(shè)備故障的在線排除,從而消除事故隱患。
2.4. 控制系統(tǒng)軟件的可維護性要好。尤其是以下幾個方面:程序及軟件的穩(wěn)定性好,不會出現(xiàn)系統(tǒng)或單個控制器死機等問題;系統(tǒng)自診斷性好:控制器及IO信號有出錯報警;人機交換友好:可以在線修改程序及下裝;備品備件有可靠保證:在15年內(nèi)采購容易且周期短,價格低;功能是否強大??刂葡到y(tǒng)的軟件的可讀性好,其組態(tài)功能塊的種類是否能輕易實現(xiàn)DCS控制系統(tǒng)的各種工藝功能的需要。
另外,在DCS控制系統(tǒng)選型時,還要充分考慮到以下各個方面:為了確??刂葡到y(tǒng)的安全可靠性,該投入資金不能少,以充分發(fā)揮DCS技術(shù)優(yōu)勢。比如,控制器對數(shù)不能太低,以便于控制功能分配的合理分配;I/O模塊的數(shù)量要合理,以便在分配IO通道時既可以避免重要信號的過度集中,以確保各I/O模件的余量合理等。
對DCS控制系統(tǒng)的安裝有嚴格規(guī)定,尤其是對于改造系統(tǒng),選擇有良好資質(zhì)和施工經(jīng)驗,最好有改造經(jīng)驗的施工單位尤其重要??刂葡到y(tǒng)選型一旦確定后,施工單位的技術(shù)人員要一同介入控制系統(tǒng)設(shè)計,出施工圖、制定施工措施和進行技術(shù)培訓(xùn)等,工程開工前,必須根據(jù)工期要求,制定嚴格的進度計劃,并要求施工單位組織好安排力量,拿出他們的施工方案。在DCS控制系統(tǒng)安裝\調(diào)試施工中尤其注意以下問題:
3.1. 施工中要注意盤柜與地的可靠絕緣和盤柜母線的可靠接地,同時對
孔洞等必須做防火處理,盤柜等要有防振動措施。
3.2. 敷設(shè)電纜時尤其要注意強電弱電分開,屏蔽線的可靠接地和抗干
擾。在布線過程中一定要按照設(shè)計圖紙(一定已交專人認真審核),照圖施工,在接線中,電纜及芯線標記要清晰完整,能長期保持;壓接端子必須用預(yù)絕緣管裝端頭處理。
3.3. 要嚴格控制電子設(shè)備間的環(huán)境條件,注意搞好消防、空調(diào)、通風及照明等工作。尤其要提的是通風和空調(diào),由于DCS控制系統(tǒng)度溫度要求嚴格,所以應(yīng)盡早將空調(diào)系統(tǒng)投入運行,中央空調(diào)時出風口的不能正對機柜或DCS其他電子設(shè)備,以免冷凝水滲透到設(shè)備內(nèi)造成危害;同時,電子卡件決不允許有粉塵進行,所以,要求電子間能一直保持環(huán)境清潔和濾網(wǎng)干凈,注意除濕和調(diào)整好溫度。
在程序設(shè)計和驗收過程中,要充分調(diào)動全體員工的積極性,使大家盡可能多地和新的DCS控制系統(tǒng)進行了解、熟悉和掌握。在組態(tài)和驗收中,要特別注意以下問題:
4.1. 在程序組態(tài)設(shè)計中,一定要采用保障機組安全運行控制策略。保護或連鎖的邏輯判據(jù)必須是充要的。對汽輪機轉(zhuǎn)速、汽輪機潤滑油壓力等,宜采用硬接線保護和軟件保護相結(jié)合,建議采用常閉信號,以確保保護的可靠投入;對重要的三取二保護信號,要采用模擬量和開關(guān)量進行組合,,在保證重要主設(shè)備安全的前提下,建議盡可能采用常開信號,以避免保護的誤動作;
4.2. 在控制系統(tǒng)選型、設(shè)計、測試、驗收、投入運行和在線調(diào)整各階段,程序設(shè)計和測試人員一定要全程參與,要結(jié)合類似控制系統(tǒng)使用中存在的問題,嚴格審核保護控制邏輯設(shè)計和組態(tài)的合理性,測試中一定要全面測試所有的回路。要仔細記錄各次檢查和試驗結(jié)果,若發(fā)現(xiàn)與軟件相關(guān)的問題要立即與供應(yīng)商取得聯(lián)系,并將情況完整地反饋給他們以盡快解決問題。
4.3. 要有必需的后備手段:重要的保護和聯(lián)鎖,出了有通訊連接外,還必須具有硬接線方式;對重要的調(diào)節(jié)設(shè)備,除了在操作員站上有軟手操外,還必須有后備手操,以便在DCS控制系統(tǒng)控制器或I/O模件發(fā)生故障時,仍然可以對重要設(shè)備進行及時干預(yù)。
4.4. 對程序員要加強管理,采用授權(quán)制,且任何人改動程序都必須履行相關(guān)審批手續(xù),并做好異動前后的記錄。對重要調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID參數(shù)和閾值檢測塊等必須有記錄,在優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)過程中,必須實行監(jiān)護制度,并在修改參數(shù)后及時進行試驗,以免留下安全隱患
無論是新控制系統(tǒng)投運還是舊系統(tǒng)改造,DCS控制系統(tǒng)選型一旦確定后,在進行系統(tǒng)搭建、硬件測試和和程序組態(tài)前,必須對有較強實踐經(jīng)驗的熱控工程師和運行操作人員進行相關(guān)的培訓(xùn)工作,培訓(xùn)工作必須以仿真機和實際系統(tǒng)相結(jié)合,做到有的放矢。
5.1. 對操作人員的培訓(xùn):由于操作不當可能影響DCS硬件或軟件性能,會間接影響機組的安全行和經(jīng)濟指標,所以在DCS做畫面過程中要廣泛征求運行人員的意見,讓他們參與熟悉設(shè)計和調(diào)試,以讓他們充分熟悉控制界面(畫面)的操作變化,知道如何操作。對啟停設(shè)備、手/自動切換等日常性操作和事故情況下的事故干預(yù),應(yīng)編制完整的操作規(guī)程,進行技術(shù)培訓(xùn)和演練,要充分利用DCS控制系統(tǒng)調(diào)試階段對相關(guān)運行人員進行全面培訓(xùn)。
5.2. 對熱控人員的培訓(xùn):對熱控人員的培訓(xùn)要注意各有所長,由于現(xiàn)代DCS控制系統(tǒng)涉及的知識面很廣,要短時間進行全面掌握是不可能的。所以要充分考慮熱控人員文化素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平的差異,優(yōu)先對多位熱控6、工程師進行不同方面的比較深入的培訓(xùn)。通過培訓(xùn),使他們能在DCS控制系統(tǒng)的搭建,網(wǎng)絡(luò)通訊的建立、硬件的測試和驗收、程序組態(tài)的設(shè)計、控制回路的測試和調(diào)整等工作中逐步擔起重任。同時,要充分利用設(shè)備調(diào)試及分步投運過程中出現(xiàn)的問題,要求他們在供應(yīng)商的協(xié)助下,能結(jié)合技術(shù)手冊,進行分析、判斷和解決。在此基礎(chǔ)上,這些熱控工程師向其他人控人員進行“在線”培訓(xùn)。對于控制系統(tǒng)的管理,需特別提醒:在機組運行的情況下,應(yīng)盡量避免在線修改組態(tài)和重要參數(shù),若實在是必須進行組態(tài)修改及下載時,要作好事故預(yù)想,落實各項安全措施,并完善相關(guān)報批手續(xù)。
DCS控制系統(tǒng)在發(fā)電廠的廣泛應(yīng)用使得現(xiàn)代電廠的自動化水平躍上了新的臺階。在工業(yè)實踐中,控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題是正常的,但我們工程技術(shù)人員有責任和義務(wù)使控制系統(tǒng)盡可能少地出現(xiàn)嚴重影響安全的問題。對于控制系統(tǒng)多次出現(xiàn)的問題,我們要多分析,勤總結(jié),尋找問題的共性,并有針對性地采取措施進行改進。由于本人知識面不廣,經(jīng)驗也有限,加之時間倉促,文中的表述欠全面和完整,歡迎批評指正。希望能拋磚引玉,和廣大DCS技術(shù)人員加強溝通和交流,互相取長補短,使DCS控制系統(tǒng)能更好地為安全經(jīng)濟的電力生產(chǎn)服好務(wù)。