浅析电厂热工控制系统故障统计和分析

浅析电厂热工控制系统故障统计和分析

侯丽琴

（国网能源哈密煤电有限公司新疆哈密839000）

摘要：热工控制系统是汽轮机运行的重要组成部分，我们必须以故障检修和防范为主，及时超前的将问题解决在萌芽状态，确保机组的安全、经济运行。在日常的维护中，要以数据的采集分析为主，预警异常现象，对于组件的物理检修应该严格按照标准规范进行，同时更应该提高技术人员水平，使其在维护的基础上，研究新的预防机制。

关键词：汽轮机；热工控制系统；DCS控制系统；故障分析及处理

热工控制系统的应用已经普遍化，其优点就是能够保证机组的正常、安全运行，提高经济效益，减少同时改善劳动环境。目前世界范围内热工控制系统已经达到一定水平，但是在日常的应用中，各类问题仍然不断出现。本文将系统的对问题进行归纳，以供参考。

1热工控制系统故障检测的主要内容

热工控制系统是机组运行的重要技术参数保证，其构成可分为：一是维持机组正常运行的参数调节控制系统，它控制着各类物的资输出输入量，如燃料控制系统、供水控制系统、热汽温控制系统等。二是制动机组及时开关的，启停控制系统，如单独控制、远线控制、关联控制等。三是确保机组安全的设备保护系统，如锅炉安全监控系统、紧急制动系统、单元机组保护系统等。四是特殊类控制系统，如如汽轮机的DEH（汽轮机数字电液控制系统）和MEH（小汽轮机电液控制系统）等。上述四大系统都属于故障检测内容。但是在实际检测中，根据出现问题的频率和各类系统原有特性，我们将上述各系统易于出现问题的组件和程序路段进行了归纳，重点检测以下内容：

（l）各控制系统中对于组件传感器的故障检测与诊断。根据使用该传感器所所应获得的数据作为参考，判断异常，将问题传感器分离出来进行检测。（2）各控制系统中对于组件执行器的故障检测与诊断，根据执行器所连接设备的运行情况，判断执行器是否故障，将问题执行器分离出进行检测。（3）DCS（分散控制系统）等控制系统自身的问题故障检测，需要对控制系统的软件和主板模块机电路进行故障检测。

2热工控制系统的故障分类和诊断

传感器故障分析：热工控制系统有着很多的点进行数据测控，传感器可以将这些数据传送给监控终端。如果有故障存在于某一个传感器上，都会对监控系统的正常运行产生很大的影响，设备的安全也不能得到保证。传感器覆盖的范围很广，包括各个环节，比如输入输出电压、机组温度、输出电流等等；通常情况下，传感器的故障有这些，断线故障，超限故障，也就是指系统的输出值大于传感器的限额；恒偏差，指的是有恒定偏差存在于采集数据和实际数据之间；卡死故障，指的是传感器保持一个恒定的采集值，设备情况发生了改变，它也不会变化；差异故障，有一定的差异存在于输出值和实际值之间，但是无法恒定。

执行器故障分析：热工控制系统的执行器长期处于高温高压的环境之中，这样就很容易腐蚀部件，造成电子线路的老化、配套金属材料的变形等情况，这样就会降低执行器的调节作用，控制效果也会受到很大的影响，导致设备故障的出现。执行器的常见故障形式有这些，卡死故障，指的是执行器输出阀全面停滞，无法执行命令指令；死区故障，指令在允许范围以外，输出阀没有做出反应；偏差故障，输出阀位与指令没有完全的贴合；增益故障，为执行器输入输出增益变化；回差故障，上行下行程差值不符合于正常情况。如果从故障性质的角度上来讲，所有的故障都可以纳入这三个种类，分别是渐变性故障、跳变性故障、完全失效故障，其中，发电机组中，渐变性故障非常的普遍，那么就需要对早期的故障检测产生足够的重视。

控制系统干扰故障分析：在接地系统干扰方面，因为热工控制系统有着十分众多的设备，那么彼此之间就有因素互相干扰，其中，通过实际的调查研究发现，最为明显的就是接地系统的干扰。接地系统的干扰有着十分大的危害，它所造成的后果有很多，比如误发系统信号、阀门指令失灵、信号变化异常等等，针对这些问题，需要具体的分析和研究。但是，总起来讲，没有严格的监督施工过程，或者是在连接底线的时候，没有依据相关的规范和要求，是故障发生的重要原因。因此，在工程自检的时候，需要特别注意，防止出现这种情况，在施工的过程中，要将相关的技术规范明确的传达给设备安装人员，同时，施工人员也需要对图纸仔细的观察，做到了然于胸，在施工的过程中，也需要严格依据相关的设计要求和图纸要求来进行。

3热工控制系统常见故障的处理

具体来讲，热工控制系统常见故障的防范措施主要有以下几方面。

（1）是在研究隐患问题的技术方面，需要在提高效率的基础上，保证运行的足够安全。要依据实际运行的具体情况来比照现有的各项规章制度，对其进行完善和健全，并且将其严格的落实下去。

（2）是针对容易发生问题的组件，应该制定定期维修制度：要定期紧固各种仪器控制设备的通讯电缆，定期吹扫风烟测量管路，如果条件允许的话，可以进行固定式吹扫管路的安装，这样人们的工作量就可以得到大大的减轻，在开关控制方面，也需要充分结合实际情况来进行。

（3）是对于热工控制系统设备的工作环境，也需要采取一系列的措施来进行提高和改善，比如应该良好的密封就地设备接线盒，这样可以防止遭受到腐蚀以及雨水的破坏等等。

（4）是在日常工作中，技术人员应该对各项参数指标产生足够的重视，仔细的观察，这样可以将各类设备存在的隐患和缺陷及时的找出来，进行分析之后，采取一系列的措施来进行整改。

（5）是要制定DCS系统检修标准和周期，依据DCS系统设备的特性，在修理机组的同时，还需要检修其他的一些相关项目，比如备份应用软件，核定控制模件的标示和位置等等。

（6）是要清扫相关模件防尘滤网，要定期检查和紧固接地系统和接柜地线，检修和测试电源和风扇。同时，在修复故障方面，需要从三个层次来进行，部件诊断、回路诊断和系统诊断等。

4DCS控制系统故障的应急处理

针对火电厂的特点以及DCS控制系统的特点，其应急处理应当遵从以下原则：在DCS控制系统发生异常之后，应当及时通知热工人员到场地进行研究、调查和处理，并汇报上级领导。操作人员应当果断处理、沉着冷静，在确保自身安全的基础上保障机组设备的安全性。首先，应当分析故障的类型和所涉及的范围，并在详细查看异常状态对机组设备的影响，从而针对性处理。在没有任何控制手段的情况下可以继续稳定工作状态，并及时联系检修部门进行检修，如果在短时间内没有任何的检修效果便可以立即停止运行。在故障发生之前机组如果不稳定并且无任何控制操作时应当立刻停止机组的运行。

应急处理的注意事项：及时安排专业人员做好相应的预防准备，并以人员安全为主要核心，保障通信的畅通；DCS控制系统如果是因为故障而断电，操作人员决不可盲目的恢复电源，以免故障持续扩大。系统内部的电源操作应当由专业人员试试。DCS通信网络在瘫痪状态下应当紧急停止注意电厂的供电方式。如果火电厂无供电并在确认无异常之后应当及时借助邻机公用操作权限合厂用电备用电源开关，在无效时应当考虑母线线路方面的负荷开关断开之后就地更换备用电源。对操作员站的故障应急处理主要有两点：

（1）当某个或几个操作员站的显示器黑屏之后，假设其他操作员站处于正常状态，能够正常的监控机组的工作状态。便可以在系统继续运行的状态通知检修人员进行故障检修处理。假设操作员站均无法对机组实行有效的安全操作和常规监控，就只能紧急通知工程师操作站对机组进行监控，并通知检修人员对操作员站的故障进行有效的处理，在故障完全恢复之前尽可能规避大量的机组操作，确保机组安全；

（2）当火电厂所有的操作员站均处于故障时，如果电源处于正常状态，便可以尝试逐一性的热启动，观察设备是否能够完全恢复正常，此时仍然需要通知检修人员进行检修处理。但是，假设因为电源的原因导致所有的操作员站均发生故障，就必须紧急适用工程师室内操作员站对机组实行监控，假设工程师室内操作员站以及集控室均发生故障无法对监测设备的运行状态，无比立刻暂停机组的运行，在排除故障之前不得开启，保持电源断开，确保机组自身的安全性。

5火电厂DCS控制系统故障预防措施

5.1火电厂机组的操作人员需要掌握充足的DCS控制系统的运行特点以及系统本身的设备功能、结构等内容。并熟练掌握系统电源的回路设计方式以及运行方式。定期对系统的设备状况以及网络运行状况进行分析和检查，如果发现任何的异常需要及时处理，并组织检修人员进行处理。针对系统的维护检修人员而言，应当提高对DCS控制系统的检查力度以及监控力度，如果发现CPU、电源或网络等存在故障必须及时通报机组人员，及时发生异常的具体为止，并采取针对性措施解决这些故障[4]。与此同时，还需要对DCS控制系统的软件以及相应的应用软件进行规范化管理，构建软件升级、更新以及修改的审批流程与责任人，并对软件实行升级、更新以及修改之前，必须做好软件系统的备份，对于没有确认的软件或未经测试的软件不能应用到DCS控制系统当中，尽量规避系统当中使用软盘、光盘等不稳定的介质，以免系统遭受并毒的感染。除此之外，必须建立全面、严格的规章制度以及相应的管理制度，并建立系统的并毒防治措施，下载并应用相应的病毒防护软件，确保软件时刻处于运行状态，及时升级并毒防护软件，禁止DCS控制系统与外界网络或与个人便携式电脑连接。同时，系统的检修维护人员应当有目的性的提高与机组操作人员的沟通，杜绝非机组操作人员影响机组的工作效果。

5.2对于热控人员的要求

随着DCS控制系统的不断升级，其所涉及的知识更为广泛，在这种情况下，要想熟悉的对DCS控制系统进地操作并不是短时间内就能实现的，所以需要优先对热控工程师进行深入的培训，使其能够胜任控制系统的各项工作，而且对于调试及分步投运过程中出现的问题能够及时进行解决。再由热控工程对其他热控人员进行培训，可以在线进行，同时在进行管理控制系统时，如果需要对机组的组态进行修改，则需要做好事故的预想，并制定好相关的安全措施。

结语

综上所述，伴随着火电厂DCS控制系统的智能化、自动化不断发展，DCS控制系统的可靠性和安全性也在持续提高。一定层面上讲，故障时无法避免的。但是，故障与事故并不是同义词，对故障的有效应急处理以及全面的预防必然能够规避事故，其关键在于如何提前发现，然后有效的控制、预防并排除故障。对此，这就需要相关人员提高对DCS控制系统的认识，及时发现系统的异常，有效的应对故障，预防故障发生，确保火电厂真正实现安全、高效生产。

参考文献：

[1]陈博川，张建玲.火力发电厂热工控制技术[M].长沙：湖南科学技术出版社，2001.

[2]冷桂森，孝延军.汽轮机热工控制系统故障分析及处理.吉林电力，2012（8）：44-45.

[3]牛征.热工控制系统在线分析与故障诊断系统的研制.华东电力大学硕士论文，2002.