摘要：本文從DCS控制系統(tǒng)角度，就控制系統(tǒng)選型、設(shè)備安裝、程序設(shè)計(jì)和調(diào)試驗(yàn)收以及技術(shù)培訓(xùn)等方面，就如何提高整個(gè)DCS控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了闡述。
在生產(chǎn)全過程中，加強(qiáng)人員安全管理和技術(shù)培訓(xùn)，盡可能地優(yōu)化和改良設(shè)備，是發(fā)電廠提高可靠性的重要方面。對發(fā)電廠而言，發(fā)電設(shè)備可靠性是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，主要包括：非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)、等效可用系數(shù)、等效非計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)、降低出力次數(shù)、利用小時(shí)數(shù)等，通過這些指標(biāo)可以比較全面地了解一個(gè)發(fā)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
在電力日益緊張的今天，如何提高設(shè)備可靠性愈來愈受到各個(gè)電廠的重視。本文作者根據(jù)自己長期在電廠從事熱控檢修工作的經(jīng)驗(yàn)，從DCS控制系統(tǒng)角度，就控制系統(tǒng)選型、設(shè)備安裝、程序設(shè)計(jì)和調(diào)試驗(yàn)收以及技術(shù)培訓(xùn)等方面，就如何提高整個(gè)DCS控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了闡述。
1、DCS控制系統(tǒng)可靠性
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，電力對國民經(jīng)濟(jì)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(biāo)下，提高電力可靠性變成了一項(xiàng)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(jìn)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(xiàng)工作做得更細(xì)、更實(shí)，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(gè)電廠的安全可靠性生死攸關(guān)。上世紀(jì)七十年代左右，隨著4C技術(shù)的發(fā)展和火電廠單機(jī)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(jì)八十年代中后期在成套引進(jìn)發(fā)電機(jī)組上應(yīng)用DCS，至目前，新建機(jī)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(jī)容量較大的老機(jī)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(jìn)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(jì)運(yùn)行作出了巨大貢獻(xiàn)。但在國家電力體制改革后，尤其是市場經(jīng)濟(jì)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(jì)，以盡可能提高安全和利潤指標(biāo)變成了一項(xiàng)越來越重要的工作。
2、DCS控制系統(tǒng)選型
不論在新建機(jī)組還是老機(jī)組進(jìn)行的控制系統(tǒng)改造，均面臨著盡可能質(zhì)優(yōu)價(jià)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(jià)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(shí)要優(yōu)先考慮有在類似機(jī)組上良好運(yùn)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(yàn)和實(shí)際投運(yùn)，其可靠行得到了時(shí)間的檢驗(yàn)。同時(shí)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(biāo)中進(jìn)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(yùn)算和存儲能力要足夠，IO卡件具有很強(qiáng)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(shí)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(kuò)大事故，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)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(hù)性要好。尤其是以下幾個(gè)方面：程序及軟件的穩(wěn)定性好，不會出現(xiàn)系統(tǒng)或單個(gè)控制器死機(jī)等問題；系統(tǒng)自診斷性好：控制器及IO信號有出錯(cuò)報(bào)警；人機(jī)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(jià)格低;功能是否強(qiáng)大。控制系統(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(shí)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(shí)，還要充分考慮到以下各個(gè)方面：為了確保控制系統(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(shí)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。
3、施工工藝和質(zhì)量
對DCS控制系統(tǒng)的安裝有嚴(yán)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(yàn)，最好有改造經(jīng)驗(yàn)的施工單位尤其重要。控制系統(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(jì)，出施工圖、制定施工措施和進(jìn)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(yán)格的進(jìn)度計(jì)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(shí)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(shí)尤其要注意強(qiáng)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(jì)圖紙（一定已交專人認(rèn)真審核），照圖施工，在接線中，電纜及芯線標(biāo)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(yán)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(fēng)及照明等工作。尤其要提的是通風(fēng)和空調(diào)，由于DCS控制系統(tǒng)度溫度要求嚴(yán)格，所以應(yīng)盡早將空調(diào)系統(tǒng)投入運(yùn)行，中央空調(diào)時(shí)出風(fēng)口的不能正對機(jī)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(shí)，電子卡件決不允許有粉塵進(jìn)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。
4、程序設(shè)備和調(diào)試驗(yàn)收
在程序設(shè)計(jì)和驗(yàn)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(jìn)行了解、熟悉和掌握。在組態(tài)和驗(yàn)收中，要特別注意以下問題：
4.1 在程序組態(tài)設(shè)計(jì)中，一定要采用保障機(jī)組安全運(yùn)行控制策略。保護(hù)或連鎖的邏輯判據(jù)必須是充要的。對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、汽輪機(jī)潤滑油壓力等，宜采用硬接線保護(hù)和軟件保護(hù)相結(jié)合，建議采用常閉信號，以確保保護(hù)的可靠投入；對重要的三取二保護(hù)信號，要采用模擬量和開關(guān)量進(jìn)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(hù)的誤動作。
4.2 在控制系統(tǒng)選型、設(shè)計(jì)、測試、驗(yàn)收、投入運(yùn)行和在線調(diào)整各階段，程序設(shè)計(jì)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(yán)格審核保護(hù)控制邏輯設(shè)計(jì)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(xì)記錄各次檢查和試驗(yàn)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(hù)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(shí)，仍然可以對重要設(shè)備進(jìn)行及時(shí)干預(yù)。
4.4 對程序員要加強(qiáng)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(shí)行監(jiān)護(hù)制度，并在修改參數(shù)后及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，以免留下安全隱患。
5、人員管理和技術(shù)培訓(xùn)
無論是新控制系統(tǒng)投運(yùn)還是舊系統(tǒng)改造，DCS控制系統(tǒng)選型一旦確定后，在進(jìn)行系統(tǒng)搭建、硬件測試和和程序組態(tài)前，必須對有較強(qiáng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的熱控工程師和運(yùn)行操作人員進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)工作，培訓(xùn)工作必須以仿真機(jī)和實(shí)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(dāng)可能影響DCS硬件或軟件性能，會間接影響機(jī)組的安全行和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，所以在DCS做畫面過程中要廣泛征求運(yùn)行人員的意見，讓他們參與熟悉設(shè)計(jì)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(jìn)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(yùn)行人員進(jìn)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(shí)間進(jìn)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(jìn)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(yàn)收、程序組態(tài)的設(shè)計(jì)、控制回路的測試和調(diào)整等工作中逐步擔(dān)起重任。同時(shí)，要充分利用設(shè)備調(diào)試及分步投運(yùn)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(jìn)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(jìn)行“在線”培訓(xùn)。對于控制系統(tǒng)的管理，需特別提醒：在機(jī)組運(yùn)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(shí)在是必須進(jìn)行組態(tài)修改及下載時(shí)，要作好事故預(yù)想，落實(shí)各項(xiàng)安全措施，并完善相關(guān)報(bào)批手續(xù)。
結(jié)束語
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(shí)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(zé)任和義務(wù)使控制系統(tǒng)盡可能少地出現(xiàn)嚴(yán)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(jìn)行改進(jìn)。由于本人知識面不廣，經(jīng)驗(yàn)也有限，加之時(shí)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(qiáng)溝通和交流，互相取長補(bǔ)短，使DCS控制系統(tǒng)能更好地為安全經(jīng)濟(jì)的電力生產(chǎn)服好務(wù)。
