发电厂DCS常见故障分析与预防

摘要：DCS的全称是分散控制系统，不管是新建的电厂还是老电厂，在进行系统改造时都选择使用了这个系统。这篇论文主要是对DCS系统在电厂的运行中一些比较常见的问题以及原因，并且从系统的维护、管理、检修和制造方面提出了相应的防范措施，让发电机组的运行能够更加的安全并且稳定。

关键词：发电厂;DCS;故障分析

分散控制系统具有可靠强大的功能，灵活的配置。也因为这些特点，使得他在电厂的热控系统中获得了越来越多的使用。分散控制系统是从70年代才开始出现的，它是一种新型的控制系统，它相较于模拟仪表和集中式的数字控制系统来说，是更新换代后的产品。它以微处理器作为它的基础，具有高可靠性，快速性，实时性和大容量的储存能力，并且它还具有能够控制分散管理系统的优点。现如今，很多新建的电厂已经全部的将分散控制系统作为热工控制系统，也有一些电厂将电气控制系统也纳入到了分散控制系统，而且一些建成较早的发电厂也逐渐的使用分散控制系统来代替以前的系统，用以改造热工控制系统。由此可见，可靠的分散控制系统能够直接的影响到每一个机组运行的安全，以及它的经济效益。

不可避免的和以前的控制系统一样，分散控制系统在使用的过程中也总会出现一些影响安全的故障。根据不同的故障，我们将其分为了人为的故障以及设备出现故障。根据每一个故障对工作人员的危害不同，我们将其分为了一般故障以及严重故障。一些故障是因为系统在设计时不够全面，所以当系统正常运行的话，对工作人员的影响其实并不大，但一旦系统超负荷使用，那就会对工作人员造成伤害。而一些故障虽然说不会对工作人员造成伤害，但是会给机组的运行和工作人员造成工作上的不便以及增加他们的工作量，这也间接地对机组的工作安全性和经济效益造成了影响。

一、网络通讯类故障

（一）节点总线故障

同轴电缆作为节点总线的传送介质，有的是使用令牌信号传送的方式，而有的则是使用带冲突检测的多路送取争用总线信号传送方式。但其实不管是哪一种方式，只要总线的支线在任意一处断开，都会导致整条线上的所有站和设备的通讯发生故障。一般来讲，目前想到的防止发生这一类故障的方法，就是采用双路冗余配置的方式，也就是使用两条线路，这样就避免了一路总线，发生故障之后影响到机组的运行，但是这个方式也并不能从根本上解决故障。而且当一根总线发生问题时，在处理的时候非常容易对另一条总线也造成不好的后果。最有效的方法还是应该保证总线接触良好，经过对比发现比较有效的是FOXI/A系统节点总线布置方式。

（二）就地总线故障

就地总线或者现场总线，一般指的是由双绞线组成的数据通讯网络。它连接的设备是在生产的过程当中直接发生联系的一次元件或者控制设备。所以它工作的环境比较差，出现故障的次数也会比较多，也非常容易因为工作人员的操作不當而影响整个生产的过程。当然总线本身也会因为各种原因而造成通讯故障。所以，防止这一类故障发生的比较有效的方法是，首先妥善的对就地总线与就地设备的连接点进行处理，在对设备进行拆卸和组装时，不能影响到总线的运行，总线的分支应该安装在不容易被触碰的地方。而且就地总线也最好是采用双路冗余配置，这样可以让通讯更加可靠。

（三）地址标识的错误

不管是就地的组件还是总线的接口，一旦它的地址标识出现错误，那么对网络通讯就会造成很大的影响，所以防止每一个组件的地址标识出现错误，防止地址标识出现人为的误改、误动也显得非常重要。一般来说，系统扩展应该在系统停止运行的时候进行。特别是使用令牌式通讯方式的系统，对其进行任何增加或者减少组件的措施都必须在系统停止运行时进行，并且要将组件的情况向网络发布，这样可以避免引起一些不可预料的后果。

二、硬件故障与处理措施

（一）硬件故障的处理

1.人机接口故障处理

此次针对一些比较常见的人机接口故障提出处理方法。

首先，球标的操作不正常。一般来说，是因为内部的机械装置长期进行工作而老化或者发生污染，导致接触点不能正常的发挥它的功能。只是因为电缆的插接不牢固而导致与主机连接不当，这种情况只需要将其进行检查，若出现问题只要更换便可以解决问题。

其次，控制操作失效。这是由于球标的操作信号不能改变过程通道的状态，一方面可能是因为过程通道的硬件本身发生了故障，另一方面也可能是因为操作站本身的软件有缺陷，在设备进行了超负荷运行或者是打开的过程窗口过多时，导致了不响应的情况。这种情况下，首先要对过程通道的功能进行检查，若功能正常再对操作员站进行检查，在必要的时候可以重新启动设备初始化操作员站。

第三，操作员站死机。一般来讲发生这种情况的原因非常多，硬盘或者是卡件发生故障，软件的本身就存有缺陷，冷却的风扇发生故障导致主机过热或者是超负荷运行，这些都有可能导致操作员站死机，解决这一故障的方法，首先可以对主机温度进行测定，如果温度正常，则可以使用替代法来检查硬盘或者是主机卡件，这样就可以确定发生故障的地方。

2.过程通道故障

过程通道发生最多的故障事件就是I/O卡件出现故障或者是就地总线出现故障，我们发现发生这两种故障主要有两个原因，一是I/O卡件长时间的进行工作，卡件的配件早己老化或者说损坏，二是当外部的信号接地或者是有强电信号串入卡件，通道也会发生故障。现在一般的卡件本身就已经有了良好的隔离措施，所以在通常情况下是不会让故障扩大的，但是如果故障一旦出现，则会对控制和监视功能造成直接的影响，所以及时的查明故障的原因，并且更换卡件，是非常必要的。

当一次元件或者控制设备出现故障时，有时是不会被操作员发现的，只有当参数出现异常或者设备报警的时候，才会引起操作员的注意。

控制处理器一般发生故障就会立即报警，引起操作员的注意。现如今控制处理器一般都会使用双路冗余配置，当一台发生故障时是不会有很严重的后果，但也应该立即对故障进行处理，而且在处理的过程中绝对不能影响到另一台正常的处理器，否则将会产生非常严重的后果。

（二）硬件故障的防范措施

硬件发生故障绝对不是偶然的，一般来说总是会有一定原因的，除了硬件本身的质量之外，使用操作不当也是造成硬件故障的重要原因之一。电子元件的使用环境要求非常高，尤其是计算机的硬盘，光驱，电源这些元件对粉尘、温度、湿度的要求都非常高。电子元件的使用环境要求非常高，尤其是计算机的硬盘，光驱，电源这些元件对粉尘、温度、湿度的要求都非常高。使用的环境会直接的影响它的使用时间，甚至可能导致计算机停机。从另一方面来讲，频繁的使用或者没有按照启动的顺序来进行分散控制系统的停送电，也会让设备发生故障。所以想要硬件尽量少出现故障，应该保证它的运行环境良好，并且严格按照要求来进行启动和定期的检修和维护，在出现故障时要及时的进行处理防止出现更加严重的后果。

三、人为故障及防范措施

（一）人为造成的故障种类

当分散控制系统出现故障，在对其进行维修和处理时，很可能会发生维护人员操作不当的行为，这样就可能导致故障扩大，或者是出现新的故障。一般在对系统进行维修和故障处理时，出现操作不当的行为，可能会导致部分测点、设备不能正常工作。甚至可能会造成机组或者是主要的辅助设备停止运行，这样的后果是非常严重的，也是不可挽回的。

（二）防止人为故障的措施

首先对工作人员要进行监护。并且制定出一套符合实际的管理制度。从管理上防范操作不当的行为发生。现如今，不管是新建的电厂还是老电厂，一般都制定了分散控制系统的管理制度，以及软件修改的管理制度等一系列符合实际的制度，实践证明，制定了相关制度的电厂能够有效地减少操作不当而导致机组故障的事件发生。其次将主要保护的投退采用硬切换开关的形式，而放弃使用软件强制的方式，这样可以避免误动。出于对辅助设备的保护，其状态的强制应该采用的是图形化的操作，也就是说在管理工程师的环境之下，用点击按钮的方式来进行保护的投退，而不是使用直接强制设备进入状态的方式来进行操作，这样可以有效地减少操作不当的事件。最后，加强对维修管理人员的培训，提高工作人员的检修水平。

四、结语

最近幾年以来，分散控制系统成为了发电厂使用最多的控制系统，它能够减少系统发生故障的概率，有效地提高设备的可靠性。通过实践可以证明，想要确保分散控制系统能够安全稳定的运行，关键在于领导重视以及加强管理，保证设备的运行环境良好，防止硬件出现故障，及时对软件和数据进行备份。同时减少人为的对机组的不当操作，最重要的是要提高设备自身的质量，这些才是能够从根本上减少分散控制系统出现故障的方法。

参考文献：

[1]钟永春，郭慧玲.发电厂DCS常见故障分析与预防[J].国网技术学院学报，2003，6（2）：33-35

[2]白林.发电厂DCS常见故障分析与预防[J].科技致富向导，2012（27）：184-184.

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[4]李巍.火电厂DCS控制系统故障应急处理方法和预防分析[J].山东工业技术，2018（10）：181-181.

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