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摘要：針對(duì)某60OMW進(jìn)口機(jī)組分散控制系統(tǒng)(DCS)性能現(xiàn)狀,，分析了DCS性能下降的原因,，提出了增加其性能考核的試驗(yàn)內(nèi)容，并對(duì)采用性能考核試驗(yàn)提高DCS可靠性問(wèn)題進(jìn)行了討論,。對(duì)完善DCS性能考核試驗(yàn),，具有較好的作用。

一、存在問(wèn)題

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的快速發(fā)展,，DCS的人機(jī)接口頻繁更新,，控制器不斷升級(jí)，使許多機(jī)組投產(chǎn)不久就面臨控制系統(tǒng)的升級(jí)與改造,。改造后的DCS具有靈活的人機(jī)界面功能和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理能力,，大大提高了控制系統(tǒng)分析效率，同時(shí)也存在一些需要完善之處,。

1.l DCS覆蓋范圍增大與設(shè)備配置縮減

隨著DCS在火電機(jī)組控制中應(yīng)用的逐步成熟,，125MW以上機(jī)組在基建與改造中已普遍采用了DCS。近年來(lái),，DCS控制功能的覆蓋范圍不斷增大,，由最初的模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS),、順序控制系統(tǒng)(SCS),、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)等基本功能擴(kuò)展到電氣控制系統(tǒng)(ECS)、旁路控制系統(tǒng)(BPC),、吹灰程控,，以及數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(DEH)、給水泵汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)(MEH),、脫硫控制,、外圍輔助控制等的一體化控制，范圍幾乎包括了電廠的所有設(shè)備,。目前,，大多數(shù)機(jī)組控制系統(tǒng)除保留少量用于緊急停機(jī)、停爐的后備手動(dòng)操作按鈕外,，所有控制,、保護(hù)和監(jiān)視功能全部集于DCS,DCS的安全性和可靠性對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行起到了越來(lái)越重要的作用。但是,，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,，為了降低成本，DCS制造商不斷縮減設(shè)備配置,，將系統(tǒng)優(yōu)化的空間幾乎擠壓殆盡,，導(dǎo)致DCS性能下降。

1.2 控制器能力的增強(qiáng)使故障風(fēng)險(xiǎn)集中

在目前采用的DCS招標(biāo)技術(shù)規(guī)范中僅對(duì)I/0模件的分散配置做了詳細(xì)規(guī)定,，而對(duì)于控制器的配置，除了對(duì)負(fù)荷率有具體要求外,，僅籠統(tǒng)地規(guī)定應(yīng)遵循功能分散和物理分散的原則,。隨著CPU芯片主頻的提高，使得DCS控制處理能力不斷加強(qiáng),，DCS制造商以滿(mǎn)足負(fù)荷率為標(biāo)準(zhǔn),，減少控制器數(shù)量來(lái)取得價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)力,，結(jié)果造成DCS控制分散性下降，使故障風(fēng)險(xiǎn)集中,，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)整體的安全性和可靠性,。有些DCS雖然通過(guò)硬件升級(jí)滿(mǎn)足了負(fù)荷率的要求，但控制軟件并無(wú)太大變化,，無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能,，降低了系統(tǒng)的總體性能。

1.3 新控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性

由于廣泛采用市場(chǎng)化產(chǎn)品降低成本,，使DCS總體工藝水平較低,，存在許多故障隱患。部分國(guó)產(chǎn)DCS的

網(wǎng)絡(luò)故障率很高,，造成控制系統(tǒng)死機(jī)的情況越來(lái)越頻繁;有些DCS甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常的在線(xiàn)下載功能等,，致使在運(yùn)行階段不斷對(duì)DCS功能進(jìn)行升級(jí)、開(kāi)發(fā)和完善,，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行與正常維護(hù),。

1.4 基建工期壓縮使控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能下降

由于電力緊缺使電廠建設(shè)工期不斷壓縮，使控制系統(tǒng)調(diào)試時(shí)間減少,，造成控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能普遍呈下降趨勢(shì),。以某火電廠60OMW進(jìn)口機(jī)組為例，在對(duì)主要自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的考核試驗(yàn)中,，共獲取測(cè)試數(shù)據(jù)143項(xiàng),，試驗(yàn)合格率為51.75%。目前國(guó)內(nèi)采用的DCS技術(shù)規(guī)范中,，對(duì)控制系統(tǒng)性能考核試驗(yàn)并未考慮對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能指標(biāo)的考核,，因此失去了對(duì)DCS性能要求的一個(gè)約束手段，而控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能對(duì)于機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用,。

二,、性能考核試驗(yàn)的內(nèi)容與要求

DCS性能考核試驗(yàn)是基建機(jī)組移交商業(yè)運(yùn)行前的最終性能測(cè)試。目前國(guó)內(nèi)對(duì)DCS的最終性能考核試驗(yàn)僅規(guī)定了現(xiàn)場(chǎng)可利用率試驗(yàn)(SAT),，而對(duì)于DCS一些具體的性能保證如何進(jìn)行測(cè)試和考核末做要求,。因此，應(yīng)對(duì)DCS考核試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行以下完善,。

2.1 基本性能與功能

DCS的基本性能參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足其可維護(hù)性和容錯(cuò)能力正常的要求,。雖然有些項(xiàng)目在DCS驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)已做過(guò)測(cè)試，但機(jī)組在調(diào)試過(guò)程中,，其軟,、硬件系統(tǒng)均有所變化。有些系統(tǒng)功能的性能測(cè)試要利用機(jī)組停機(jī)時(shí)進(jìn)行，而在機(jī)組運(yùn)行時(shí)性能指標(biāo)要求更高,。

DCS基本性能試驗(yàn)應(yīng)主要包括系統(tǒng)實(shí)時(shí)性(包括畫(huà)面調(diào)用時(shí)間,、參數(shù)刷新時(shí)間、操作指令響應(yīng)時(shí)間,、信號(hào)掃描周期等),、模擬量通道精度、SOE點(diǎn)的分辨率,、歷史站容量與采集周期,、抗干擾能力、系統(tǒng)容錯(cuò)能力(包括網(wǎng)絡(luò)局部中斷或控制器各類(lèi)故障下的系統(tǒng)自愈能力,、非法輸入的容錯(cuò)能力,、設(shè)備斷電的正常恢復(fù)能力等),、系統(tǒng)時(shí)間同步精度,、控制器負(fù)荷率與裕量、網(wǎng)絡(luò)通訊負(fù)荷率及系統(tǒng)電源裕量等測(cè)試,。

DCS基本功能試驗(yàn)應(yīng)包括對(duì)系統(tǒng)完整性的檢查和對(duì)用戶(hù)要求的功能的確認(rèn),，一般為控制系統(tǒng)軟件和硬件完整性、I/0點(diǎn)接入率和完好率,、系統(tǒng)失電與通電情況,、人機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用功能、SOE與報(bào)表打印功能,、模件的軟件和硬件工作情況等檢查,，以及機(jī)組監(jiān)視和操作及報(bào)警功能、系統(tǒng)組態(tài)與在線(xiàn)下載功能,、I/0通道和模件及網(wǎng)絡(luò)的自診斷功能,、輸出通道自保持功能、系統(tǒng)可維護(hù)性功能(包括控制器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的冗余切換,、帶電插拔模件,、控制裝置與通訊系統(tǒng)的典型故障排除等)、DCS全部失電和部分失電的系統(tǒng)響應(yīng),、電源切換功能等試驗(yàn),。

2.2 調(diào)節(jié)品質(zhì)

通過(guò)不同負(fù)荷變化速率下的負(fù)荷擾動(dòng)試驗(yàn)，獲得機(jī)組各項(xiàng)主要控制參數(shù)的穩(wěn)定情況和控制偏差,，并與要求的性能指標(biāo)進(jìn)行比較,。常規(guī)機(jī)組的典型試驗(yàn)包括主蒸汽壓力、爐膛壓力,、風(fēng)煤比率(以煙氣含氧量反映),、磨煤機(jī)出口溫度,、汽包水位、過(guò)熱蒸汽溫度,、再熱蒸汽溫度等自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其試驗(yàn)應(yīng)在不同的負(fù)荷區(qū)間分別進(jìn)行,，試驗(yàn)范圍應(yīng)覆蓋到控制系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)節(jié)的每個(gè)負(fù)荷段,。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)可利用率

DCS的可利用率表明了一個(gè)可恢復(fù)特性的裝置或系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成其規(guī)定功能的概率。通過(guò)可利用率試驗(yàn),，驗(yàn)證機(jī)組DCS連續(xù)可靠運(yùn)行能力,。試驗(yàn)期間的可利用率一般規(guī)定不低于99.9%，試驗(yàn)時(shí)間為90天,，如末達(dá)到要求,，則可以90天的周期順延，但總時(shí)間應(yīng)限制在250個(gè)連續(xù)日內(nèi),。若試驗(yàn)結(jié)果連續(xù)3次不合格,，則認(rèn)為該項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)┩ㄟ^(guò)。DCS現(xiàn)場(chǎng)可利用率試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)依據(jù)試驗(yàn)期間的事件記錄,，以約定的計(jì)算規(guī)則和權(quán)重系數(shù)進(jìn)行折算后產(chǎn)生,，最終確定 DCS達(dá)到規(guī)定的現(xiàn)場(chǎng)可利用率指標(biāo)。

三,、常見(jiàn)故障

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示,，2000~2005年間某省網(wǎng)屬各電廠因DCS各類(lèi)軟、硬件故障引起的設(shè)備二類(lèi)以上障礙共41起,，占同期二類(lèi)障礙以上設(shè)備異動(dòng)總數(shù)的30.1%,，是機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的主要原因之一。其中,，DCS控制器或I/0模件故障造成機(jī)組跳閘13次,，設(shè)備異動(dòng)10次;DCS電源故障或備用容量不足造成機(jī)組跳閘5次;DCS軟件故障或控制邏輯錯(cuò)誤造成機(jī)組跳閘3次，設(shè)備異動(dòng)1次;調(diào)節(jié)系統(tǒng)品質(zhì)劣化且運(yùn)行干預(yù)不當(dāng)造成機(jī)組跳閘2次;操作員站服務(wù)器死機(jī)手動(dòng)MFT2次;通訊故障或信號(hào)干擾造成機(jī)組跳閘3次,，設(shè)備異動(dòng)2次,。以上各類(lèi)典型故障均與DCS性能考核試驗(yàn)的測(cè)試內(nèi)容密切相關(guān)，嚴(yán)格考核將有利于促進(jìn)制造商從系統(tǒng)整體考慮來(lái)提高DCS的性能與設(shè)備的可靠性,。

四,、通過(guò)性能考核試驗(yàn)提高 DCS可靠性

(1)現(xiàn)場(chǎng)可利用率試驗(yàn)方法與原則對(duì)不同配置水平的系統(tǒng)普遍適用，可以從試驗(yàn)結(jié)果考察系統(tǒng)的綜合故障時(shí)間與正常利用率,。由于控制系統(tǒng)考核試驗(yàn)時(shí)間較短,，可結(jié)合基本性能與功能試驗(yàn)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能品質(zhì)試驗(yàn)對(duì)具體的DCS性能進(jìn)行考核，以降低試驗(yàn)結(jié)果的偶然性,。

(2)性能考�,？纱龠M(jìn)控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展,，同時(shí)利用科學(xué)嚴(yán)格的考核指標(biāo)抑制縮減配置的競(jìng)爭(zhēng)，保證控制系統(tǒng)的高可靠性能,。

(3)進(jìn)一步充實(shí)與完善性能考核試驗(yàn)的內(nèi)容,，對(duì)涉及到系統(tǒng)安全和可靠性的分散度、獨(dú)立性和完整性制定可操作的性能考核指標(biāo),。

(4)對(duì)于末經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期應(yīng)用考驗(yàn)的新的或整體換代的DCS,，嚴(yán)格的性能考核試驗(yàn)是對(duì)其技術(shù)均衡發(fā)展的制約與調(diào)節(jié)手段，可起到正確的引導(dǎo)與促進(jìn)作用,。

(5)為提高DCS的整體可靠性,，不僅在基建機(jī)組中應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行性能考核試驗(yàn)，對(duì)于大修后的運(yùn)行機(jī)組也可參照DCS基本性能與功能試驗(yàn)的要求其性能進(jìn)行評(píng)估與考核,。

五,、結(jié)語(yǔ)

火電廠機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行,，DCS的可靠性是關(guān)鍵,。DCS從控制功能的完善到實(shí)際應(yīng)用需要經(jīng)過(guò)應(yīng)用、反饋,、改進(jìn),、應(yīng)用的多次循環(huán)的考驗(yàn)過(guò)程，并通過(guò)其系統(tǒng)性能考核試驗(yàn)的指標(biāo),，確定系統(tǒng)的投入應(yīng)用,。 DCS性能考核試驗(yàn)是提高DCS性能，確保其長(zhǎng)周期,、可靠運(yùn)行和避免商業(yè)化造成系統(tǒng)性能下降的一種手段,，需要隨著DCS控制技術(shù)的發(fā)展不斷地探索、研究和完善其試驗(yàn)內(nèi)容,，使DCS性能考核試驗(yàn)更加有效,。