最近仔細看了由中國自動化學會編制的《發(fā)電廠熱工故障分析處理與預(yù)控措施 第四輯》，主要分析了2019年火電機組155起涉及國內(nèi)各主要發(fā)電集團的熱控相關(guān)故障典型案例。拋開這155起案例不談，在我們的火電機組，由熱工專業(yè)造成的機組非停占比還是非常大的。這里面的原因有很多，在此之前的很多文章中我都做了總結(jié)分析，無外乎設(shè)備和人為兩大方面。
關(guān)于設(shè)備原因，如果沒有人為因素的情況下，我們一般不會劃分為責任性事件或事故。設(shè)備原因一般由兩方面造成，一個方面是設(shè)備本身存在涉及缺陷、老化、故障等問題，另一方面是人為因素引起設(shè)備誤動或者拒動，一般這種情況我們在分析人的原因時候，也會在設(shè)備上增加防范措施。
設(shè)備本身的缺陷，我們可以從幾個方面進行分析。熱控專業(yè)的設(shè)備無外乎測量儀表、電動執(zhí)行機構(gòu)以及遠程控制系統(tǒng)(DCS、DEH、PLC等)。一般情況下，測量儀表是熱控專業(yè)日常消缺和維護的重點，但不是難點。尤其是在一些惡劣環(huán)境中的測量儀表，故障率往往很高。比如一次風流量計，由于測量的介質(zhì)是風粉，流量計堵塞就成了家常便飯。目前國內(nèi)很多機組在該類流量計增加了自動吹掃裝置，通過壓縮空氣對設(shè)備進行疏通。即便如此，流量計堵塞也還是時有發(fā)生，根本原因是測量的介質(zhì)造成的，與設(shè)備本身的質(zhì)量關(guān)系不大。因此，針對這一情況，增加吹堵裝置只是彌補措施，但是并不能完全避免問題的發(fā)生。
有一些問題是設(shè)備質(zhì)量造成的，比如一些電動執(zhí)行機構(gòu)閥桿頻繁脫落，模擬量的調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)不靈敏、經(jīng)常卡澀等問題。當然有人會說，這一情況也有可能是投用前閥門調(diào)試有問題。的確，熱控專業(yè)的很多問題往往不是單方面原因造成的，就像流量計堵塞的問題，有一些廠商的產(chǎn)品會考慮這類故障，在產(chǎn)品上進行優(yōu)化和技改，有一些廠商則不會考慮這些問題。因此，在分析問題的時候，就要從多個角度出發(fā)，不能單純的只摁著一個方面改進，而忽視了其它因素。
一般情況下，電動執(zhí)行機構(gòu)閥桿脫落的情況比較少見，但是對于一些行程比較大、操作比較頻繁的執(zhí)行機構(gòu)，故障時有發(fā)生。再加上一個超臨界的機組，各種開關(guān)量、模擬量的電動執(zhí)行機構(gòu)可能多達上百個，哪怕每年1%的故障率，都會造成很大的麻煩。因此，即便單個產(chǎn)品的故障率很低，在全廠統(tǒng)籌考慮的話，故障的次數(shù)就會增加。
這一點尤其是在DCS系統(tǒng)中體現(xiàn)的比較明顯，而且往往被詬病的比較多。作為全廠控制的大腦，DCS系統(tǒng)要求穩(wěn)定、安全、精確、靈敏，我總結(jié)了三個字就是“穩(wěn)、準、狠”。目前我們的大機組基本實現(xiàn)了主輔一體化，也就是說現(xiàn)場所有的測點都基本接入到了DCS系統(tǒng)中，對于一臺2*660MW的機組，所有的實點可能就3~5萬個。對于如此規(guī)模的系統(tǒng)，每天1%的系統(tǒng)故障率，都會一場災(zāi)難。尤其是對于一些參與了保護和聯(lián)鎖的測點，出現(xiàn)問題后往往會造成問題擴大化。
而對于DCS系統(tǒng)，不僅僅是維護測點這么簡單，本身這套系統(tǒng)就是一個組合體，其本身也存在自己的不穩(wěn)定性。我在之前的文章中跟大家討論DCS系統(tǒng)的學習方法的時候，就對DCS系統(tǒng)的架構(gòu)進行過分析。包含三個方面：電源、網(wǎng)絡(luò)和軟件硬件。大家日常在學習DCS系統(tǒng)的時候，更多的去了解軟件的組態(tài)方式，而忽略了其它方面，當然軟件的組態(tài)是DCS系統(tǒng)中最高大上也是最難的部分。但是，在日常維護過程中，對于一臺運行了三年以上的成熟機組，維護的重點往往在電源、網(wǎng)絡(luò)和硬件方面。
一般情況下，電源不會出現(xiàn)問題，正常設(shè)計兩套電源系統(tǒng)，具體到每一套盤柜，無論是工作電源還是查詢電源，也都是兩路供電，只是不同的DCS系統(tǒng)供電的模式有區(qū)別而已。從整體上看，我們一般通過UPS電源和廠用電同時給DCS系統(tǒng)供電，UPS電源作為工作電源，廠用電作為備用電源。有一些系統(tǒng)為了更安全起見，UPS電源也是切換后電源，通常由UPS電源和另一段的廠用電切換后提供。而大部分的DCS系統(tǒng)，工作電源模塊、查詢電源模塊也都是冗余配置，即便同一個電源模塊，甚至也可以接收兩路電源供電。總之，電源的冗余在DCS系統(tǒng)設(shè)計中基本上做到了全覆蓋，故障的幾率幾乎降到了最低。
但是還是會出現(xiàn)電源故障的情況，這里面就需要注意一個問題，電源冗余不等于電源正常?？剂侩娫凑５囊粋€重要的因素是電源切換過程中能否對DCS系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾，也就是所謂的無擾切換。在過去幾年里，我?guī)缀趺磕甓紩龅诫娫辞袚Q過程中，DCS系統(tǒng)失電的情況。DCS系統(tǒng)失電又分為多種情況，有的是個別模塊瞬間失電，造成DCS系統(tǒng)采集到的信號出現(xiàn)瞬間消失的情況。嚴重的會導(dǎo)致整個盤柜失電，所有信號瞬間消失又恢復(fù)。我還遇到個別盤柜主控單元初始化的情況，主要是主控單元掉電保護開關(guān)未設(shè)置，造成失電后數(shù)據(jù)清空。
上述三種情況，無論哪一種都可能導(dǎo)致設(shè)備故障甚至非停。當然電源故障還會引起一些小的問題，比如個別操作員站失電等，但是基本不會影響機組的正常運行。電源的安全穩(wěn)定與否，與廠商的產(chǎn)品質(zhì)量、安裝調(diào)試階段的按圖施工、電源架構(gòu)的設(shè)計等等都有關(guān)系，但是上述原因在生產(chǎn)階段基本上無法改變了，因此后期的維護就變得異常重要。
關(guān)于電源系統(tǒng)，在日常維護過程中，主要做兩方面的工作。第一是日常巡檢要定期核對電源模塊的指示燈是否正常，有一些事故其實都是有征兆的，電源的冗余配置，一般不會造成系統(tǒng)的完全失電，出現(xiàn)完全失電往往是對最早出現(xiàn)的故障沒有發(fā)現(xiàn)。這是一個責任心的問題，巡檢的質(zhì)量是影響設(shè)備安全運行的重要因素。第二是在設(shè)備檢修期間對電源系統(tǒng)做切換試驗以及電源電壓測量。如果設(shè)備已經(jīng)存在問題，通過試驗和檢查一般會暴露出來，這也是我們最低限度的一個工作。當然很多公司要求會更嚴格一些，還會對電源接地等進行檢查，這些也都是很好的保障工作。
關(guān)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護，相對電源就比較簡單，主要還是進行網(wǎng)絡(luò)的切換試驗。這里面需要注意的一個問題是，對于一些遠程柜，盡量避免用網(wǎng)線作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侄?，網(wǎng)線長度在大于100米之后，往往會出現(xiàn)丟包的情況，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。這一點，我在大機組沒有遇到過，但是在一些小機組，我確實遇到了遠程柜直接用網(wǎng)線連接的情況。此外，對于DCS系統(tǒng)，避免使用無線傳輸?shù)氖侄?。雖然5G技術(shù)很先進，但是對于當前的電廠系統(tǒng)，不建議采用無線傳輸?shù)哪Ｊ?。在某寶上我看到一些變送器可以使用無線信號，一些DCS系統(tǒng)也有這樣的通訊模塊，但是不建議使用。
關(guān)于DCS系統(tǒng)硬件，我這里主要說的是CPU、IO模塊等。一般CPU是冗余配置，目前我用過的DCS系統(tǒng)中，無論是國產(chǎn)還是進口，很少有只配置一塊CPU的情況。但是，個別PLC系統(tǒng)會這樣設(shè)計，是不可取的。對于CPU的維護，主要是做好日常的巡檢，說白了就是注意狀態(tài)指示燈是否正常，其它能做的工作真的有限。一些低級的問題，比如一些掉電開關(guān)等的設(shè)置，這是DCS系統(tǒng)最基本的工作。在檢修階段，CPU的冗余切換試驗必須要做，一些模塊的通道測試也要做，尤其是參與保護的重要模塊通道。
這里需要補充一點，DCS系統(tǒng)的整體架構(gòu)是在設(shè)計階段完成的，設(shè)計的合理與否將直接影響后期使用的安全狀況。在設(shè)計階段，我們要把握幾個原則。第一是分散原則，相同的設(shè)備要分配到不同的盤柜中，同一設(shè)備的相同的測點要分配到不同的模塊中。舉個例子，比如某機組有六臺磨煤機，也就是有六套制粉系統(tǒng)，那么這六套制粉系統(tǒng)的設(shè)備要分配到六個控制站，不要出現(xiàn)在同一控制站的可能，避免一個控制站故障造成多套制粉系統(tǒng)故障的問題。此外，設(shè)備的相同測點，比如#1磨煤機的六個軸承溫度測點，盡量分配到三個以上的溫度模塊，避免一個模塊故障造成所有測點故障的情況。
其次是冗余原則，這里包含兩個方面。第一是設(shè)備的測點設(shè)計盡量冗余，不要出現(xiàn)單點測量的情況，第二是模塊盡量留出15%以上的備用點。單點測量在熱工保護系統(tǒng)中是大忌，一般成熟的設(shè)備廠商對于大型的轉(zhuǎn)動設(shè)備，對于同一類型的測點，比如軸承溫度、振動等，都會避免單點測量的情況。但是，總是有例外，這幾年一些引進的機組，尤其是小機組，包括汽輪機在內(nèi)，我都遇到了單點測量的情況，這是不可取的。關(guān)于模塊備用點的問題，相關(guān)規(guī)程也有規(guī)定，主要是為以后的維護和技改留出空間，當然也是盡量減少單個模塊的負荷，延長使用壽命。
整體上看，無論是現(xiàn)場的測量儀表、執(zhí)行機構(gòu)，還是DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、電源和硬件，都存在一定的安全隱患，故障的幾率也要比機務(wù)專業(yè)的設(shè)備高，同時維護更為復(fù)雜。但是，一般情況下，并不是所有的熱控專業(yè)設(shè)備故障都會引起設(shè)備的異動。在日常的工作中，首先要對重要測點(參與保護和聯(lián)鎖的測點)加強巡檢，檢修階段做好設(shè)備的檢查和試驗。如果一旦出現(xiàn)異常，首先要做好異常原因的分析，在精確判斷故障之后，再去處理故障。熱控專業(yè)故障的處理，重要的是原因分析，處理過程中要防止事故的擴大化。
作者：貓 不捉老鼠
