最近仔細(xì)看了由中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)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(jī)組155起涉及國內(nèi)各主要發(fā)電集團(tuán)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(jī)組，由熱工專業(yè)造成的機(jī)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(huì)劃分為責(zé)任性事件或事故。設(shè)備原因一般由兩方面造成，一個(gè)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(dòng)或者拒動(dòng)，一般這種情況我們?cè)诜治鋈说脑驎r(shí)候，也會(huì)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(gè)方面進(jìn)行分析。熱控專業(yè)的設(shè)備無外乎測(cè)量儀表、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(DCS、DEH、PLC等)。一般情況下，測(cè)量儀表是熱控專業(yè)日常消缺和維護(hù)的重點(diǎn)，但不是難點(diǎn)。尤其是在一些惡劣環(huán)境中的測(cè)量儀表，故障率往往很高。比如一次風(fēng)流量計(jì)，由于測(cè)量的介質(zhì)是風(fēng)粉，流量計(jì)堵塞就成了家常便飯。目前國內(nèi)很多機(jī)組在該類流量計(jì)增加了自動(dòng)吹掃裝置，通過壓縮空氣對(duì)設(shè)備進(jìn)行疏通。即便如此，流量計(jì)堵塞也還是時(shí)有發(fā)生，根本原因是測(cè)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(duì)這一情況，增加吹堵裝置只是彌補(bǔ)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(dòng)執(zhí)行機(jī)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)?？葐栴}。當(dāng)然有人會(huì)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(jì)堵塞的問題，有一些廠商的產(chǎn)品會(huì)考慮這類故障，在產(chǎn)品上進(jìn)行優(yōu)化和技改，有一些廠商則不會(huì)考慮這些問題。因此，在分析問題的時(shí)候，就要從多個(gè)角度出發(fā)，不能單純的只摁著一個(gè)方面改進(jìn)，而忽視了其它因素。
一般情況下，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥桿脫落的情況比較少見，但是對(duì)于一些行程比較大、操作比較頻繁的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，故障時(shí)有發(fā)生。再加上一個(gè)超臨界的機(jī)組，各種開關(guān)量、模擬量的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能多達(dá)上百個(gè)，哪怕每年1%的故障率，都會(huì)造成很大的麻煩。因此，即便單個(gè)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(huì)增加。
這一點(diǎn)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(gè)字就是“穩(wěn)、準(zhǔn)、狠”。目前我們的大機(jī)組基本實(shí)現(xiàn)了主輔一體化，也就是說現(xiàn)場(chǎng)所有的測(cè)點(diǎn)都基本接入到了DCS系統(tǒng)中，對(duì)于一臺(tái)2*660MW的機(jī)組，所有的實(shí)點(diǎn)可能就3~5萬個(gè)。對(duì)于如此規(guī)模的系統(tǒng)，每天1%的系統(tǒng)故障率，都會(huì)一場(chǎng)災(zāi)難。尤其是對(duì)于一些參與了保護(hù)和聯(lián)鎖的測(cè)點(diǎn)，出現(xiàn)問題后往往會(huì)造成問題擴(kuò)大化。
而對(duì)于DCS系統(tǒng)，不僅僅是維護(hù)測(cè)點(diǎn)這么簡單，本身這套系統(tǒng)就是一個(gè)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(xué)習(xí)方法的時(shí)候，就對(duì)DCS系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行過分析。包含三個(gè)方面：電源、網(wǎng)絡(luò)和軟件硬件。大家日常在學(xué)習(xí)DCS系統(tǒng)的時(shí)候，更多的去了解軟件的組態(tài)方式，而忽略了其它方面，當(dāng)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(hù)過程中，對(duì)于一臺(tái)運(yùn)行了三年以上的成熟機(jī)組，維護(hù)的重點(diǎn)往往在電源、網(wǎng)絡(luò)和硬件方面。
一般情況下，電源不會(huì)出現(xiàn)問題，正常設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)電源模塊，甚至也可以接收兩路電源供電?？傊娫吹娜哂嘣贒CS系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(huì)出現(xiàn)電源故障的情況，這里面就需要注意一個(gè)問題，電源冗余不等于電源正常?？剂侩娫凑５囊粋€(gè)重要的因素是電源切換過程中能否對(duì)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?huì)遇到電源切換過程中，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(gè)別模塊瞬間失電，造成DCS系統(tǒng)采集到的信號(hào)出現(xiàn)瞬間消失的情況。嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致整個(gè)盤柜失電，所有信號(hào)瞬間消失又恢復(fù)。我還遇到個(gè)別盤柜主控單元初始化的情況，主要是主控單元掉電保護(hù)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(dāng)然電源故障還會(huì)引起一些小的問題，比如個(gè)別操作員站失電等，但是基本不會(huì)影響機(jī)組的正常運(yùn)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(jì)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(hù)就變得異常重要。
關(guān)于電源系統(tǒng)，在日常維護(hù)過程中，主要做兩方面的工作。第一是日常巡檢要定期核對(duì)電源模塊的指示燈是否正常，有一些事故其實(shí)都是有征兆的，電源的冗余配置，一般不會(huì)造成系統(tǒng)的完全失電，出現(xiàn)完全失電往往是對(duì)最早出現(xiàn)的故障沒有發(fā)現(xiàn)。這是一個(gè)責(zé)任心的問題，巡檢的質(zhì)量是影響設(shè)備安全運(yùn)行的重要因素。第二是在設(shè)備檢修期間對(duì)電源系統(tǒng)做切換試驗(yàn)以及電源電壓測(cè)量。如果設(shè)備已經(jīng)存在問題，通過試驗(yàn)和檢查一般會(huì)暴露出來，這也是我們最低限度的一個(gè)工作。當(dāng)然很多公司要求會(huì)更嚴(yán)格一些，還會(huì)對(duì)電源接地等進(jìn)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(hù)，相對(duì)電源就比較簡單，主要還是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的切換試驗(yàn)。這里面需要注意的一個(gè)問題是，對(duì)于一些遠(yuǎn)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(huì)出現(xiàn)丟包的情況，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。這一點(diǎn)，我在大機(jī)組沒有遇到過，但是在一些小機(jī)組，我確實(shí)遇到了遠(yuǎn)程柜直接用網(wǎng)線連接的情況。此外，對(duì)于DCS系統(tǒng)，避免使用無線傳輸?shù)氖侄巍ｋm然5G技術(shù)很先進(jìn)，但是對(duì)于當(dāng)前的電廠系統(tǒng)，不建議采用無線傳輸?shù)哪Ｊ健Ｔ谀硨毶衔铱吹揭恍┳兯推骺梢允褂脽o線信號(hào)，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(jìn)口，很少有只配置一塊CPU的情況。但是，個(gè)別PLC系統(tǒng)會(huì)這樣設(shè)計(jì)，是不可取的。對(duì)于CPU的維護(hù)，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(jí)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(yàn)必須要做，一些模塊的通道測(cè)試也要做，尤其是參與保護(hù)的重要模塊通道。
這里需要補(bǔ)充一點(diǎn)，DCS系統(tǒng)的整體架構(gòu)是在設(shè)計(jì)階段完成的，設(shè)計(jì)的合理與否將直接影響后期使用的安全狀況。在設(shè)計(jì)階段，我們要把握幾個(gè)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(cè)點(diǎn)要分配到不同的模塊中。舉個(gè)例子，比如某機(jī)組有六臺(tái)磨煤機(jī)，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(gè)控制站，不要出現(xiàn)在同一控制站的可能，避免一個(gè)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(cè)點(diǎn)，比如#1磨煤機(jī)的六個(gè)軸承溫度測(cè)點(diǎn)，盡量分配到三個(gè)以上的溫度模塊，避免一個(gè)模塊故障造成所有測(cè)點(diǎn)故障的情況。
其次是冗余原則，這里包含兩個(gè)方面。第一是設(shè)備的測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)盡量冗余，不要出現(xiàn)單點(diǎn)測(cè)量的情況，第二是模塊盡量留出15%以上的備用點(diǎn)。單點(diǎn)測(cè)量在熱工保護(hù)系統(tǒng)中是大忌，一般成熟的設(shè)備廠商對(duì)于大型的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，對(duì)于同一類型的測(cè)點(diǎn)，比如軸承溫度、振動(dòng)等，都會(huì)避免單點(diǎn)測(cè)量的情況。但是，總是有例外，這幾年一些引進(jìn)的機(jī)組，尤其是小機(jī)組，包括汽輪機(jī)在內(nèi)，我都遇到了單點(diǎn)測(cè)量的情況，這是不可取的。關(guān)于模塊備用點(diǎn)的問題，相關(guān)規(guī)程也有規(guī)定，主要是為以后的維護(hù)和技改留出空間，當(dāng)然也是盡量減少單個(gè)模塊的負(fù)荷，延長使用壽命。
整體上看，無論是現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量儀表、執(zhí)行機(jī)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(jī)務(wù)專業(yè)的設(shè)備高，同時(shí)維護(hù)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(huì)引起設(shè)備的異動(dòng)。在日常的工作中，首先要對(duì)重要測(cè)點(diǎn)(參與保護(hù)和聯(lián)鎖的測(cè)點(diǎn))加強(qiáng)巡檢，檢修階段做好設(shè)備的檢查和試驗(yàn)。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(kuò)大化。
作者：貓 不捉老鼠
