重视DCS系统的外部环节，提高其运行稳定性

通过对使用DCS系统的电厂的大量事故分析发现，事故往往发生在DCS系统的外部环节上，这就对DCS集散控制系统的外部环节提出了更高的要求。以往由于对DCS的外部环节没有引起高度重视，电厂投产初期发生了许多原因不明的事故，付出了昂贵的学费。因此，如何保证DCS系统外部环节的可靠性，是提高电厂自动化设计、运行必须解决的重要课题。本文根据华能各电厂DCS系统运行经验，从加强管理着手，简述计算机外部工作环境、仪控气源品质、电源及接地系统3方面对DCS系统稳定运行的重要性。

　　1　计算机的外部工作环境　　
　　计算机的外部环境要求不仅仅是指计算机稳定运行的工作环境要符合计算机厂家的有关规定，而要包括计算机运输、安装、调试、运行的全过程。但在电厂建设初期往往片面追求基建速度而忽视了计算机的工作环境要求。如不具备受电条件以及环境温度、湿度均无保证的情况下，计算机系统受电试运，运行初期计算机模件损坏率较高，造成难以弥补的损失。另外，如果不注意计算机房的密封和环境管理，大量的粉尘侵入计算机内部，使计算机芯片的散热和绝缘下降，也会留下大量的事故隐患。　　采用大型集中空调给计算机营造了良好的工作环境，使计算机更加依赖于在空调环境下生存。但如果空调故障，短时间难以恢复时，温差的急剧变化，将难以避免模件事故的发生。因此，在DCS系统设计时，不仅要考虑DCS本身的危险性，还应考虑外部危险因素的存在。根据我们的经验，DCS的工作环境采用恒温恒湿空调为宜。因为我国的北方，气候寒冷干燥，冬季静电放电现象严重，没有恒温恒湿空调，DCS系统的运行将极不安全。且空调应是独立的，不能与控制室和其他房间混用，以减少灰尘对DCS系统的影响。
　　计算机工作的环境温度标准以19～23℃为宜。有的工作人员则以自己感受的冷热作为计算机工作温度标准，冬季停用空调，夏季将温度设置过低。过低的温度使空气结露，严重危害计算机正常工作。而当环境温度大于29℃时，大量的数据证明，计算机柜内温度已升45℃以上，机柜内的热量很难正常排出，恶性循环的结果导致计算机故障，严重时引起机组跳闸停运。

　　2　仪控气源品质　　
　　仪控气源是专为热控气动控制系统提供动力保障，它虽不是热控设备的范围，但出现的问题直接威胁DCS系统的运行。电厂由于气源系统繁杂，分管专业多，投产初期很难保证气源品质符合要求，经常发生气源中的杂质、水分引起气动执行器的误动和拒动，严重影响机组的安全稳定运行。因此，不少电厂采取了各种行之有效的措施。他们在气路上加装大量的疏水器、过滤器、加热器等，在一定程度上提高了气源品质，缓解了由于气源品质下降给生产带来的危害，但仍达不到要求的标准。冬季气源管路冻结、杂质堵塞气控元件等故障时有发生。气源品质标准参见国际标准ISO／DP8573／1－88“压缩空气质量等级”。
　　由于气源品质监测困难，因此气源品质一般以温度表监测为主，其余品质只能靠选用符合标准要求的过滤器来达到，这就要求检修、运行人员加强巡视维护。如果维护不当，如过滤器滤芯更换不及时或手动排水器不按时排放等，就会造成气源品质　　34下降，引起气动设备的误动和拒动，从而危及机组的安全运行。因此，专业人员应加强对气源品质的定期监测，制定出相应的维修规程。另外，合理选用替代备件，采取先进的冷却干燥机等手段降低空气露点，以适应各气路不同环境的工作要求，用纯净、无污染、无杂质的高品质气源，优质服务于热控设备，也是电厂专业人员应考虑的环节。如华能珞璜电厂，率先在仪控气源系统使用先进的冷却干燥机，收到了良好的效果。

　　3　电源及接地系统
　　3．1　电源
　　电源是DCS系统稳定运行的重要保障。DCS系统对电源性能和接地系统均提出了要求。由于电子设备抗干扰能力差，因此，电源的净化，地线的合理分布是防止干扰的最好措施。对于采用N－90分散控制系统的电厂，由于N－90电源在设计上采用了较先进的开关电源技术，缩小了电源的体积，因而增强了电源抗干扰能力。但N－90电源在设计上有着先天不足。由于框架结构拥挤，导致维护检修困难，加上电源转换效率低，机柜内大量的热量来自电源本身，不可能使计算机模件有较好的工作环境，一旦冷却风扇故障，就有可能危及整个PCU（过程控制单元）的正常工作，从而危及DCS系统的安全稳定运行。尤其是采用DCS系统控制的公用设备，故障的可能性更大。如华能岳阳电厂，1993年3月12日就发生一起因公用系统循环水控制的12号PCU电源故障，引起运行中的2台机全停的重大事故。由此可见，N－90电源系统因不能分散自身电源的危险，已不能满足当前发展的需要。而发展中的INFI电源，充分认识到电源危险性的存在，大胆采用电源分散控制，采用集中化、模块化设计，大幅度提高了电源的效率。华能岳阳电厂在对妈湾电厂INFI电源运行情况的调研后，了解到了该厂从未发生过由于电源故障引起计算机工作异常的情况。通过半年多时间的反复摸索，大胆将公用系统循环水控制在12号PCU电源改成INFI电源控制。改造后，机柜热量明显减少，温度下降十分显著，电源在运行中除风扇外，几乎没有需要维护的地方。
　　3．2　接地系统
　　随着计算机控制技术的发展，计算机本身抗干扰能力有很大提高，当前国内采用的分散控制系统由于结构不相同，接地系统相差很大。如何抑制电源和通过接地线引发的干扰，也是大家目前关心的课题。如计算机工作电压不能超过一定范围，否则易损坏模件。低于一定电压，也有可能使模件处于异常工作状态。另外，备用电源切换时间必须符合要求，否则易发生错误的控制指令。因此，提高电源的性能、搞好电源的接地和计算机地线的敷设仍是目前DCS系统最有力的抗干扰手段。
　　在过去工作中，人们对地线的概念局限于保护人身、设备，有的经常混淆计算机地网和电力地网所起的作用，在施工安装中随意联接，甚至忽略了地线的设计审查和工程质量验收，致使新投产机组经常发生设备不明原因故障、机组不明原因跳闸。随着计算机控制技术在电厂的广泛应用，人们对计算机接地系统的设备、施工与完善越来越重视。有的已投电厂，如华能岳阳电厂，不惜花大力气整改地线，取得了良好地效果，从整改至今，没有发生因地线原因引起的跳机事故。
　　几年来，通过大量的因接地系统不完善造成的跳机事故原因分析，通过参照投产以后稳定较快的电厂的地线设计，我们认为在电厂这样一个高电压、大电源、强电磁干扰的环境中，必须十分重视计算机接地系统的完善，必须要有强有力的技术措施。根据经验，计算机系统过程控制柜之间直流地必须先连接在一起，而后再与电力地网相连，才能减少干扰。单相UPS二次侧不能接地时，必须经隔离变压器才能引入计算机系统。同时，UPS必须选用符合计算机系统要求的型号。这样，才能提高DCS系统的抗干扰能力，才能确保机组运行稳定、可靠。

　　4　结束语　　
　　华能所属电厂均采用DCS系统，通过近几年的运行和学习、消化、吸收国内外经验教训，积累了一定经验，从热控专业提出了分散控制系统运行、检修必须遵循的基本原则和有效的管理方法，并已在华能各电厂实施，取得了良好的效果。实践经验表明，已投产的电厂必须对DCS外部环节在内的运行、检修、考核全过程实行全方位管理，才能保障DCS系统的安全稳定运行。