近年來(lái)，火電機(jī)組由于DCS失電故障引起非計(jì)劃停運(yùn)事故多有發(fā)生，有些機(jī)組甚至由于控制電源系統(tǒng)以及與機(jī)組安全相關(guān)的設(shè)備配置不合理，造成了設(shè)備損壞事故。DCS失電故障已成為影響機(jī)組安全可靠運(yùn)行的一個(gè)重要因素。
　　
　　對(duì)此，湖南省電力試驗(yàn)研究院根據(jù)文獻(xiàn)[1，2]的相關(guān)要求，對(duì)湖南省內(nèi)主要火電機(jī)組進(jìn)行了專項(xiàng)的DCS失電故障預(yù)防、處理及安全措施的調(diào)查和研究，掌握了湖南省內(nèi)火電機(jī)組DCS及其它主要控制系統(tǒng)電源的配置情況，分析了發(fā)生各種失電故障情況下的機(jī)組安全隱患，并從UPS供電結(jié)構(gòu)、DCS內(nèi)部電源配置、操作臺(tái)按鈕配置、熱工主保護(hù)和DCS的安全可靠性等多方面提出了具有針對(duì)性的建議，以減少機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)和由于DCS失電故障引起的設(shè)備損壞事故。
　　
　　一、主要問(wèn)題分析
　　
　　調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各火電廠的DCS電源系統(tǒng)目前總體情況較好，但是由于基建設(shè)計(jì)和理解上的差異，還存在以下共性的問(wèn)題。
　　
　?。?）大多機(jī)組DCS的電源配置不合理，部分機(jī)組采用單個(gè)UPS提供2路電源的供電方式（共用一根出口饋線應(yīng)認(rèn)為是單個(gè)UPS），還有部分老機(jī)組采用2臺(tái)機(jī)組UPS互為備用的供電方式。這樣，當(dāng)1臺(tái)機(jī)組的UPS檢修時(shí)，另1臺(tái)機(jī)組控制電源則為單路供電。
　　
　?。?）部分機(jī)組抽汽逆止閥、燃油跳閘閥等設(shè)備采用雙線圈控制電磁閥，當(dāng)控制系統(tǒng)失電后，汽輪機(jī)則存在超速危險(xiǎn)，鍋爐不能*切除燃料;個(gè)別新投產(chǎn)的機(jī)組磨煤機(jī)油泵、空氣預(yù)熱器控制采用長(zhǎng)信號(hào)控制，一旦DCS失電，將導(dǎo)致磨煤機(jī)油泵、空氣預(yù)熱器停止運(yùn)行，造成設(shè)備損壞。
　　
　?。?）部分無(wú)DEH功能的老機(jī)組汽輪機(jī)跳閘系統(tǒng)采用帶電動(dòng)作設(shè)計(jì)，又沒(méi)有可靠的電源（如直流電源）和電源回路結(jié)構(gòu)，當(dāng)控制系統(tǒng)失電時(shí)，手動(dòng)跳閘按鈕無(wú)法跳閘汽輪機(jī)，只能就地打閘停止汽輪機(jī)運(yùn)行。
　　
　?。?）部分機(jī)組不滿足操作員站及少數(shù)重要操作按鈕的配置應(yīng)能在機(jī)組各種工況下的操作要求，特別是緊急故障處理的要求，緊急故障情況的處理手段不完備，有的甚至沒(méi)有配置MFT跳閘繼電器組。
　　
　?。?）部分機(jī)組DCS及主要控制、保護(hù)系統(tǒng)的電源監(jiān)視、報(bào)警系統(tǒng)不完善。
　　
　　二、建議
　　
　　2.lDCS供電電源配置
　　
　　對(duì)UPS的工作電源、旁路電源、直流電源均應(yīng)有失電報(bào)警功能，且各電源電壓信號(hào)應(yīng)進(jìn)入故障錄波裝置和DCS，以便監(jiān)視;DCS應(yīng)由l路UPS、1路保安電源進(jìn)行供電，或2路相互獨(dú)立的UPS進(jìn)行供電。這2路供電電源應(yīng)分別取自機(jī)、爐工作段;ETS、TSI、火焰檢測(cè)等系統(tǒng)應(yīng)采用和DCS相同的電源結(jié)構(gòu);應(yīng)對(duì)UPS定期進(jìn)行切換試驗(yàn)，工作電源和備用電源的切換時(shí)間應(yīng)小于5ms。
　　
　　2.2DCS內(nèi)部電源配置
　　
　　DCS內(nèi)部的電源配置應(yīng)采用以下2種方式:（1）ZN方式。每個(gè)模件柜有2（或4）個(gè)電源模件，一半電源模件由主電源供電，另一半電源模件由副電源供電。電源模件輸出的直流電源并聯(lián)，作為I/0模件、主控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作電源；（2）2路交流進(jìn)線電源互為切換備用方式。A（B）路電源的主電源為A（B）路交流進(jìn)線電源，當(dāng)A（B）路進(jìn)線電源失去時(shí)，切換到B（A）路進(jìn)線電源供電，當(dāng)A（B）路進(jìn)線電源恢復(fù)時(shí)，又切為A（B）路進(jìn)線電源供電，切換后的A、B2路電源分別提供控制系統(tǒng)一半的電源模件使用。這樣，即使電源切換不成功，也至少有一半的電源模件能夠正常工作，以維持DCS正常運(yùn)行。部分老機(jī)組DCS電源不能互為備用，當(dāng)1路進(jìn)線電源喪失時(shí)，將有一半的電源模件和控制器停止工作，這種電源方式極不安全，必須改造。
　　
　　火焰檢測(cè)裝置、TSI及熱工儀表電源柜等均應(yīng)由2路不同來(lái)源的交流電源供電（可與DCS機(jī)柜電源來(lái)源相同），或采用經(jīng)過(guò)切換后的電源。
　　
　　各操作員站和工程師站應(yīng)采用2路切換后的電源，或者將2路供電電源、切換后的電源分別向不同的操作員站供電，以保證一路電源喪失時(shí)，至少有1臺(tái)操作員站可用。
　　
　　DI模件的查詢電壓建議為直流+48V，以增加信號(hào)的抗*力。
　　
　　此外，還應(yīng)對(duì)DCS及ETS、TSI、火焰檢測(cè)裝置等的任意1路電源進(jìn)行監(jiān)視，如有條件還可設(shè)計(jì)DCS電源電壓超限、2路電源偏差大、風(fēng)扇故障以及隔離變壓器超溫等報(bào)警信號(hào)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)DCS電源系統(tǒng)故障。
　　
　　2.3操作臺(tái)按鈕配置
　　
　　手動(dòng)停爐和停機(jī)按鈕應(yīng)各配置2個(gè)，每個(gè)按鈕提供多對(duì)常開(kāi)（閉）觸點(diǎn)，2-2串（并）聯(lián)輸出，即只有2個(gè)按鈕同時(shí)按下時(shí)，才發(fā)出手動(dòng)停爐或停機(jī)指令。其中部分觸點(diǎn)作為DI信號(hào)進(jìn)入FSSS和ETS構(gòu)成觸發(fā)停爐、停機(jī)的軟件跳閘信號(hào)，部分觸點(diǎn)串聯(lián)接入MFT跳閘繼電器、緊急跳閘系統(tǒng)（AST）跳閘電磁閥的控制回路中，實(shí)現(xiàn)硬件跳閘信號(hào)。
　　
　　給水泵汽輪機(jī)手動(dòng)停機(jī)按鈕和交、直流潤(rùn)滑油泵的起動(dòng)按鈕均必須設(shè)置為:給水泵汽輪機(jī)的手動(dòng)停機(jī)信號(hào)，可以采用1路進(jìn)入DCS參與邏輯運(yùn)算，1路串聯(lián)接入跳閘電磁閥的控制回路中，保證失去電源也能夠可靠停機(jī);交、直流潤(rùn)滑油泵的起動(dòng)按鈕，應(yīng)直接接入潤(rùn)滑油泵電氣起動(dòng)回路中，同時(shí)潤(rùn)滑油壓力低的信號(hào)也應(yīng)串聯(lián)接入電氣起動(dòng)回路。這樣，一旦發(fā)生DCS失電停機(jī)，潤(rùn)滑油泵在沒(méi)有DCS控制的情況下也能夠自動(dòng)起動(dòng)，保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。
　　
　　2.4熱工主保護(hù)系統(tǒng)的配置
　　
　　對(duì)于采用DCS實(shí)現(xiàn)MFT保護(hù)的機(jī)組，應(yīng)配置獨(dú)立的MFT跳閘繼電器組。該跳閘繼電器組可以采用帶電動(dòng)作或失電動(dòng)作設(shè)計(jì):如果設(shè)計(jì)為帶電動(dòng)作，應(yīng)使用由2路不同電源（1路交流220V，直流1lOV）構(gòu)成并聯(lián)回路，即任意回路動(dòng)作都應(yīng)停爐。交流220V和直流1lOV2路電源都應(yīng)有失電報(bào)警信號(hào)。如果設(shè)計(jì)為失電動(dòng)作，則不能使用2路交流電源（交流電源切換時(shí)可能造成短暫失電），可使用FSSS公用機(jī)柜本身提供的直流電源。MFT跳閘繼電器組的輸出應(yīng)不通過(guò)DCS，直接接入就地設(shè)備的跳閘回路。
　　
　　ETS采用失電動(dòng)作設(shè)計(jì)。危急遮斷系統(tǒng)無(wú)論是和ETS一體化布置，還是和DEH一體化布置，均應(yīng)將手動(dòng)停機(jī)按鈕輸出接點(diǎn)在危急遮斷回路中與控制系統(tǒng)發(fā)出的軟件跳閘信號(hào)并聯(lián)。
　　
　　2.5其它相關(guān)設(shè)備的配置
　　
　　抽汽逆止閥、疏水閥、燃油跳閘閥等建議從熱工儀表電源柜中取電源，并采用單線圈電磁閥失電動(dòng)作的設(shè)計(jì)。機(jī)組配有空氣引導(dǎo)閥，當(dāng)DCS失電引起汽輪機(jī)跳閘后，切斷抽汽逆止閥和疏水閥的壓縮空氣，使抽汽逆止閥能夠關(guān)閉，疏水閥能夠打開(kāi)。目前大多機(jī)組在疏水閥后串聯(lián)了1個(gè)電動(dòng)閥，若該電動(dòng)閥在失電時(shí)不能改變狀態(tài)，則根據(jù)汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)的要求，在機(jī)組正常運(yùn)行中該電動(dòng)閥必須打開(kāi)。
　　
　　受DCS控制且在停機(jī)停爐后不應(yīng)馬上停運(yùn)的設(shè)備，如空氣預(yù)熱器電機(jī)、重要輔機(jī)的油泵、火焰檢測(cè)冷卻風(fēng)機(jī)等，必須采用脈沖信號(hào)控制，以避免當(dāng)DCS失電引起停機(jī)停爐后，這些設(shè)備停運(yùn)可能損壞重要輔機(jī)甚至主設(shè)備。
　　
　　2.6制定DCS失電故障的反事故措施
　　
　　由于機(jī)組設(shè)備的復(fù)雜性，DCS失電的故障情況有多種，有些可能是部分失去，有些只是短暫失去（小于1s），有些可能長(zhǎng)時(shí)間失去甚至全廠失電。為了防止DCS失電故障處理不當(dāng)而擴(kuò)大事故，需要制定可靠的DCS失電故障的反事故措施，并經(jīng)常預(yù)演和不斷完善。
　　
　　三、結(jié)語(yǔ)
　　
　　DCS失電故障的預(yù)防和處理，關(guān)系著火電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，若有不慎，很可能引發(fā)輔機(jī)甚至主設(shè)備損壞事故。通過(guò)對(duì)湖南省內(nèi)多臺(tái)新老火電機(jī)組現(xiàn)狀的調(diào)查和分析表明，在DCS失電的故障情況下，大多數(shù)火電機(jī)組均存在或多或少的安全隱患。通過(guò)一系列技術(shù)改進(jìn)措施，以及制定可靠的反事故措施，是能夠消除這些隱患，從而更可靠地保障機(jī)組的安全運(yùn)行。