湖南省Symphony控制系统故障现象分析、处理及控制措施2.pdf
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1、 Symphony 控制系统故障现象分析、处理及控制措施 胡雄辉 刘武林、王伯春 湖南省电力公司试验研究院,湖南省长沙市 410007 摘 要:针对湖南省各火电厂 Symphony 控制系统 2007 年和 2008 年的主要故障情况进行了汇总分析,对引起跳机 的重要事故进行了描述,并提出了处理措施,针对采取措施后的效果进行了总结。建立系统故障情况长效通报机制, 并对今后的 DCS 系统管理提出了处理意见,可供兄弟单位参考。 关键词:Symphony;控制系统;故障;分析;处理;控制措施 1 前言 随着计算机技术、通讯技术和控制技术的快速发展,分散控制系统(DCS)系统已经成为火电 机组安全、
2、稳定、环保、经济运行必不可少的重要系统,DCS 是整个电厂的控制神经中枢。自从 DCS 用于火电厂控制以来,其可靠性和稳定性就是人们关心的一个重要问题,各 DCS 厂商以及从 事 DCS 系统运行使用、维护的技术人员,在这方面一直在不懈努力。尽管如此,在 DCS 系统的运 行和维护中,还是不断出现各种故障现象,严重影响机组的安全、经济运行。例如,2006 年以来湖 南省各电厂出现了一些 DCS 系统不稳定情况,特别是 Symphony 控制系统出现了多次通讯故障和 主模件故障,造成了超过 5 次停机事故,同时也造成了多次重要辅机跳闸事故,因此对机组的安全、 稳定运行造成了很大的影响,进而对电网
3、的安全、稳定运行形成威胁。 2 SYMPHONY 控制系统故障简介 2.1 因调门摆动大导致停机因调门摆动大导致停机 2007 年 1 月 26 日 4 时 54 分 36 秒, 金竹山电厂 B 区 1 号机组负荷 508MW, 突然所有调门 (原 开度 45%)均向下关闭,4 时 54 分 50 秒,所有调门恢复原来的开度,从调门关闭到恢复的时间间 隔为 14 秒。在不到一分钟的时间内,因调门摆动,负荷最低降到 277MW,最高上升到 628MW, 同时由于高调门和中调门关闭不同步,轴向位移最大达- 0.93mm,接近跳机值;在调门摆动过程中, 关闭到 5%,汽机防进水保护联锁动作,4 时
4、55 分 50 秒所有抽汽逆止门和电动门关闭,小汽轮机 进汽减少,转速迅速降低,给水流量急剧下降,汽包水位下降,4 时 57 分 43 秒汽包水位低三值 MFT 动作锅炉灭火,汽机跳闸。 故障原因是机组运行时 M5 控制器的转速信号短时间内由 3000r/min 变成了 0r/min,又马上恢 复,调门摆动的原因也是 M3 和 M5 通讯时出现掉数据现象,导致 Trip Bias(跳闸偏置)信号在机 组运行时由 0 变为 1,引起所有调门大幅摆动。 针对该事件,电厂采取了以下措施: 1) 对 PCU 控制总线的通讯信号进行多重化处理, 对通讯信号增加一定延时, 躲过通讯信号瞬 间跳变。 2)
5、制定方案对接地系统进行整改,将 DCS 接地方式由原来的接地改为接地; 3) 对中调门的冷热态流量曲线进行进一步的优化; 4) 运行人员加强逻辑保护学习,提高分析问题和处理事故的能力,提高事故处理能力。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2.2 PCU 的的 M3 和和 M5 之间通讯错误导致机组跳闸之间通讯错误导致机组跳闸 2007 年 4 月 16 日 21 点 24 分 42 秒, 4 号机组负荷 500MW, 5 台磨煤机运行时锅炉发生 MFT, 首出原因是“全炉膛灭火” ,MFT 动作前燃料主控切手动,燃料主控指令变为 5%。通过查看历史趋 势发现
6、21:23:40 燃料主控自动切为手动,燃料主控指令从 36.45%突然变为 5%,并且一直维持在 该状态,容量风门开度随之关小,最终造成进入炉膛的燃料减少,导致燃烧不稳,磨煤机逐台跳闸, 最后导致全炉膛灭火保护动作。 故障原因是 MCS 系统 19PCU 的 M3 和 M5 之间通过控制总线(controlway)通讯的“容量风 门平均开度”和“投自动的磨煤机台数”发生了短时间的通讯错误, “投自动的磨煤机台数”信号从 5 突然变到零,同时“容量风门平均开度”信号从 37.51%突然变到 5%。 针对该事件,电厂采取了以下措施: 1) 立即联系 ABB 北京贝利厂家集中力量研究 BRC300
7、 型主模件之间控制总线通讯容易出现 错误的原因。 2) 通过修改组态,保证容量风门投自动的时候,其开度指令不能小于某一数值(如 15%) 。 3) 对于自动切手动时的跟踪信号,添加速率限制逻辑。 2.3 FSSS 系统公共逻辑两块主模件同时故障造成停机事故系统公共逻辑两块主模件同时故障造成停机事故 2008 年 3 月 17 日凌晨 1 号机组带 388MW 左右负荷正常运行时,控制 FSSS 公共逻辑的两块 主模件(2 号 PCU 的 M3、M4 两块模件,型号为 BRC300)同时故障,自动发出 MFT(主燃料跳 闸)指令,切断进入锅炉的燃料,所有磨煤机及一次风机突然跳闸、燃油跳闸阀关闭,
8、锅炉灭火。 FSSS 系统公用信号全部坏质量,运行人员手动停机。热工检修人员采用复位方法,模件不能恢复 正常,将模件拔出再插入也不能恢复正常,从停运的 2 号机组的 2 号机柜拔下 M3、M4 主控模件替 换 1 号机组故障模件, 故障依然存在。 更换 PCU 电源模块并对主模件和通讯模件进行清灰以后模件 工作状态恢复正常。 经分析,本次故障不是模件本身原因造成,故障点为两块模件的公共部分。事故调查过程中试 研院、ABB 北京贝利和电厂对电源系统和 DCS 接地系统进行了检查未见异常,所以重点怀疑电源 模块、模件安装单元和 DCS 空气质量。 事故调查后确立了以下主要整改措施: 1) 更换 1
9、 号机组 2 号机柜主 NIS/NPM 和两块 BRC 模件所在的模件安装单元; 2) 更换 PCU 电源模块; 3) 对两台机组所有 BRC 模件进行初始化操作并重新下装组态; 4) 对两台机组所有 DCS 机柜进行清灰; 5) 制订措施和方案,对 DCS 电子间的粉尘多、温度高问题进行整改; 6) 增加“任一主模件/通讯模件故障”的声光报警; 7) 封堵模件安装单元上空槽位的面板、背板,以减少灰尘。 2.4 华润鲤鱼江电厂华润鲤鱼江电厂 B 区区 华润鲤鱼江电厂 B 区1 机组(600MW)于 2009 年 1 月 1 日 18 点 11 分 15 秒跳闸,跳闸首 出为 DEH 跳闸。经查
10、,当时机组运行正常,没有跳机条件存在,原因是由 DEH 系统的 TPS 跳闸模 块自身引起的。通过旁路 TPS 模块跳机功能解决了此问题。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 3 各厂 SYMPHONY 控制系统故障汇总 1)金竹山电厂 2007 年全年和 2008 年一季度 15 个月中,1、2 号机组累计 DCS 系统故障 42 次故障记录,平均每月故障发生率为 1.4 次/台机组,主要表现为控制总线通讯故障、环路通讯中断、 主模件故障,都为重要故障。 2)湘潭电厂 2008 年 1 月到 5 月,3、4 号机组 SYMPHONY 系统记录的故障,主要表现为
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