史丰俊

摘 要：随着分散控制系统在电厂的应用越来越广泛和成熟，其自动化控制水平越来越高，真正实现了DCS“集中管理，风险分散”的控制理念。作为控制系统的运行平台和重要载體，模件在DCS的正常运行过程中有着至关重要的作用，良好的模件运行环境和优良的模件性能为实现控制功能和控制策略提供了可能。随着模件模块化、集成化程度的提高，对模件维护和管理的要求也越来越高，健康和稳定的模件运行平台才能保证电厂机组的安全高效运营。

关键词：模件;检测;故障;管理

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）26-0062-03

The Management and Maintenance Strategy of Power Plant Modules

SHI Fengjun

（Shenzhen Mawan Power Co.， Ltd.， Shenzhen Guangdong 518054）

Abstract： With the application of DCS control system in power plants becoming more and more extensive and mature， its automation control level is getting higher and higher， and the control concept of "centralized management， risk dispersion" of DCS control system is truly realized.As the operating platform and important carrier of the control system， the module plays a vital role in the normal operation of the DCS control system. A good module operating environment and excellent module performance provide the possibility to realize the control function and control strategy. With the improvement of modularization and integration of modules， the requirements for module maintenance and management are getting higher and higher. Only a healthy and stable module operation platform can guarantee the safe and efficient operation of power plant units.

Keywords： module;detection;fault;management

1 妈湾电厂机组DCS主要模件概况

深圳妈湾发电厂总装机容量当6×300 MW，6台机组主机及主要辅机选型基本相同。#1、#2机组控制系统采用ABB公司的INFI-90型分散控制系统（Distributed Control System，DCS）[1]，#3-#6机组采用新华公司的XDC800控制系统。两套系统在硬件设计及网络通信架构上不完全相同，但系统所采用的模件类型大同小异，实现的功能都是一样的。电厂DCS模件大致分为以下几类。

1.1 主控制模件

主控制模件是整个DCS的核心，也是整个系统运行平台的大脑，负责完成控制功能和控制策略，如INFI-90系统的MFP、BRC400控制器、新华XDC800系统的XCU控制器等。

1.2 I/O子模件

I/O子模件是电厂DCS中数量和种类最多的模件，负责完成过程数据的采集、指令和反馈的传递、功能和策略的执行输出等，如新华XDC800系统中的AI、DI卡件、LC卡等。

1.3 通信接口模件

通信接口模件是实现数据交换和功能控制的中间纽带，负责实现过程数据的交换、计算、上传下载等功能，如INFI-90系统的NIS、NPM、新华XDC800系统的X-NET模件以及光端机、交换机等。

1.4 电源模块

电源模块提供的稳压电压能够保证其他各功能模件正常稳定运行，是DCS硬件平台的动力来源。电源模块主要提供±5 V、±24 V等直流电源和220 V交流电源。

2 机组运行中模件的管理和维护

机组正常运行时，由模件组成的硬件平台也处于负载最重状态。整个DCS会严格按照工程人员设计好的控制功能策略来运转，并完成对生产过程的实时控制，机组才能安全有效地平稳发电。

2.1 完善检测手段和巡检机制

2.1.1 完善检测和监视手段。使用完善的软件科技手段和模件自身所具有的检测功能主动对正在运行的模件进行检测，及时发现运行模件出现的错误、报警以及模件硬件和软件方面的故障等，集中报警输出，提醒工程技术人员及时判断问题和分析原因，以便及时采取处理措施，图1为XCU在线离线检测。

2.1.2 定期巡检。技术人员定期巡检，准确了解运行模件的运行状态，直观地观察模块的运行状况以及散热、防尘等情况，及时发现机组带负荷运行状态下模件出现的一些无法通过报警提示的故障，并采取有效干预手段。

2.2 模件及模块的冗余机制

核心模块采用冗余的方式，是目前DCS设计的通用做法。系统主模件、通信模块、电源模块等尽量采用冗余结构，当系统正常运行时，一个模块作为主运行单元，另一个模块作为冗余（备用）与主运行单元同步运行，当主运行单元故障时，冗余模块可无干扰进行切换，保证系统平稳运转，完成控制[5]。

2.3 模件运行环境的保障

主流DCS的模件都是高度集成化、模块化的，主模块及其他组成系统载体的模件运行负载都非常大，正常运行期间会产生大量热量，这就对模件的散热和防尘性能提出了很高的要求，必须保证模件的运行环境符合设计要求。在南方地区，安装控制模块的电子间空调温度通常保持在（23±2） ℃[3]，空气湿度保持在30%～50%为宜。由于模件集中安装并且集成化程度高，受控制柜的安装限制，控制柜内实际温度会偏高，需确保柜内散热风扇以及重点模块上自带散热风扇正常运转，防尘网、防尘罩等防尘设施要安装齐全并确保功能正常。

3 机组停备和检修期的模件维护

3.1 周期性检查和维护

借助机组周期性检修时期，对运行模块及其附属设备进行全面检查和维护。以ABB_INFO90 DCS模件柜为例，其定期检查记录卡如表1所示，主要包括以下几个方面。

3.1.1 供电电源检查。检查交直流电源的电压等级、纹波系数、频率等参数是否符合系统要求，对实时测量参数做好详细记录;检查卡件电缆连接及接线端子是否稳固牢靠。

3.1.2 模块主体检查。检查模块报警信息灯，确保无故障指示，并对主备用的主体模块、通信模块、电源模块等进行主备切换测试，确保主备模件无扰切换;检查模块插卡是否紧固，无松动;检查与模块相连的附属设备状态，预制电缆是否松动、继电器是否接触不良及能否正常动作等，发现问题则及时进行处理和更换。

3.1.3 通风防尘设备检查。检查主体模块、电源模块上的散热通风风扇，更换故障部分，保证散热正常;检查模块及安装底板有无附着物，特别是电子粉尘，有附着物必须用合适工具进行清理或按照预定的周期除尘方案进行粉尘处理;检查和更换控制柜主体的通风风扇，清洗防尘网和过滤网。

3.2 模件周期性清洁维护策略及方法

模件及控制柜清洁维护的周期长短由各机组的实际情况来决定，一般依机组大修周期为参考，维护流程如下。①断开机组控制柜电源，对所有模块进行编号，登记并清楚记录其安装位置;拆下模件，记录每个模件设置的开关、跳线等位置。②用氮气对模件吹灰，用99.9%分析纯酒精对模件地址开关、与插槽接触的金属部分进行清洗，自然晾干，并清洁机柜插槽。③按拆卸模块时的记录核对模件开关状态、跳线等位置，将模件插回插槽。④检查所有模块是否安装正常，控制柜送电，做电源负载状态试验，测量所有电压等级输出并做好记录。⑤检查所有模件及附属卡件，确保其工作状态正常。

4 模件的备品备件管理

随着火电机组的装机容量越来越大，DCS需要处理的I/O点数越来越多，功能也越来越强大，所需模件数量大，种类多。因此，必须有一定数量的备品备件作为在装模件的冗余。

4.1 完善模件故障记录制度

随着机组的长期运行，模件的老化和损坏不可避免。为了机组的安全，出现故障的模件必须及时更换。对故障模件进行详细完善的记录，具体内容包括故障类型、报警特点、更换时间、原因分析等，并根据故障类型、报警次数等数据分析卡件损坏的具体原因[2]，为以后处理相同或类似模件故障提供依据。

4.2 合理的储备备件数量

根据系统运行模件在装量、模件故障频率、模件在系统中的地位、模件的易损易耗等特点，合理储备备件数量。这样既能保证当运行模件出現故障或损坏时能够及时补充，使机组安全运行，又能节约成本并避免因备件长期不用而产生的自然损耗。

4.3 安全的存放环境

DCS模件的备件经常要长时间存放，以备不时之需，类似主模件等专用卡件价格又非常昂贵。DCS模件的备件对存放环境的要求很高，防潮、防尘、防损等措施必须到位，确保保存模件的环境符合原设计要求。同时，要及时进行备品模件软件版本等固件的升级，确保模件备件和运行模件内核固件版本一致。

4.4 合理维修和旧模件利用

实际生产应用中，很多故障模件（特别是原型号备件不再生产或紧缺的模件）经原生产厂家检测维修处理并测试合格后，可作为现场应急备件，有利于节约企业成本。妈湾电厂原#3、#4机组采用ABB公司的87EU01模件，机组运营生产中，其通道的外供电压等级升高，经ABB公司专业检测，是模件上电源回路中的一个电容老化导致。借助检修周期，ABB公司专业技术人员对问题电容进行了现场监测和更换，模件通道电压恢复正常，模件工作状况良好，避免了大批量更换故障模件造成的资源浪费。

5 结语

随着DCS的广泛应用，其系统使用环境对高度集成化、模块化的硬件载体要求也越来越高，不同的系统、不同的机组使用的模件种类、数量等都不尽相同，但其实现的功能大同小异。对于模块的管理和维护可根据机组的实际情况采取不同的方法和策略，只要通过精心维护、规范管理，就能延长系统的运行使用寿命，提高发电机组的安全水平，保证机组的经济高效运营[4]。

参考文献：

[1]王正军.INFI-90型，PROCONTROL-P型和XDPS-400型分散控制系统的比较[J].广东电力，2004（1）：22-25.

[2]刘一福，吕峰，刘晓军.DCS网络和控制器故障的分析与防范[J].电力安全技术，2006（8）：8-11.

[3]李林，王文青.DCS热控自动化安装调试要点[J].电子技术与软工程，2019（4）：121.

[4]李孟周，伏劲宇，杜杰，等.燃煤火电集控运行精益化管理提升策略研究[J].电力设备，2017（34）：230-232.

[5]国家能源局.火力发电厂热工保护系统设计技术规定：DL/T 5428—2009[S].北京：中国电力出版社，2009.

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