鍋爐裝置DCS系統(tǒng)主控制器故障處理及原因分析

　　1鍋爐裝置DCS控制系統(tǒng)介紹

　　公司熱電廠鍋爐裝置承擔(dān)著為公司提供高、低壓蒸汽和汽輪機(jī)發(fā)電所需的能源，是熱電廠最重要的裝置，其控制系統(tǒng)采用ABB貝利公司的INFI系列N90系統(tǒng)，目前已運(yùn)行25年；在2000年對部分I/O卡件進(jìn)行升級(jí)更換；2006年對操作站進(jìn)行升級(jí)更換，操作站由一臺(tái)服務(wù)器升級(jí)為兩臺(tái)。2010年對DCS電源進(jìn)行升級(jí)改造。

　　鍋爐裝置控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)介紹：

　　2事故經(jīng)過

　　2015年5月6日5時(shí)10分，儀表車間值班員接到值長打來的電話，說明#1爐裝置DCS系統(tǒng)發(fā)生故障，大面積測量數(shù)據(jù)異常，許多執(zhí)行器無法進(jìn)行正常調(diào)節(jié)，要求其盡快趕往事故現(xiàn)場進(jìn)行處理。趕到現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)#1爐大部分測量數(shù)據(jù)顯示粉色（故障狀態(tài)），32臺(tái)二次風(fēng)執(zhí)行器無法正常操作，鍋爐裝置的溫度、壓力、液位等參數(shù)無法進(jìn)行控制，裝置隨時(shí)有汽包滿水、超壓、超溫等危險(xiǎn)，控制系統(tǒng)急需恢復(fù)。

　　3故障處理

　　3.1現(xiàn)場檢查

　　值班員在操作站翻閱各工藝系統(tǒng)畫面后，大致對設(shè)備故障點(diǎn)有了初步的了解，進(jìn)入電子間對DCS系統(tǒng)的卡件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)PCU13柜內(nèi)1對冗余主模件BRC400故障指示燈亮，控制器處于離線狀態(tài)，該機(jī)柜內(nèi)所有IO卡件顯示異常。查閱機(jī)柜內(nèi)相關(guān)資料，掌握了該控制單元所涉及的現(xiàn)場設(shè)備（裝置90%的溫度、壓力、液位、流量等AI測點(diǎn)，送風(fēng)系統(tǒng)32臺(tái)二次風(fēng)執(zhí)行器AO測點(diǎn)）

　　故障時(shí)卡件狀態(tài)：

　　3.2相關(guān)措施

　　在此緊急時(shí)刻，最直接、有效的方法是對控制器進(jìn)行插拔或按復(fù)位按鈕，看控制器能否正常運(yùn)行。因主控制器上電或復(fù)位時(shí)，程序要進(jìn)行初始化，這對AI測點(diǎn)無影響，但AO測點(diǎn)的控制信號(hào)要回零，這樣現(xiàn)場執(zhí)行器等就會(huì)動(dòng)作，影響裝置的平穩(wěn)、安全生產(chǎn)。在5時(shí)50分開具事故搶險(xiǎn)單，做好相關(guān)措施（對所涉及的執(zhí)行器等設(shè)備停電或打手動(dòng)，確?？刂破髦匦律想娀驈?fù)位后設(shè)備保持原位）后，對BRC400主模件進(jìn)行插拔操作，2分鐘左右主控制器恢復(fù)正常，其下屬的IO卡件也恢復(fù)正常。經(jīng)運(yùn)行人員再進(jìn)行操作驗(yàn)證，確保故障完全排除。

　　恢復(fù)后的設(shè)備：

　　3.3事故再現(xiàn)

　　10時(shí)10分接鍋爐班長電話，通知#1爐裝置再次發(fā)生故障，現(xiàn)象同上。經(jīng)檢查，該BRC400冗余主控制器再次故障，處于離線狀態(tài)。又對其進(jìn)行多次重新復(fù)位、插拔操作，數(shù)據(jù)恢復(fù)后3-5分鐘不等后又處于離線狀態(tài)。

　　隨后又對控制器更換物理地址，將其遷移至上一卡籠槽，經(jīng)試驗(yàn)后現(xiàn)象同上。

　　3.4應(yīng)對方案

　　11時(shí)50分，車間領(lǐng)導(dǎo)、專工及班組員工進(jìn)行溝通后，決定更換一對新BRC400主控制器。

　　更換后的控制器：

　　3.5再次檢查

　　為了裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)， 15時(shí)30分，到#1爐DCS電子間檢查控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)冗余BRC400主模件中一個(gè)發(fā)生故障。

　　將此故障匯報(bào)廠領(lǐng)導(dǎo)，因其它裝置有設(shè)備缺陷，無法開車，該裝置必須帶病運(yùn)行，經(jīng)廠領(lǐng)導(dǎo)研究決定儀表車間安排專人值守，對其進(jìn)行特護(hù)。

　　20時(shí)30分，從#6爐DCS控制柜拆除一對BRC100 主模件。對其進(jìn)行相關(guān)操作后，安裝在#1爐PCU13控制柜內(nèi)。經(jīng)長時(shí)間觀察，控制器沒有出現(xiàn)離線現(xiàn)象，但操作站上顯示PCU13柜內(nèi)的測點(diǎn)頻繁發(fā)生數(shù)據(jù)中斷現(xiàn)象（數(shù)據(jù)變成粉色），中斷時(shí)間不定，間隔不等，短則2、3秒，最長8分鐘。

　　將新通訊卡件NIS21和NPM22更換物理地址后故障現(xiàn)象仍未消除。次日10時(shí)00分，經(jīng)車間領(lǐng)導(dǎo)和專工反復(fù)研究后決定，恢復(fù)原NPM11/NIS01通訊模件，并將其物理地址進(jìn)行更改，安裝在卡籠槽最下一行 ，經(jīng)長時(shí)間觀察，DCS系統(tǒng)的控制器再未發(fā)生離線，操作站數(shù)據(jù)也未發(fā)生中斷，直至今日一切運(yùn)行正常。

　　4原因分析

　　4.1直接原因

　　導(dǎo)致#1爐裝置大面積測量數(shù)據(jù)異常、許多執(zhí)行器無法進(jìn)行正常調(diào)節(jié)的直接原因是#1爐PCU13柜內(nèi)BRC400主控制器故障，由其控制的IO設(shè)備不能正常工作，測量參數(shù)不能正常顯示，執(zhí)行器無法實(shí)現(xiàn)控制。

　　4.2間接原因

　　一般情況下，DCS設(shè)備使用年限不超過15年，若超出其壽命周期，電器元件設(shè)備老化現(xiàn)象非常嚴(yán)重，其穩(wěn)定性和可靠性已大大下降，不能再長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。在此次事故搶險(xiǎn)中發(fā)現(xiàn)新型號(hào)主控制器BRC400、通訊卡件NPM22/NIS11與老N-90系列MMU卡籠槽匹配時(shí)會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)通訊故障。因卡籠槽為卡件既提供電源總線、又提供控制總線、擴(kuò)張總線等。新卡件功能強(qiáng)大，運(yùn)算速度快，對支持其運(yùn)行的其他附屬設(shè)備要求較高，老DCS設(shè)備無法提供更高的支持，新購置的DCS設(shè)備與目前在線設(shè)備代差太大，故設(shè)備兼容性較差，不能很好地與之匹配。

　　5經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

　　#1-4爐在用部分DCS設(shè)備運(yùn)行年限已達(dá)26年，穩(wěn)定性降低，對于超設(shè)備壽命周期的設(shè)備盡早進(jìn)行升級(jí)改造，以免影響裝置的安全、平穩(wěn)生產(chǎn)。

　　如果設(shè)備整體都出現(xiàn)老化現(xiàn)象時(shí)，不要再對其進(jìn)行零碎的設(shè)備更換或設(shè)計(jì)改造，這樣不能從根本上消除隱患問題，設(shè)備兼容性較差，且成本較高，建議對設(shè)備整體進(jìn)行升級(jí)改造。