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锅炉装置DCS系统主控制器故障处理及原因分析

供稿:中国工控网 2016/7/21 13:31:03

0 人气:412

  • 关键词: N90 主控制器故障 故障处理 原因分析
  • 摘要:锅炉装置DCS控制系统采用ABB贝利公司的INFI系列N90系统,本文主要讲述了主控制器故障的处理过程,并对原因进行了全面分析。

  1锅炉装置DCS控制系统介绍

  公司热电厂锅炉装置承担着为公司提供高、低压蒸汽和汽轮机发电所需的能源,是热电厂最重要的装置,其控制系统采用ABB贝利公司的INFI系列N90系统,目前已运行25年;在2000年对部分I/O卡件进行升级更换;2006年对操作站进行升级更换,操作站由一台服务器升级为两台。2010年对DCS电源进行升级改造。

  锅炉装置控制系统网络结构介绍:

  2事故经过

  2015年5月6日5时10分,仪表车间值班员接到值长打来的电话,说明#1炉装置DCS系统发生故障,大面积测量数据异常,许多执行器无法进行正常调节,要求其尽快赶往事故现场进行处理。赶到现场后发现#1炉大部分测量数据显示粉色(故障状态),32台二次风执行器无法正常操作,锅炉装置的温度、压力、液位等参数无法进行控制,装置随时有汽包满水、超压、超温等危险,控制系统急需恢复。

  3故障处理

  3.1现场检查

  值班员在操作站翻阅各工艺系统画面后,大致对设备故障点有了初步的了解,进入电子间对DCS系统的卡件进行检查,发现PCU13柜内1对冗余主模件BRC400故障指示灯亮,控制器处于离线状态,该机柜内所有IO卡件显示异常。查阅机柜内相关资料,掌握了该控制单元所涉及的现场设备(装置90%的温度、压力、液位、流量等AI测点,送风系统32台二次风执行器AO测点)

  故障时卡件状态:

  3.2相关措施

  在此紧急时刻,最直接、有效的方法是对控制器进行插拔或按复位按钮,看控制器能否正常运行。因主控制器上电或复位时,程序要进行初始化,这对AI测点无影响,但AO测点的控制信号要回零,这样现场执行器等就会动作,影响装置的平稳、安全生产。在5时50分开具事故抢险单,做好相关措施(对所涉及的执行器等设备停电或打手动,确保控制器重新上电或复位后设备保持原位)后,对BRC400主模件进行插拔操作,2分钟左右主控制器恢复正常,其下属的IO卡件也恢复正常。经运行人员再进行操作验证,确保故障完全排除。

  恢复后的设备:

  3.3事故再现

  10时10分接锅炉班长电话,通知#1炉装置再次发生故障,现象同上。经检查,该BRC400冗余主控制器再次故障,处于离线状态。又对其进行多次重新复位、插拔操作,数据恢复后3-5分钟不等后又处于离线状态。

  随后又对控制器更换物理地址,将其迁移至上一卡笼槽,经试验后现象同上。

  3.4应对方案

  11时50分,车间领导、专工及班组员工进行沟通后,决定更换一对新BRC400主控制器。

  更换后的控制器:

  3.5再次检查

  为了装置的平稳生产, 15时30分,到#1炉DCS电子间检查控制系统的运行情况,发现冗余BRC400主模件中一个发生故障。

  将此故障汇报厂领导,因其它装置有设备缺陷,无法开车,该装置必须带病运行,经厂领导研究决定仪表车间安排专人值守,对其进行特护。

  20时30分,从#6炉DCS控制柜拆除一对BRC100 主模件。对其进行相关操作后,安装在#1炉PCU13控制柜内。经长时间观察,控制器没有出现离线现象,但操作站上显示PCU13柜内的测点频繁发生数据中断现象(数据变成粉色),中断时间不定,间隔不等,短则2、3秒,最长8分钟。

  将新通讯卡件NIS21和NPM22更换物理地址后故障现象仍未消除。次日10时00分,经车间领导和专工反复研究后决定,恢复原NPM11/NIS01通讯模件,并将其物理地址进行更改,安装在卡笼槽最下一行 ,经长时间观察,DCS系统的控制器再未发生离线,操作站数据也未发生中断,直至今日一切运行正常。

  4原因分析

  4.1直接原因

  导致#1炉装置大面积测量数据异常、许多执行器无法进行正常调节的直接原因是#1炉PCU13柜内BRC400主控制器故障,由其控制的IO设备不能正常工作,测量参数不能正常显示,执行器无法实现控制。

  4.2间接原因

  一般情况下,DCS设备使用年限不超过15年,若超出其寿命周期,电器元件设备老化现象非常严重,其稳定性和可靠性已大大下降,不能再长时间稳定运行。在此次事故抢险中发现新型号主控制器BRC400、通讯卡件NPM22/NIS11与老N-90系列MMU卡笼槽匹配时会发生数据通讯故障。因卡笼槽为卡件既提供电源总线、又提供控制总线、扩张总线等。新卡件功能强大,运算速度快,对支持其运行的其他附属设备要求较高,老DCS设备无法提供更高的支持,新购置的DCS设备与目前在线设备代差太大,故设备兼容性较差,不能很好地与之匹配。

  5经验总结

  #1-4炉在用部分DCS设备运行年限已达26年,稳定性降低,对于超设备寿命周期的设备尽早进行升级改造,以免影响装置的安全、平稳生产。

  如果设备整体都出现老化现象时,不要再对其进行零碎的设备更换或设计改造,这样不能从根本上消除隐患问题,设备兼容性较差,且成本较高,建议对设备整体进行升级改造。


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