葛有磊
甘肃电投金昌发电有限责任公司 甘肃省金昌市 737202
摘要：本文针对发电厂主机DCS与FGD-DCS控制系统对发电厂的安全性和经济性的重要影响，对DCS在实际应用过程中的重要性以及存在的问题进行探索和研究，探索进一步提高电厂机组运行的安全性、经济性和运行效率，简化工作流程，降低作业难度。
关键词：DCS；发电厂；控制系统
引言
某燃煤电厂主机DCS与FGD-DCS均采用和利时MACSV系统。由于温度信号（热电阻）在发生接触不好和断线的情况下温度信号会发生突变，为了防止温度信号突变时设备误动作，在FGD-DCS温度高保护均采用了AITRIP功能块，在主机DCS中温度高保护均采用了TETRIP功能块。 2013年1月10日，发生一起因#1增压风机电机轴承问题导致的温度信号快速上升而保护未动做的情况；2009年12月21日#1机组A一次风机也发生过轴承损坏而保护未动作的情况。为了进一步分析原因，本文对DCS中温度高保护功能进行了分析并提出了一些改进方法和思路。
1 TETRIP功能分析
图1
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上图是TETRIP功能块逻辑，从图中分析：当温度信号TE高于90℃且只有在TE高于90℃的前0.5S内如果TE的变化速率在一个运算周期内小于4℃时，TETRIP功能块就会发出TRIP（跳闸）信号，其它情况均不会发生跳闸。
2009年12月21日，#1机组A一次风机轴承烧坏的原因可能是当时温度在90℃左右时变化超过了4℃。
2 AITRIP功能分析
图2
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上图是AITRIP功能块逻辑，在分析功能之前先介绍变化率处理功能块ZLRT的逻辑，以下是ZLRT的原程序代码及注释：
IF ((IN>H）OR（IN<L）〉THEN //如果输入温度信号大于或小于量程上下限则FI为真，
FI=TRUE num置0，否则FI为假
num=0
ELSE
FI=FALSE
IF num<SP THEN //当输入温度信号在量程范围内的前10个运算周期，num
num=num+1 循环加1
ELSE
IF num>=SP THEN //当num大于等于10时
IF((ABS(IN-IK(DP)>RL)AND (NOT(DV))) THEN //如果当前输入温度信号与两个
LC=0 间隔周期前的差值大于速率限
DV=TRUE 制上限RL且DV为假时，LC赋
ELSE 0，DV为真
IF (ABS(IN-IK(DP))>RL) THEN //否则，如果仅是差值大于速率限制上限RL，
LC=0 则将LC赋0
ELSE //否则，如果DV为真且LC小于超速保持周
IF (DV AND LC<AP) THEN 期数AP=400时，LC循环加1
LC=LC+1
ELSE //否则，如果DV为真且LC大于等于超速保
IF (DV AND LC>=AP) THEN 持周数AP，则将DV复位，LC置0
DV=FALSE
LC=0
End_IF
End_ IF
End_ IF
End_ IF
End_ IF
End_ IF
End_ IF
IK(0)=IN //存放前10个周期的温度值
FOR i=8 TO 0 BY -1 DO
IK(i+1)=IK(i)
END_FOR
2.1功能分析
只有温度信号未超出量程范围0－300℃，当温度信号大于90℃且在两个间隔运算周期内变化未超过2℃时，AITRIP才有可能发出跳闸信号。
2.2逻辑中存在的问题
2.2.1 当温度信号小于90℃时，如果发生温度变化率在两个间隔运算周期内变化超过2℃，且如果最后一次超变化率的时间与实际温度达到90℃的时间差小于400个运算周期，则实际温度达到90℃后无论变化率是否超过2℃都不能发出跳闸信号。
2.2.2 当温度信号大于90℃时，如果第一个周期内温度变化率就超过2℃，则之后即使在400个运算周期温度变化率小于2℃也不能发出跳闸信号。
备注：2013年1月10日，#1脱硫增压风机电机轴承烧坏时就发生了与上述第1条问题类似的情况。
3 轴承温度信号变化的几种情况
图 3
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3.1轴承异常时的温度变化
左图是脱硫#1增压风机电机轴承在2013年1月10日发生异常时的温度变化趋势图，图中：温度在70℃以下时的变化速率较小，大致在1℃/秒，温度在70℃以后变化速率加快，最高近3℃/秒。如果发生轴承突然抱死的情况，那么温度变化速率将会很大，当轴承缺少润滑油脂而发生干摩或卡入异物或轴承温度过高都会导致轴承发生抱轴的情况。在正常情况下，轴承温度变化趋势是一个相对缓慢的过程，但随着温度的升高，轴承因受热后游隙变小，反过来会影响温度的变化速率。
3.2 测温热电阻断线时的温度变化
由于测温热电阻长期处在振动环境中，再加上热电阻接线非常细、热电阻端部制造工艺以及检修过程中人为踩踏等因素，极易发生断线的情况。热电阻断线后阻值会突然增至无穷大，因此温度值会迅速上升至测量上限，上升速率近似垂直直线。
3.3 测温热电阻接触不良时的温度变化
由于热电阻接线较细，在振动环境中很容易发生与接线端子接触不良的情况，如增压风机处在腐蚀环境中就更容易发生接触不良的情况，接触不良会使接触电阻增大，温度上升。接触不良的情况相对复杂且不易发现，但大多数情况下温度变化会阶跃上升或呈方波趋势变化，温度缓慢上升（接触电阻缓慢增大）的可能性相对较小。
3.4 干扰对温度信号的影响
4 对DCS中温度保护功能的一些改进方法
4.1根据规程（国标）规定，滚动轴承最高温度不超过95℃。由于测温热电阻测量的是轴承外表面（油封）或润滑油温度，在温度变化过程中测量值与轴承内圈温度在时间上会存在一个差。从实际情况来看，轴承温度在超过 90℃ 后的变化速率会相对较大，这是因为越接近轴承最高承受温度，轴承游隙越小，温度上升越快。因此，可以通过适当降低温度高保护跳闸的定值，保护跳闸的定值可从原95℃或90℃ 改为85℃或更低。
4.2 TETRIP功能块从理论上分析既能够保证温度高于90℃时正确跳闸又能防止温度信号断线引起的误动作，因为从理论上轴承实际温度在一个运算周期（250ms）内超过4℃的可能性很小。为了确保在温度超过跳闸定值后500 ms能正确发出跳闸信号，可以将延时间从500 ms改为1000ms.
4.3 AITRIP功能块从理论上只要将变化率设定从原来的2改为5或更大，也能保证温度高于90℃时正确跳闸，但有一个前提条件即：在温度达到90℃前不能发生超速率的情况。
4.4从逻辑的统一性来讲，应将脱硫DCS中的AITRIP改为TETRIP功能块。
4.5 一次风机、送风机、引风机电机轴承温度高定值为95℃，送风机、引风机轴承温度高定值为90℃，一次风机轴承温度高定值为100℃，增压风机轴承和电机轴承温度高定值均为90℃，可组织相关人员讨论定值的合理性并重新下发定值。
4.6 根据规程（国标）规定，滚动轴承最高温度不超过95℃，滑动轴承温度最高不超过80℃.结合实际工作中转动机械轴承运行使用情况，建议将6KV电机轴承温度高定值统一改为85℃。
参考文献：
[1]曹汝鹏 浅谈DCS在电厂应用中的提高. 内蒙古石油化工 2010
[2]张相东.DCS在电厂热工控制系统中的应用与管理维护[J].电力设备管理,2020(12):78-80+96.
[3]王新平,伏军军.厂级一体化DCS技术在大型火电厂的应用[J].重庆电力高等专科学校学报,2020,25(03):7-9+13.