锅炉装置DCS系统主控制器故障处理及原因分析

　　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。