一、 概述

如今 DCS 技术已经得到了广泛运用，所以对于现场测量信号的要求也进一 步提高。以我们常熟公司一台 300MW 机组 DCS系统改造以后为例，从汽水系统到各 主辅机本体的温度状态，所要监视的温度测点将近 800 个，占整个 DCS 系统模 拟量点的 65%左右。而其中保护、自动控制系统中又占有 50%左右。

利用 DCS 技术，广泛运用其动态通讯技术，热工测点(流量、压力、温度 等)参数已不仅仅只用于监视，已被运用进入保护回路及自动控制系统中。如： 给煤机控制使用了炉顶温度修正回路，引入炉顶出口集箱温及前馈信号：炉顶 进口温度和锅炉主控信号共同来设定给煤量;在Ⅱ级减温水控制中要控制高过 出口汽温，还引入了导前汽温、二级减温水后温度来共同控制减温水阀门的开 度等等。在保护系统中，主机及其他的重要辅机的保护、联锁回路等，温度测 点的使用同样广泛，所以，现场的测量尤为重要。但是，测量总会有故障，有 误差，虽然原则上误动比拒动危害小，但是，设备频繁的误动，对机组的安全 稳定，对企业的稳定、效益，都不是好的情况。通过 DCS 强大的通讯、计算、 组合功能，就可以对系统进行优化。

二、原有方案

给水泵、送、吸风机等设备是各火力发电公司发电机组的重要辅机，当其 中任意一台发生故障，就会对机组的正常安全运行产生严重的影响，轻则甩负 荷，如处理不当还有停机的危险。对设备也有很大的影响。为了保障给水泵、 送、吸风机等重要辅机的安全运行，对其设立了多套保护系统，其中一个重要 保护就是轴承温度高高保护。轴承温度是给水泵、送、吸风机等旋转机械的一 个重要参数，运行中，如果轴承温度发生异常升高，则说明润滑系统或者机械部分产生了故障。当轴承温度升高到高值时，发出报警信号，提醒运行人员注 意并采取相应措施处理。如果处理后轴承温度还是没有得到控制，当温度升高 到高高值时，保护系统发出停机信号，停止设备运行，从而保护设备。我公司 在 DCS 改造前，采用的是集控数显表计通过采样现场信号，经处理后输出显示， 如果越限，输出继电器将触发信号送给保护系统，由保护系统联锁动作。同时， 为了防止误动作，表计有 3 秒的延时输出。但是，由于现场一次元件断线而造 成的误动屡有发生，有时无法检修的情况下，只能将保护推出运行。严重威胁 机组的安全运行。

二、 优化方案

我公司三台给水泵的轴承温度的测量一次元件采用的是热电阻。 系统 DCS 采样热电阻信号，转换为温度信号，设定值高值、高高值在测量功能块 AIN 块 中设定。当测量值高于高高值时发出高高值停机信号。热电阻测量时断线，是 较为常见的一个故障。由于热电阻断线后其输出电阻是无穷大的，从而造成测 量输出值高于高高值，就有保护误动的可能。DCS 改造后，为了排除这种由于测 量回路故障而造成的保护误动的可能，我们对原有的保护回路进行了优化：在 AIN 块引入了“测量值 BAD”这一参数，该参数初始状态为“0” ，设定当测量值 高量程超限时该参数置为“1” ，封锁回路输出。但在实际试验中发现，由于“高 高值”大部分情况先于“BAD”发出，说明回路的缺陷很明显。于是，我们增加 了一个速率块，该功能块用于监视测量值的变化速率，当测量值的变化速率超 出设定的变化速率时发出“速率大”信号。由于测量值断线后的上升速率要远 远大于温度正常变化的速率，把设定的变化速率放在一个适当的位置，就可以 鉴别测量值的上升是否真实。优化后的逻辑如下：

温度速率判断信号 ROCIND 来源：

根据逻辑可见，当一次元件断线或其他原因造成测量值上升时，先是由 “速率大”信号去闭锁高高值停机信号，当测量值上升至超过设定量程后，则 由“BAD” 信号去闭锁高高值停机信号，从而有效地避免了保护误动。当测量 值由于被测点温度上升而达到高高值时，由于没有“速率大”“BAD”信号，保 、 护正常动作。由此可见，采用优化后的逻辑能有效避免由于一次元件断线而造 成的保护误动。经过现场模拟试验，达到预期效果，由此可见，我公司的轴温 高高停机保护系统优化后还是很可靠的，那么是不是就不需要继续改进优化了 吗?

三、 改进优化

由于我公司投产至今已经十多年了，很多热电阻元件又采用的是航空插 头与电缆连接，有时侯由于现场震动、时间长接触点老化等原因，会造成接触 不良现象，从而产生接触电阻，造成测量值的偏差。机组改造后，#4 机组就发 生了一次这样的异常。根据测点曲线图分析就是由于以上原因造成的。那些由 于接触不良后引起的测量值偏差现象，发现在某一时间段内主要有以下两种故 障现象，一种现象是测量值开始时候比较稳定，当接触不好而产生接触电阻的 一刹那，测量值快速地变动，变动幅度与接触电阻成正比，然后测量值在偏差 值附近又恢复稳定，并且维持。另一种现象是测量值开始时比较稳定，当接触 不好产生接触电阻后，测量值不停快速地来回变动，甚至有时候会超量程设定。 根据原给水泵轴承温度高高停机保护系统逻辑分析可见，第一种现象发生后， 如果是测量值高偏差后稳定在高高值和上限之间，保护会误动;第二种现象发 生后,由于测量值是不停快速来回变动,所以还是可以通过“速率大”信号来避 免保护误动。所以，要针对第一种现象对原有方案做进一步优化。进一步优化 后的逻辑如下：

根据逻辑可见,当测量值由于断线或接触不良等原因非正常上升达到高 高值后， “测量值变化速率大”信号发出并保持，闭锁了“轴承温度高高停机” 信号，避免了保护误动。当检修人员处理好元件故障后，测量值恢复到正常(高 高值以下) ，则通过 RS 触发器的 R 端复归掉“测量值变化速率大”信号，从而 保障保护的正确动作。通过现场模拟试验及一段时间的运行，#4 机组给水泵轴 承温度高高保护未误动。此后，又将此逻辑改进推广到送、吸风机等重要辅机 的“轴承温度高高停机”保护回路中，至今投用情况良好。达到了预期效果。

四、 总结

通过对给水泵轴承温度高高停机保护系统的两次优化，提高了我公司的辅 机的轴承温度高高停机保护系统的可靠性，保障了机组的安全运行。同时通过 两次优化改进时对 DCS 系统的学习、操作，对于 DCS 系统的强大功能有了进一 步的领会，对于 DCS 的应用也进一步得到提高。