DCS自动化控制及仪表案例浅析

一，锅筒水位的测量技术案例分析

汽包水位是电厂的主要监控参数之一，正确测量汽包水位是锅炉安全运行的保证。传统的测量方式有：就地双色水位计、电接点水位计、差压式水位计(单室或双室平衡容器补偿式)。就地水位计、电接点水位计的测量误差受锅炉压力、散热情况、安装形式、实际水位的影响，很难准确计算。

A， 内置式平衡容器的测量技术:

它是国内汽包水位测量的先锋革命，在汽包水位直接测量上提出突破性的解决方案，开孔取样点要远离旋风分离器，防止扰动带了测量误差

1,由于将平衡罐安装在汽包内，使平蘅罐及引出管中的水的温度为汽包内饱和水的温度，密度为饱和水的密度，这样在软件里面进行补偿计算时，就有比较稳定的参数，可以准确计算出汽包水位

2，由于在汽包的汽侧取样管上焊接冷凝器，可以及时向平衡惯中补充冷凝后的饱和水，可以在起炉不久就可以投入汽包水位

B，高温高压磁翻板加磁制伸缩远传:

这种测量方式也是锅炉投运后水位测量完美选择，由于磁浮子制作工艺，国内基本上都是代工性质，OEM多

秦皇岛热电“12.16 “汽包水位低拒动，导致水冷壁大面积爆管的重大设备损坏事故，在国内发生的案例比较多，

二，电站主蒸汽管道测量仪表的案例

我厂#2炉主蒸汽温度和#4机进汽温度热电偶套管安装不符合电建规范，导致机组运行一年后发生套管磨透而漏蒸汽，导致停机停炉事故；规范中定义：高温高压主蒸汽管道的公称通径不大于250mm,插于深度为70mm;公称通径250mm,插于深度为100mm,当时主蒸汽管道通径大与250mm,安装公司将套管插入150mm,超过了规范中最大插于深度，使运行中大流速的流体冲刷套管，导致出现磨透；停机后，对所有的主蒸汽管道上热电偶套管进行检查整改，运行至现在，再没有出现热电偶套管磨透导致停机停炉的大事故.

总结：

1），主蒸汽管道上的测温元器件套管材质选用必须要与主蒸汽管道相同，压力，温度等级要匹配

2），主蒸汽管道上一次取样门前要有足够长的焊接短管，材质和壁厚要和主蒸汽管道匹配，保证保温材料的厚度和阀门的使用寿命

湖北当阳一家电厂主蒸汽管道材质安装把关不严，导致总控制平台和高压蒸气管道处于同一空间，蒸汽外泄将总控制平台监控显示频几乎全部震碎，灯管、桌椅和纸片遍布厂房，现场一片狼籍。人员伤亡比较多

三，汽轮机电调转速故障案例

我厂#4机在一次冲转过程中转速发生波动，幅度很大，DEH给定500,反馈在500-800之间波动，与以往的冲转历史曲线对比，转速波动太大，综合检查分析：现场一共5只转速传感器，均是磁阻式，有3只到DEH转速卡，1只到就地转速表，1只到TSI监视装置，发现DEH上的3只转速波动范围较大，就地转速表的转速波动到150Rpm，综合判断，故障在现场测速传感器上，在汽机前轴承箱玻璃视窗中观察，测速发讯齿轮已经和转速传感器在横向上发生了相对位移，向机头方向运动。马上停机检查，发现发讯齿轮的固定螺丝都已经断掉，导致齿轮不在传感器正下方，故转速波动。

一般情况下，磁阻式转速探头和发讯齿轮的垂直间隙距离为0.75-1mm,横向要求不能发生大幅度的相对位移，保证探头的测量精度范围，并且转速探头电缆的屏蔽层都要求和电缆的屏蔽层焊接，在机柜端要有可靠接地，在机务专业盖前箱前，要用万用表量阻值，通常在200——500欧姆之间，确保开机的转速正确测量安装。

四，电动执行机构故障案例

我厂40KG减温减压的压力调节阀为老式的DKJ开关型的，710，输出6100NM，与之配套是手动电动操作器，后来为了节约人员成本，将就地控制盘拿掉，热工人员改到DCS上控制，将电动手操器去掉，加上硬伺服放大器，在DCS逻辑上做成调节型面板控制该阀门，运行一段时间后，发现执行机构故障：给定和反馈不跟踪。经过检查，发现电机空转，拆下检查，发现电机销子断掉，协调维修人员更换缓冲销子后，运行了5个月左右，销子又断掉了。

排除现场齿轮箱故障，和以前的电动手操器相比，现在的伺服控制回路和原来的开关回路区别就是：多了一个软件抱闸时间，使电机在开关过程中，到位以后会产生一个相反的力来停止电机，时间长了销子会断掉的，分析判断，将软件的抱闸时间取消掉，靠电机本身带的抱闸来停止。经过改动后，该执行机构一直运行到现在，正常投运。

1）普通开关型执行机构

2）一体化的开关型执行机构

将接触器和热继，开关装在现场电动装置内

3）带伺服放大器的调节型执行机构

将电器控制单元：固态继电器和伺服放大控制器，电位器等，行程开关集成在现场电气控制腔体内

4）智能型的执行机构

在第三类执行机构的基础上增加了一些软件功能：遥控，液晶屏,自动调相序动功能

安装要求：

通常在主蒸汽管道等高温场所用分体式的执行机构，智能型的在此处故障率高，集成电路在高温应用比较纠结，执行机构制造商注意

五，热工管路安装和配线安装故障案例

1） 汽轮机润滑油压力开关和压力变送器安装位置不合适，回差无法消除，导致汽轮机润滑油压在压力低停机值时，都不能实时动作和做正确的显示，有明显的滞后。后果是：导致汽轮机发生赶瓦，导致轴瓦报废

汽轮机润滑油取样点在4米夹层，变送器和压力开关也装在4米等标高位置，仪表管线先向上敷设，后又向下跑至仪表处，当系统油压卸掉后，特别是0.02MPA的油压在等标高的仪表管里自然后驻留在里面，造成测量误差

改动方案:

将压力开关和变送器改至和轴瓦等标高处安装，成功解决低油压滞后的测量故障

2）我厂#3机凝汽器真空测量一直存在以下故障现象：运行一段时间，就出现真空不准，和就地真空表指示差距太大，ETS误动作，每次热工人员去现场打开仪表管排污阀放水，恢复正常测量，过一段时间又故障依旧。经过现场分析：该真空表的测量变送器位置低于取样点位置，导致冷凝水形成液柱存在仪表管中，造成测量误差。这就是每一次人为排空后，测量就正常的原因。联系安装公司整改，将变送器移到8米平台上，使它高于取样点位置，并且斜向上45度开孔取样，冷凝水能回流到凝汽器中去，保证测量准确。机组运行后，再没有运行人员反映凝汽器真空测量不准。

当时的值班热工人员更换表，变送器用的是EJA，压力开关用的是UE，认为表有问题，换了表后故障依旧

六，DCS系统的软件故障案例

我厂#2炉脱硫控制系统为欧陆T2550系统，由于出厂时，厂家没有对控制系统进行二次开发，电动门都是两位式，全开全关型，不带中停，不能满足工艺要求。老板都是刘备型的创业人才，当时考虑项目经费的问题，决定采用保守改造，不增加安装公司工作量，从控制器的逻辑上进行修改。主机上的也为T2550控制系统，不过软件经过二次开发，其中电动门ACTION都带中停功能，将ACTION下载到控制器后，再在数据库里进行定义，包括都原来的操作面板进行修改替换，终于将ACTION成功应用到脱硫控制系统，调试电动门，实现中停功能；进而在#1炉脱硫进行改造，将ACTION植入控制系统当中。

控制系统的维护要考虑U盘的数据读写感染植入病毒，防止数据丢失，造成重大事故

伊朗核电站的铀压缩机报废事故：美国特工长期布局，推销商品，附带赠送带有“震网”的U盘，网络武器之称，最后核电站仪表人员中招，病毒直接绕过控制器，通过上位机软件改变指令。该核电站系统用的是SIMENZ系统

计算机安全专家介绍，“震网”病毒有两个作用，一是让离心机失控，二是在离心机失控后仍向控制室发出“工作正常”的报告。因此当伊朗人发现离心机工作异常时，很多离心机已经被破坏。“震网”病毒可能是全球第一种投入实战的“网络武器”。新病毒采取了多种先进技术，具有极强的隐身和破坏力。

研究人员发现，只要电脑操作员将被病毒感染的U盘插入USB接口，这种病毒就会在不需要任何操作的情况下，取得工业电脑系统控制权。与传统电脑病毒相比，“震网”病毒不通过窃取个人隐私信息牟利。由于它打击的是全球各地重要目标，且无需借助网络连接进行传播，因此被一些专家定性为全球首个投入实战的“网络武器”。

该项安全问题需要系统制造商和业主单位在项目竣工后，将U盘接口屏蔽掉，对外来数据读写做严格检查

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作者简介

深海

具有15年工业自动化领域DCS，仪表，PLC等项目实施经验，熟悉炼油，电厂，轮胎，炼胶行业，熟悉codesys，和利时，上海新华，欧陆t2550，科远NT6000的DCS产品，并有丰富的项目独立运作经验，熟悉多个品牌PLC，仪表，HMI等。