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污水处理流程控制

2017-09-20 35页 doc 77KB 87阅读

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污水处理流程控制污水处理流程控制 污水处理工艺流程控制 一、预处理: 1、格栅:(粗,40mm,25mm,中,15mm,10mm,细,4mm) 过栅流速0.6-1.0m/s,栅前流速0.4-0.8m/s(过栅流速如果太大,会将本应拦截下来的软性栅渣冲走;如果过栅流速太小,污水中粒径较大的沙粒将有可能在栅前渠道内沉积。视具体情况而定) 格栅的运行管理:过栅流速、栅楂清除、维护保养(巡检)、卫生安全 2、进水泵房 ?保持来水量与提升量处于动态平衡,集水井水位保持基本稳定。(若来水量过大,未能及时采取溢流措施,则可能造成淹没格栅间、管...
污水处理流程控制
污水处理流程控制 污水处理工艺流程控制 一、预处理: 1、格栅:(粗,40mm,25mm,中,15mm,10mm,细,4mm) 过栅流速0.6-1.0m/s,栅前流速0.4-0.8m/s(过栅流速如果太大,会将本应拦截下来的软性栅渣冲走;如果过栅流速太小,污水中粒径较大的沙粒将有可能在栅前渠道内沉积。视具体情况而定) 格栅的运行管理:过栅流速、栅楂清除、维护保养(巡检)、卫生安全 2、进水泵房 ?保持来水量与提升量处于动态平衡,集水井水位保持基本稳定。(若来水量过大,未能及时采取溢流措施,则可能造成淹没格栅间、管网污水外溢;反之则可能使水泵处于干运转状态,损坏设备) ?保持集水池高水位运行(降低泵的扬程,确保抽升量前提下节约能耗) ?根据来水规律,合理调整水泵运行,尽量减少水泵的开停次数,否则易损坏电机并降低使用寿命。 ?合理调度,使每台水泵的投运次数及时间均匀。(每台泵的吸水口都对应着集水池内的一部分容积,如果某台泵长时间不投运,集水池对应的部分将成为死区,会有大量泥砂沉积,不但影响集水池的有效容积,而且容易导致水泵的运行堵塞) 3、曝气沉砂池(流速0.06-0.12m/s,停留时间1-3min) 实际操作中,只能通过调节曝气量来控制。但气量过大虽能将砂粒冲洗干净,却会降低细小沙粒的去除;过小无法保证足够的旋流速度,起不到曝气作用。考虑到实际水量是不断变化的,气量不可能随机调节,实际很难控制在合适的数值上,往往会存在过度曝气的问题,不仅浪费能量,还会对厌氧段DO的控制产生影响。 可考虑延长池长,优化水力旋转效果,并合理确定提砂方式。 进水水量的控制: 1、流量过大的危险及解决措施: (1)格栅的过栅流速增大,沉砂池的停留时间缩短,影响除渣的效果。 (2)生化系统的COD、BOD和氮、磷的负荷将增加,将导致系统超负荷。 (3)二沉池的沉降受到影响(水力超负荷),表面负荷超负荷,污泥通量过大,会产生污泥流失,出水超标。 对策:减少污水处理系统的污水量至流量 2、流量过小的危险及解决措施: (1)生化系统微生物的营养不足,供氧过剩。 (2)二沉池的水力停留时间过长,容易导致磷的释放。 对策:控制生化池的溶解氧,并适当增加回流量;如果长时间流量偏小,应考虑降低生化池的污泥浓度,甚至考虑减少生化池和二沉池的投运组数。 进水水质的控制: PH: (正常6.5-8.5)异常会影响生物反应,抑制硝化过程,严重时导致污泥中毒,影响出水水质。若PH,9或,5,立即关停进水泵。若偏离,但在可接受范围内,应频繁测定生化池中PH和碱度及各种生化反应参数,以保证池中各工艺参数正常。及时查出导致PH变化的原因并解决。必要时投加化学药剂调节PH。 进水COD、BOD、SS: 5 过高易造成污泥生长量过快增加,供氧不足,最终导致出水水质下降。此时可增加曝气量,在保证沉降性能好且含氧充足的前提下提高污泥浓度。调查厂外管网系统,找出原因并采取措施;过低会导致污泥浓度降低,严重时影响污泥的絮凝、沉降性能、,导致污泥老化。此时应减少曝气量,降低混合液污泥浓度,必要时投加碳源。 进水其他营养物质: BOD/TKN?4,BOD/TP,20。若不能满足,应向污水中投加有机物以确保脱氮除磷的效55 果。 氨氮:过高会导致曝气池氧气不足,在沉降过程中产生内源反硝化,导致污泥漂浮,最终导 致出水中氮、磷的浓度增加。此时通过减小流量来降低氮的负荷,在保证沉降性能好且含氧充足的前提下适当提高污泥浓度;若过低会导致系统污泥质量和处理效率下降,此时应外部加氮源。(一般城镇污水都含足够的氮和磷。) TP:进水超标,可加强排泥,缩短泥龄,必要时投加化学除磷药剂。 预处理单元对后续处理单元的影响: 1、对初级处理的影响: 从格栅流走的栅渣太多,将使初沉池浮渣量增多,难以清除,挂在出水堰板上影响出水均匀,不美观。 从沉砂池流走砂粒太多,砂粒有可能在初沉池配水渠道内沉积,影响配水均匀;砂粒进入初沉池内将使污泥刮泥板过度磨损,缩短更换周期;进入泥斗后将会干扰正常排泥或堵塞排泥管路;进入泥泵后将使污泥泵过度磨损,使其降低使用寿命。 2、对二级处理的影响: 栅渣进入曝气池会堵塞微孔曝气头,增大阻力;它进入二沉池将使浮渣增加,挂在出水堰板上影响出水的均匀;它进入滤池会堵塞配水管。 3、对污泥处理的影响: 极易从格栅流走的是一些破布条、塑料袋等杂物,这些杂物进入浓缩池后将在浓缩机栅条上缠绕,增加阻力,并影响浓缩效果,堵塞排泥管路或排泥泵。这些杂物如进入离心脱水机,会使转鼓失去平衡,从而产生振动或严重的噪音,一些破布条、毛发有时会塞满转鼓与涡壳之间的空间,使设备过载。 大量沉砂进入浓缩池将可能堵塞排泥管路,使排泥泵过度磨损,如大量砂粒进入离心脱水机,将严重磨损蚀进泥管的喷嘴处以及螺旋外缘和转鼓,增加更换次数;砂进入带式压滤脱水机将大大降低污泥成饼率,并使滤布过度磨损。 二、初级处理 初沉池(幅流)BOD去除率25%-35%,SS去除率50%-60% 初沉池的运行管理 排泥时间确定(最重要参数) 水力表面负荷、停留时间(一般大于1.5h) 出水状况及排泥颜色变化 巡视刮泥及排泥泵的运行状况 初沉池出水出泥效果监测 针对工艺需要灵活运用(管线超越;初沉污泥的灵活运用) 三、生物处理 生物池 正常的城市污水的活性污泥外观呈黄褐色絨絮状,具有较大的比表面积,含水率很高, 一般在99%以上。 活性污泥有效运行的基本条件: 废水中含有足够的可溶性易降解的有机物。 混合液含有足够的溶解氧。 活性污泥在池内呈悬浮状态。 活性污泥连续回流、及时排出剩余污泥,使混合液保持一定浓度的活性污泥。 无有毒有害的物质流入。 工艺控制: 1.进水水量的控制 2.曝气系统的控制: 曝气池内的溶解氧浓度在2mg/l时,生物絮体中心的溶解氧浓度只有0.1mg/l,仅有絮体表面的微生物得到较多的溶解氧,絮体内多数微生物处于缺氧状态。因此,曝气池内的溶解氧浓度维持在3-4mg/l为宜,不应低于2mg/l(以出口处为准 )。但在曝气池的局部区域,如在进口处,废水中的有机物浓度高,好氧速率高,溶解氧浓度不易保持2mg/l,可以有所降低,但不应低于 1mg/l。 溶氧不足: 对微生物的生理活动产生不利的影响,使处理进程受到影响,甚至遭到破坏。 溶氧过高:导致有机污染物分解过快,从而使微生物缺乏营养,活性污泥易于老化,结构松散。此外,溶氧过高,过量耗能,在经济上也是不适宜的。 解决曝气系统控制应从两方面改善: ?解决曝气池空气流量的平衡和稳定问题 ?寻求适合溶解氧控制空气流量的控制策略 精确曝气的特点: (1)稳定地控制生物池中的溶解氧浓度,控制精度可优化在工艺要求的溶解氧设定值的?0.5mg/L,提高生化处理效率,提高出达标率。 (2)解决生物池曝气不均衡的问题,合理的分配气量,大大减少了阀门及鼓风机的调节频率,控制鼓风机在稳定的功率下供气,保障曝气系统的安全稳定运行。 (3)提高污水厂的自动化水平,实现污水厂最重要过程参数溶解氧浓度的可控,保证实施运行后完全实现自动化控制。 (4)缩短污水处理厂的工艺运行调节时间,有利于工艺的运行调试和工艺恢复。 (5)显著提高污水处理厂的抗负荷冲击能力。 3、活性污泥的回流: 二沉池泥层过高过低都会使出水悬浮物增加,应定时测定二沉池泥层的厚度,通过改变回流量的大小,使泥层保持在距沉淀池底部的1 / 4高处。 根据二沉池泥层的高度进行调节 根据进水流量来进行调节 根据污泥沉降体积(SV)估算 根据污泥沉降曲线调节 4、剩余污泥量的控制 根据活性污泥浓度(MLSS或MLVSS)作排泥控制; 根据污泥负荷,kgBOD5,(kgMLSS?d),作排泥控制; 根据污泥SV作排泥控制; 根据污泥的泥龄作排泥控制。 硝化反应影响因素: ?温度 ?pH值 (6-9) ?溶解氧 (2-3) ?污泥龄(8天以上) ?重金属及有毒物质 ?BOD/TKN对硝化的影响(2,3) 5 反硝化反应影响因素: ?温度 ?pH值 (6.5-7.5) ?外加碳源 (BOD/TKN=3-4) 5 ?溶解氧(小于0.5mg/L) 污水中磷的存在形式: 非溶性磷:随SS的去除而去除 正磷酸磷:与混凝剂结合形成不溶于水的金属磷酸盐沉淀 有机磷:依靠生物除磷去除 生物除磷:聚磷菌在厌氧条件下释放磷,好氧条件下过量吸磷,然后通过排泥的方式将磷从系统中去除。 生物除磷的影响因素: ?用于除磷的有效有机物 ?溶解氧 ?污泥龄(SRT) 厌氧区的硝态氮 ? 化学除磷的三种方式: ?前置沉淀:药剂投加点在原污水处,形成的沉淀物与初沉污泥一起排除。 ?协同沉淀:药剂投加点包括初沉出水、曝气池及二沉池前等其他位置,形成的沉淀物与剩余污泥一起排除。 ?后置沉淀:药剂投加点是二级生物处理之后,形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离,包括澄清池或滤池。 化学除磷药剂以聚合铝铁为最优。 生物反应池的活性污泥控制方法: (1)MLSS法:经常测定曝气池内MLSS的变化情况,通过调整排放剩余污泥量来保证曝气池内总是维持最佳MLSS的控制方法,适用于水质水量比较稳定的生物处理系统。 (2)污泥负荷法:是污水生物处理系统的主要控制方法,尤其适用系统初期和水质水量变化较大的生物处理系统 (3)SV法:对于水质水量稳定的生物处理系统,SV值能代表活性污泥的絮凝和代谢活性,反映系统的处理效果 (4)泥龄法:是通过控制系统的污泥停留时间最佳来使处理系统维持最佳运行效果的方法 生物反应池的运行管理: (1)经常检查和调整曝气池配水系统和回流污泥分配系统,确保进入各曝气池的污水量和污泥量均匀; (2)对生物反应池常规监测项目进行及时分析化验,并根据化验结果及时采取控制措施,防止出现污泥膨胀等现象。 (3)观察曝气池内泡沫的状况,发现并判断泡沫异常增多的原因,及时采取相应措施 (4)观察曝气池混合液的翻腾状况,观察是否有曝气器堵塞活脱落等现象,确定鼓风曝气是否均匀。 (5)根据混合液溶解氧的变化情况,及时调整曝气系统的充氧量,或尽 可能设置空气量自动调节。 (6)及时清除曝气池边角漂浮的浮渣。 二沉池的运行管理: ?配水均匀合理 ?浮渣斗检查与清理 ?经常检查出水堰板平整度,防止出水不均匀或者短流 ?观察出水感官指标(污泥界面高低变化、悬浮物多少、是否有污泥上浮等) ?观察刮泥、刮渣、排泥设备是否有异常声音现象等 ?定期放空检修,重点检查水下设备管道是否正常 ?按规定对其常规检测项目及时分析化验 二沉池的泥面状态与好氧处理系统的运行正常与否有密切关系,在巡视二沉池时,应观察二沉池泥面的高低、上清液透明程度、飘泥的有无、飘泥泥粒的大小等。上清液透明,说明运行正常、污泥性状良好;上清液浑浊,说明负荷过高,污泥对有机物氧化分解不彻底;泥面上升,SVI高,说明污泥膨胀、污泥沉降性能性差;污泥成层上浮,说明污泥中毒;细小污泥飘泥,说明水温过高、曝气过度、C/N不适、营养不足等原因导致污泥解絮。 混凝沉淀系统的运行管理: ?观察并记录矾花生成情况,发现异常及时判别原因,制定相应对策 ?定期清洗加药设备 ?定期检查系统的腐蚀情况 ?防止药价变质失效 ?根据出水水质变化,定期进行烧杯试验,确定最佳投药量 ?定期检测出水水质指标(COD、PH、SS等)确保加药效果 四、水质异常时的管理 污泥发黑: (1)硫化物积累:进水中硫化物含量过高;曝气池或二沉池产生硫化氢(曝气不足、曝气池内部厌氧化、内部污泥堆积形成死水区、二沉池中污泥堆积、有机负荷与曝气不均衡造成曝气池厌氧化) (2)氧化锰的积累:几乎不会引起水质和气味的异常 (3)工业废水的流入:一般由印染厂使用的染料引起,此时处理水也会带有特殊的颜色,气味及处理水质一般没有什么问题 污泥发红:进水中含大量铁,污泥中积累了高浓度氢氧化铁而使污泥带有颜色。对处理水质不会产生什么影响 泡沫: (1)表面活化剂引起的发泡: ?活性污泥未吸附、分解的表面活性剂大量残留在水中而引起大量发泡。造成这种现 象的原因是活性污泥处理能力下降、进水中表面活性剂浓度过高等。 ?泡沫为白色、较轻; ?用烧杯等采集后泡沫很快消失; ?曝气池出现气泡时,二次沉淀池溢流堰附近同样会存在发泡现象。 (2)放线菌引起的发泡: ?泡沫为茶白色、橙色、褐色,较重,黏性较大; ?用烧杯等采集泡沫后消退极慢; ?曝气池发泡时,,二次沉淀池也同时产生浮渣; ?对泡沫进行镜检可观察到放线菌特有的丝状体。 泡沫问题的控制和消除: (1)喷洒水扑扫法:打散的污泥颗粒有一小部分重新恢复沉降性能,但大量的丝状菌不能被抑制仍然存在混合液中,不能根本消除泡沫的发生。 (2)投杀菌剂或消泡剂法:对于较长时间发生的生物泡沫,应考虑采用具有强氧化性的杀菌剂。但投加过量或投加位置不当,会大量降低曝气池中生物总量,污水处理的有效菌种也被大量杀死,影响出水水质。 (3)降低污泥龄法:可抑制生长周期较长的发泡细菌的生长。 (4)回流厌氧消化池上清夜法:厌氧消化池上清液能抑制丝状菌的生长,但它里面含有浓度很高的COD、氨氮和SS,有可能影响最终的出水水质,应慎重采用。 Cr (5)向曝气池中增加固定填料或浮动填料:使一些易产生污泥膨胀和泡沫的微生物固着在填料上生长,可增加曝气池内的生物量,提高处理效果,又能较少或控制泡沫的产生。 (6)投加絮凝剂方法:向曝气池中投加有机絮凝剂(聚丙烯酰胺)或无机絮凝剂(聚铝、聚铁)等,可使混合液表面的稳定泡沫失去稳定性,进而使丝状菌分散,重新进入投加药剂的絮体中,随絮体沉降,达到消除表面泡沫的目的。 污泥膨胀的解决对策: PH太低调节进水 “腐化”通过预曝气 DO太低增加溶氧 适当搅拌混合液 适当提高有机负荷 投加营养物质 DO (1)DO急剧降低: ?高耗氧污水的排入:污水管路或二次沉淀池中堆积的污泥流入;浓缩池或消化池的回流水大量流入;工业废水的流入,如:耗氧量高的油脂工业废水、皮革加工业废水、印刷废水、纤维废水、化学合成废水等。 ?高浓度氧化亚铁废水的流入:如来自地下水或矿山、炼铁厂、电缆厂等废水的排入。氧化亚铁容易被氧化成三价铁,该过程将消耗大量氧。 ?高浓度有机废水(溶解性BOD)的流入:高浓度有机废水主要是指食品加工废水、酿造业废水、造纸废水等。 ?含影响氧转移物质废水的流入:影响氧转移物质主要是指表面活性剂、高黏性物质等,一般是由工业废水的排入引起。 (2)溶解氧逐年减小:多是因为空气扩散装置堵塞。 (3)溶解氧急剧上升: ?硝化反应停止:水温下降、泥龄缩短导致硝化停止。 ?活性污泥浓度降低:由于剩余污泥浓度排放过度、二次沉淀池表面负荷急剧上升、产生丝状菌污泥膨胀使污泥随水流出等原因,使活性污泥浓度下降,曝气池耗氧量降低。 ?进水浓度过低:由于长时间降雨、融雪水的大量流入等原因,会造成曝气池进水负荷降低。 ?有毒有害物质流入:导致活性污泥好氧速率下降。 SV (1)污泥沉淀30—60min后呈现层状上浮且水质较清澈。说明活性污泥反应功能较强,产生了硝化反应,形成了较多的硝酸盐,在曝气池中停留时间较长,进入二沉池中发生反硝化, 产生气态氮;使一些污泥絮凝上浮。可通过减少曝气量或减少污泥在二沉池的停留时间来解决。 ?在量筒中上清液含有大量的悬浮状微小絮体,而且透明度差、浑浊。说明是污泥解体,其原因有曝气过度、负荷太低造成活性污泥自身氧化过度、有害物质进入等。可减少曝气量,或增大进泥量来解决。 ?在量筒中泥水界面分不清,水质浑浊其原因可能是流入高浓度有机废水,微生物处于对数增长期,使形成的絮凝体沉降性能下降,污泥发散。可采取加大曝气量,或延长污水在曝气池中的停留时间来解决。 出水水质异常: COD异常: , 进入曝气池的污水量突然加大、有机负荷突然升高或有毒有害物质浓度升高等。 , 曝气池管理不善(DO不足等) , 二沉池管理不善(如浮渣清理不及时、刮泥机运转不正常等) SS异常: , 活性污泥膨胀使污泥沉降性能变差,泥水界面接近水面,部分污泥碎片随出水溢出。 , 进水量突然增加,水力负荷增大,导致上升流速加大、影响活性污泥正常沉降。对 策是使进水尽量均衡。 , 曝气池活性污泥浓度偏高。对策是加大剩余污泥排放量。 , 活性污泥解体造成污泥絮凝性下降。 , 刮(吸)泥机工况不好,造成短流。 , 水温较高或水中硝酸盐含量较高,污泥出现反硝化现象。 NH-N异常: 3 , 温度(硝化适宜温度30-35?C,温度影响硝化菌的比增长速率和活性) , DO适宜性(一般好氧段2mg/l以上) , pH值和碱度(硝化最佳pH7.2-8.0) , 有毒物质(进水过高的NH-N、重金属、有毒物质及某些有机物抑制硝化反应) 3 , 泥龄(一般不得小于3-5d,一般>10d ) , 碳氮比C/N(BOD负荷<0.15BOD/mlvss•d) 55 硝化系统异常: 现象一:硝化系统混合液的PH降低,硝化效率下降,出水NH3—N浓度升高。 其原因及解决对策如下: ?碱度不足。检查二沉池出水中的碱度,如果小于20mg/L,则可判定系碱度不足所致, 应进行碱度核算,确定投碱量。 ?入流污水中有酸性废水排入。检查入流污水的PH,如果太低,可说明有酸性废水排 入,可采用石灰中和处理等临时措施,并同时加强上游污染源管理。 现象二:混合液PH值正常,但硝化速率下降,出水NH3—N浓度升高。 其原因及解决对策如下: ?供氧不足。检查混合液的DO值是否小于2mg/L,如果DO太低,可增加曝气量。 ?温度太低。检查入流污水或混合液的温度是否明显降低,影响了硝化效果。解决对策可以有增加投运曝气池数量或提高混合液的MLVSS。 ?入流TKN负荷太高。检查入流污水中的TKN浓度是否升高。如果升高,则应增加投运曝气池数量或者提高曝气池的MLVSS,并同时增大曝气量。 ?硝化细菌数量不足。首先检查是否排泥过量,如果排泥量太大,则减少排泥量;其次检查是否由于某种原因导致二沉池漂泥,造成污泥流失,并采取控制对策。如果非以上两个 原因,则检查是否入流污水的BOD/TKN太大,是MLVSS中硝化菌比例降低。可以增大初成5 池停留时间,降低BOD/TKN值。 5 现象三:活性污泥沉降速度太慢。 其原因及解决对策如下: 污泥中毒。检查活性污泥的耗氧速率及硝化速率是否降低,如果降低了太多,则说明污泥中毒,应寻找污水中毒物来源,强化上游污染管理。 现象四:二沉池出水混浊并携带针状絮体 其原因及解决对策如下: ?二沉池出水混浊系由于活性污泥中硝化细菌比例太高所致,可适当提高BOD/TKN值,5但以不影响硝化效果为宜。 ?由于生物硝化系低负荷或超低负荷工艺,活性污泥沉降速度太快,不能有效地捕集一些游离的细小絮体,因此出水中携带针絮是不可避免的。控制针絮的有效措施是增大排泥,降低SRT,但这势必影响硝化效果,是出水NH3—N超标。实际运行中,首先应权衡解决针絮问题重要还是保持高效硝化重要,再采取运行控制措施。 TN异常: , 硝化部分同NH-N 3 , 温度(反硝化适宜温度35-45?C) , DO适宜性(一般缺氧段0.2mg/l以下,ORP一般为-50-110mv) , pH值(反硝化最佳pH6.5-7.5) , 有毒物质(镍>0.5mg/l、亚硝酸盐氮>30mg/l或盐度>0.63%时会抑制反硝化作用) 2.86g) , 碳氮比C/N(1g硝酸盐氮转化为N需BOD52 , 碳源有机物质(反硝化需足够碳源) 反硝化系统异常: 现象一:缺氧段DO,0.5mg/L 其原因解决对策如下: ?内回流比太高。内回流比太高,将大量溶解氧带入缺氧段。应适当降低内回流,但也不宜太低。 ?缺氧段搅拌太剧烈。当搅拌功率太大时,会形成涡流,使空气中的氧进入混合液。应适当降低搅拌功率。一般来说,要使污泥保持悬浮状态并与污水有效混合,每立方米池容的搅拌功率应大于10W,但取决于池形、浓度、流量及搅拌器效率等很多因素。总之,只要满足搅拌要求,搅拌强度越低越好。 ?溶解氧返混。一些处理厂缺氧段与好氧段之间未设隔墙,DO会返混到缺氧段,使DO升高,引进行改造,加设隔墙。 现象二:二沉池出水NH—N较低,但TN超标。 3 其原因及解决对策如下: - ?内回流比太小。内回流比太小,回流至缺氧段进行反硝化的NO,N量不足,导致出3-水NO,N超标。此时应适当增大内回流比,但不能大至使缺氧段DO,0.5mg/L。 3 ?缺氧段DO太高,大于0.5mg/L,抑制了反硝化,使脱氮率下降。 ? BOD/TKN太小。有机物不足,影响了反硝化的进行,应考虑跨越初沉池或投加有机5 碳源。 TP异常: , DO适宜性(厌氧段<0.2mg/l,好氧段2mg/l以上) , 厌氧段硝态氮 , 温度(一般5-30?C) , pH值(6-8) , BOD负荷和有机物性质(一般BOD5/TP>15能保证足够基质) , 泥龄(一般以除磷为目的系统3.5-7d) 电厂分散控制系统故障分析与处理 作者: 单位: 摘要:归纳、分析了电厂DCS系统出现的故障原因,对故障处理的过程及注意事项进行了说明。为提高分散控制系统可靠性,从管理角度提出了一些预防措施建议,供参考。 关键词:DCS 故障统计分析 预防措施 随着机组增多、容量增加和老机组自动化化改造的完成,分散控制系统以其系统和网络结构的先进性、控制软件功能的灵活性、人机接口系统的直观性、工程设计和维护的方便性以及通讯系统的开放性等特点,在电力生产过程中得到了广泛应用,其功能在DAS、MCS、BMS、SCS、DEH系统成功应用的基础上,正逐步向MEH、BPC、ETS和ECS方向扩展。但与此同时,分散控制系统对机组安全经济运行的影响也在逐渐增加;因此如何提高分散控制系统的可靠性和故障后迅速判断原因的能力,对机组的安全经济运行至关重要。本文通过对浙江电网机组分散控制系统运行中发生的几个比较典型故障案例的分析处理,归纳出提高分散系统的可靠性的几点建议,供同行参考。 1 考核故障统计 浙江省电力行业所属机组,目前在线运行的分散控制系统,有TELEPERM-ME、MOD300,INFI-90,NETWORK-6000, MACS?和MACS-?,XDPS-400,A/I。DEH有TOSAMAP-GS/C800, DEH-IIIA等系统。笔者根据各电厂安全记载,将近几年因分散控制系统异常而引起的机组故障次数及定性统计于表1 表1 热工考核故障定性统计 2 热工考核故障原因分析与处理 根据表1统计,结合笔者参加现场事故原因分析查找过程了解到的情况,下面将分散控制系统异常(浙江省电力行业范围内)而引起上述机组设备二类及以上故障中的典型案例分类浅析如下: 2.1 测量模件故障典型案例分析 测量模件“异常”引起的机组跳炉、跳机故障占故障比例较高,但相对来讲故障原因的分析查找和处理比较容易,根据故障现象、故障首出信号和SOE记录,通过分析判断和试验,通常能较快的查出“异常”模件。这种“异常”模件有硬性故障和软性故障二种,硬性故障只能通过更换有问题模件,才能恢复该系统正常运行;而软性故障通过对模件复位或初始化,系统一般能恢复正常。比较典型的案例有三种: (1)未冗余配置的输入/输出信号模件异常引起机组故障。如有台130MW机组正常运行中突然跳机,故障首出信号为“轴向位移大?”,经现场检查,跳机前后有关参数均无异常,轴向位移实际运行中未达到报警值保护动作值,本特利装置也未发讯,但LPC模件却有报警且发出了跳机指令。因此分析判断跳机原因为DEH主保护中的LPC模件故障引起,更换LPC模件后没有再发生类似故障。另一台600MW机组,运行中汽机备用盘上“汽机轴承振动高”、“汽机跳闸”报警,同时汽机高、中压主汽门和调门关闭,发电机逆功率保护动作跳闸;随即高低压旁路快开,磨煤机B跳闸,锅炉因“汽包水位低低”MFT。经查原因系,1高压调门因阀位变送器和控制模件异常,使调门出现大幅度晃动直至故障全关,过程中引起,1轴承振动高高保护动作跳机。更换,1高压调门阀位控制卡和阀位变送器后,机组启动并网,恢复正常运行。 (2)冗余输入信号未分模件配置,当模件故障时引起机组跳闸:如有一台600MW机组运行中汽机跳闸,随即高低压旁路快开,磨煤机B和D相继跳闸,锅炉因“炉膛压力低低”MFT。当时因系统负荷紧张,根据SOE及DEH内部故障记录,初步判断的跳闸原因而强制汽机应力保护后恢复机组运行。二日后机组再次跳闸,全面查找分析后,确认2次机组跳闸原因均系DEH系统三路“安全油压力低”信号共用一模件,当该模件异常时导致汽轮机跳闸,更换故障模件后机组并网恢复运行。另一台200MW机组运行中,汽包水位高?值,?值相继报警后MFT保护动作停炉。查看CRT上汽包水位,2点显示300MM,另1点与电接点水位计显示都正常。进一步检查显示300MM 的2点汽包水位信号共用的模件故障,更换模件后系统恢复正常。针对此类故障,事后热工所采取的主要反事故措施,是在检修中有针对性地对冗余的输入信号的布置进行检查,尽可能地进行分模件处理。 (3)一块I/O模件损坏,引起其它I/O模件及对应的主模件故障:如有台机组 “CCS控制模件故障"及“一次风压高低”报警的同时, CRT上所有磨煤机出口温度、电流、给煤机煤量反馈显示和总煤量百分比、氧量反馈,燃料主控BTU输出消失,F磨跳闸(首出信号为“一次风量低”)。4分钟后 CRT上磨煤机其它相关参数也失去且状态变白色,运行人员手动MFT(当时负荷410MW)。经检查电子室制粉系统过程控制站(PCU01柜MOD4)的电源电压及处理模件底板正常,二块MFP模件死机且相关的一块CSI模件((模位1-5-3,有关F磨CCS参数)故障报警,拔出检查发现其5VDC逻辑电源输入回路、第4输出通道、连接MFP的I/O扩展总线电路有元件烧坏(由于输出通道至BCS(24VDC),因此不存在外电串入损坏元件的可能)。经复位二块死机的MFP模件,更换故障的CSI模件后系统恢复正常。根据软报警记录和检查分析,故障原因是CSI模件先故障,在该模件故障过程中引起电压波动或I/O扩展总线故障,导致其它I/O模件无法与主模件MFP03通讯而故障,信号保持原值,最终导致 主模件MFP03故障(所带A-F磨煤机CCS参数),CRT上相关的监视参数全部失去且呈白色。 2.2 主控制器故障案例分析 由于重要系统的主控制器冗余配置,大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。主控制器“异常”多数为软故障,通过复位或初始化能恢复其正常工作,但也有少数引起机组跳闸,多发生在双机切换不成功时,如: (1)有台机组运行人员发现电接点水位计显示下降,调整给泵转速无效,而CRT上汽包水位保持不变。当电接点水位计分别下降至甲-300mm,乙-250mm,并继续下降且汽包水位低信号未发,MFT未动作情况下,值长令手动停炉停机,此时CRT上调节给水调整门无效,就地关闭调整门;停运给泵无效,汽包水位急剧上升,开启事故放水门,甲、丙给泵开关室就地分闸,油泵不能投运。故障原因是给水操作站运行DPU死机,备用DPU不能自启动引起。事后热工对给泵、引风、送风进行了分站控制,并增设故障软手操。 (2)有台机组运行中空预器甲、乙挡板突然关闭,炉膛压力高MFT动作停炉;经查原因是风烟系统I/O站DPU发生异常,工作机向备份机自动切换不成功引起。事后电厂人员将空预器烟气挡板甲1、乙1和甲2、乙2两组控制指令分离,分别接至不同的控制站进行控制,防止类似故障再次发生。 2.3 DAS系统异常案例分析 DAS系统是构成自动和保护系统的基础,但由于受到自身及接地系统的可靠性、现场磁场干扰和安装调试质量的影响,DAS信号值瞬间较大幅度变化而导致保护系统误动,甚至机组误跳闸故障在我省也有多次发生,比较典型的这类故障有: (1)模拟量信号漂移:为了消除DCS系统抗无线电干扰能力差的缺陷,有的DCS厂家对所有的模拟量输入通道加装了隔离器,但由此带来部分热电偶和热电阻通道易电荷积累,引起信号无规律的漂移,当漂移越限时则导致保护系统误动作。我省曾有三台机组发生此类情况(二次引起送风机一侧马达线圈温度信号向上漂移跳闸送风机,联跳引风机对应侧),但往往只要松一下端子板接线(或拆下接线与地碰一下)再重新接上,信号就恢复了正常。开始热工人员认为是端子柜接地不好或者I/O屏蔽接线不好引起,但处理后问题依旧。厂家多次派专家到现场处理也未能解决问题。后在机组检修期间对系统的接地进行了彻底改造,拆除原来连接到电缆桥架的AC、DC接地电缆;柜内的所有备用电缆全部通过导线接地;UPS至DCS电源间增加1台20kVA的隔离变压器,专门用于系统供电,且隔离变压器的输出端N线与接地线相连,接地线直接连接机柜作为系统的接地。同时紧固每个端子的接线;更换部份模件并将模件的软件版本升级等。使漂移现象基本消除。 (2)DCS故障诊断功能设置不全或未设置。信号线接触不良、断线、受干扰,使信号值瞬间变化超过设定值或超量程的情况,现场难以避免,通过DCS模拟量信号变化速率保护功能的正确设置,可以避免或减少这类故障引起的保护系统误动。但实际应用中往往由于此功能未设置或设置不全,使此类故障屡次发生。如一次风机B跳闸引起机组RB动作,首出信号为轴承温度高。经查原因是由于测温热电阻引线是细的多股线,而信号电缆是较粗的 单股线,两线采用绞接方式,在震动或外力影响下连接处松动引起轴承温度中有点信号从正常值突变至无穷大引起(事后对连接处进行锡焊处理)。类似的故障有:民工打扫现场时造成送风机轴承温度热电阻接线松动引起送风机跳闸;轴承温度热电阻本身损坏引起一次风机跳闸;因现场干扰造成推力瓦温瞬间从99?突升至117?,1秒钟左右回到99?,由于相邻第八点已达85?,满足推力瓦温度任一点105?同时相邻点达85?跳机条件而导致机组跳闸等等。预防此类故障的办法,除机组检修时紧固电缆和电缆接线,并采用手松拉接线方式确认无接线松动外,是完善DCS的故障诊断功能,对参与保护连锁的模拟量信号,增加信号变化速率保护功能尤显重要(一当信号变化速率超过设定值,自动将该信号退出相应保护并报警。当信号低于设定值时,自动或手动恢复该信号的保护连锁功能)。 (3)DCS故障诊断功能设置错误:我省有台机组因为电气直流接地,保安1A段工作进线开关因跳闸,引起挂在该段上的汽泵A的工作油泵A连跳,油泵B连锁启动过程中由于油压下降而跳汽泵A,汽泵B升速的同时电泵连锁启动成功。但由于运行操作速度过度,电泵出口流量超过量程,超量程保护连锁开再循环门,使得电泵实际出水小,B泵转速上升到5760转时突然下降1000转左右(事后查明是抽汽逆止阀问题),最终导致汽包水位低低保护动作停炉。此次故障是信号超量程保护设置不合理引起。一般来说,DAS的模拟量信号超量程、变化速率大等保护动作后,应自动撤出相应保护,待信号正常后再自动或手动恢复保护投运。 2.4 软件故障案例分析 分散控制系统软件原因引起的故障,多数发生在投运不久的新软件上,运行的老系统发生的概率相对较少,但一当发生,此类故障原因的查找比较困难,需要对控制系统软件有较全面的了解和掌握,才能通过分析、试验,判断可能的故障原因,因此通常都需要厂家人员到现场一起进行。这类故障的典型案例有三种: (1)软件不成熟引起系统故障:此类故障多发生在新系统软件上,如有台机组80%额定负荷时,除DEH画面外所有DCS的CRT画面均死机(包括两台服务器),参数显示为零,无法操作,但投入的自动系统运行正常。当时采取的措施是:运行人员就地监视水位,保持负荷稳定运行,热工人员赶到现场进行系统重启等紧急处理,经过30分钟的处理系统恢复正常运行。故障原因经与厂家人员一起分析后,确认为DCS上层网络崩溃导致死机,其过程是服务器向操作员站发送数据时网络阻塞,引起服务器与各操作员站的连接中断,造成操作员站读不到数据而不停地超时等待,导致操作员站图形切换的速度十分缓慢(网络任务未死)。针对管理网络数据阻塞情况,厂家修改程序考机测试后进行了更换。另一台机组曾同时出现4台主控单元“白灯”现象,现场检查其中2台是因为A机备份网停止发送,1台是A机备份网不能接收,1台是A机备份网收、发数据变慢(比正常的站慢几倍)。这类故障的原因是主控工作机的网络发送出现中断丢失,导致工作机发往备份机的数据全部丢失,而双机的诊断是由工作机向备份机发诊断申请,由备份机响应诊断请求,工作机获得备份机的工作状态,上报给服务器。由于工作机的发送数据丢失,所以工作机发不出申请,也就收不到备份机的响应数据,认为备份机故障。临时的解决方法是 当长时间没有正确发送数据后,重新初始化硬件和软件,使硬件和软件从一个初始的状态开始运行,最终通过更新现场控制站网络诊断程序予以解决。 (2)通信阻塞引发故障:使用TELEPERM-ME系统的有台机组,负荷300MW时,运行人员发现煤量突减,汽机调门速关且CRT上所有火检、油枪、燃油系统均无信号显示。热工人员检查发现机组EHF系统一柜内的I/O BUS接口模件ZT报警灯红闪,操作员站与EHF系统失去偶合,当试着从工作站耦合机进入OS250PC软件包调用EHF系统时,提示不能访问该系统。通过查阅DCS手册以及与SIEMENS专家间的电话分析讨论,判断故障原因最大的可能是在三层CPU切换时,系统处理信息过多造成中央CPU与近程总线之间的通信阻塞引起。根据商量的处理于当晚11点多在线处理,分别按三层中央柜的同步模件的SYNC键,对三层CPU进行软件复位:先按CPU1的SYNC键,相应的红灯亮后再按CPU2的SYNC键。第二层的同步红灯亮后再按CPU3的同步模件的SYNC键,按3秒后所有的SYNC的同步红灯都熄灭,系统恢复正常。 (3)软件安装或操作不当引起:有两台30万机组均使用Conductor NT 5.0作为其操作员站,每套机组配置3个SERVER和3个CLIENT,三个CLIENT分别配置为大屏、值长站和操作员站,机组投运后大屏和操作员站多次死机。经对全部操作员站的SERVER和CLIENT进行全面诊断和多次分析后,发现死机的原因是:1)一台SERVER因趋势数据文件错误引起它和挂在它上的CLIENT在当调用趋势画面时画面响应特别缓慢(俗称死机)。在删除该趋势数据文件后恢复正常。2)一台SERVER因文件类型打印设备出错引起该SERVER的内存全部耗尽,引起它和挂在它上的CLIENT的任何操作均特别缓慢,这可通过任务管理器看到DEV.EXE进程消耗掉大量内存。该问题通过删除文件类型打印设备和重新组态后恢复正常。3)两台大屏和工程师室的CLIENT因声音程序没有正确安装,当有报警时会引起进程CHANGE.EXE调用后不能自动退出,大量的CHANGE.EXE堆积消耗直至耗尽内存,当内存耗尽后,其操作极其缓慢(俗称死机)。重新安装声音程序后恢复正常。此外操作员站在运行中出现的死机现象还有二种:一种是鼠标能正常工作,但控制指令发不出,全部或部分控制画面不会刷新或无法切换到另外的控制画面。这种现象往往是由于CRT上控制画面打开过多,操作过于频繁引起,处理方法为用鼠标打开VMS系统下拉式菜单,RESET应用程序,10分钟后系统一般就能恢复正常。另一种是全部控制画面都不会刷新,键盘和鼠标均不能正常工作。这种现象往往是由操作员站的VMS操作系统故障引起。此时关掉OIS电源,检查各部分连接情况后再重新上电。如果不能正常启动,则需要重装VMS操作系统;如果故障诊断为硬件故障,则需更换相应的硬件。 (4)总线通讯故障:有台机组的DEH系统在准备做安全通道试验时,发现通道选择按钮无法进入,且系统自动从“高级”切到“基本级”运行,热控人员检查发现GSE柜内的所有输入/输出卡(CSEA/CSEL)的故障灯亮, 经复归GSE柜的REG卡后,CSEA/CSEL的故障灯灭,但系统在重启“高级” 时,维护屏不能进入到正常的操作画面呈死机状态。根据报警信息分析,故障原因是系统存在总线通讯故障及节点故障引起。由于阿尔斯通DEH系统无冗余 配置,当时无法处理,后在机组调停时,通过对基本级上的REG卡复位,系统恢复了正常。 (5)软件组态错误引起:有台机组进行#1中压调门试验时,强制关闭中间变量IV1RCO信号,引起#1-#4中压调门关闭,负荷从198MW降到34MW,再热器压力从2.04MP升到4.0Mpa,再热器安全门动作。故障原因是厂家的DEH组态,未按运行方式进行,流量变量本应分别赋给IV1RCO-IV4RCO,实际组态是先赋给IV1RCO,再通过IV1RCO分别赋给IV2RCO-IV4RCO。因此当强制IV1RCO=0时,所有调门都关闭,修改组态文件后故障消除。 2.5 电源系统故障案例分析 DCS的电源系统,通常采用1:1冗余方式(一路由机组的大UPS供电,另一路由电厂的保安电源供电),任何一路电源的故障不会影响相应过程控制单元内模件及现场I/O模件的正常工作。但在实际运行中,子系统及过程控制单元柜内电源系统出现的故障仍为数不少,其典型主要有: (1)电源模件故障:电源模件有电源监视模件、系统电源模件和现场电源模件3种。现场电源模件通常在端子板上配有熔丝作为保护,因此故障率较低。而前二种模件的故障情况相对较多:1)系统电源模件主要提供各不同等级的直流系统电压和I/O模件电压。该模件因现场信号瞬间接地导致电源过流而引起损坏的因素较大。因此故障主要检查和处理相应现场I/O信号的接地问题,更换损坏模件。如有台机组负荷520MW正常运行时MFT,首出原因“汽机跳闸"。CRT画面显示二台循泵跳闸,备用盘上循泵出口阀,86?信号报警。5分钟后运行巡检人员就地告知循泵A、B实际在运行,开关室循泵电流指示大幅晃动且A大于B。进一步检查机组PLC诊断画面,发现控制循泵A、B的二路冗余通讯均显示“出错”。43分钟后巡检人员发现出口阀开度小就地紧急停运循泵A、B。事后查明A、B两路冗余通讯中断失去的原因,是为通讯卡提供电源支持的电源模件故障而使该系统失电,中断了与PLC主机的通讯,导致运行循泵A、B状态失去,凝汽器保护动作,机组MFT。更换电源模件后通讯恢复正常。事故后热工制定的主要反事故措施,是将两台循泵的电流信号由PLC改至DCS的CRT显示,消除通信失去时循泵运行状态无法判断的缺陷;增加运行泵跳闸关其出口阀硬逻辑(一台泵运行,一台泵跳闸且其出口阀开度,30度,延时15秒跳运行泵硬逻辑;一台泵运行,一台泵跳闸且其出口阀开度,0度,逆转速动作延时30秒跳运行泵硬逻辑);修改凝汽器保护实现方式。2)电源监视模件故障引起:电源监视模件插在冗余电源的中间,用于监视整个控制站电源系统的各种状态,当系统供电电压低于规定值时,它具有切断电源的功能,以免损坏模件。另外它还提供报警输出触点,用于接入硬报警系统。在实际使用中,电源监视模件因监视机箱温度的2个热敏电阻可靠性差和模件与机架之间接触不良等原因而故障率较高。此外其低电压切断电源的功能也会导致机组误跳闸, 如有台机组满负荷运行,BTG盘出现“CCS控制模件故障”报警,运行人员发现部分CCS操作框显示白色,部分参数失去,且对应过程控制站的所有模件显示白色,6s后机组MFT,首出原因为“引风机跳闸”。约2分钟后CRT画面显示恢复正常。当时检查系统未发现任何异常(模件无任何故障痕迹,过程控制站的通讯卡切换试验正常)。机组重新启动并网运行也未发现任何问题。事后与厂家技术人员一起专题分析讨论,并利用其它机组小修机会对控制系统模拟试验验证后,认为事件原因是由于该过程控制站的系统供电电压瞬间低于规定值时,其电源监视模件设置的低电压保护功能作用切断了电源,引起控制站的系统电源和24VDC、5VDC或15VDC的瞬间失去,导致该控制站的所有模件停止工作(现象与曾发生过的24VDC接地造成机组停机事件相似),使送、引风机调节机构的控制信号为0,送风机动叶关闭(气动执行机构),引风机的电动执行机构开度保持不变(保位功能),导致炉膛压力低,机组MFT。 (2)电源系统连接处接触不良:此类故障比较典型的有:1)电源系统底板上5VDC电压通常测量值在5.10,5.20VDC之间,但运行中测量各柜内进模件的电压很多在5V以下,少数跌至4.76VDC左右,引起部分I/O卡不能正常工作。经查原因是电源底板至电源母线间连接电缆的多芯铜线与线鼻子之间,表面上接触比较紧,实际上因铜线表面氧化接触电阻增加,引起电缆温度升高,压降增加。在机组检修中通过对所有5VDC电缆铜线与线鼻子之间的焊锡处理,问题得到解决。2)MACS-?DCS运行中曾在两个月的运行中发生2M801工作状态显示故障而更换了13台主控单元,但其中的多数离线上电测试时却能正常启动到工作状态,经查原因是原主控5V电源,因线损和插头耗损而导致电压偏低;通过更换主控间的冗余电缆为预制电缆;现场主控单元更换为2M801E-D01,提升主控工作电源单元电压至5.25V后基本恢复正常。3)有台机组负荷135MW时,给水调门和给水旁路门关小,汽包水位急速下降引发MFT。事后查明原因是给水调门、给水旁路门的端子板件电源插件因接触不良,指令回路的24V电源时断时续,导致给水调门及给水旁路门在短时内关下,汽包水位急速下降导致MFT。4)有台机组停炉前,运行将汽机控制从滑压切至定压后,发现DCS上汽机调门仍全开,主汽压力4260kpa,SIP上显示汽机压力下降为1800kpa,汽机主保护未动作,手动拍机。故障原因系汽机系统与DCS、汽机显示屏通讯卡件BOX1电源接触点虚焊、接触不好,引起通讯故障,使DCS与汽机显示屏重要数据显示不正常,运行因汽机重要参数失准手动拍机。经对BOX1电源接触点重新焊接后通讯恢复。5)循泵正常运行中曾发出#2UPS失电报警,20分钟后对应的#3、#4循泵跳闸。由于运行人员处理及时,未造成严重后果。热工人员对就地进行检查发现#2UPS输入电源插头松动,导致#2UPS失电报警。进行专门试验结果表明,循泵跳闸原因是UPS输入电源失去后又恢复的过程中,引起PLC输入信号抖动误发跳闸信号。 (3)UPS功能失效:有台机组呼叫系统的喇叭有杂音,通信班人员关掉该系统的主机电源查原因并处理。重新开 启该主机电源时,呼叫系统杂音消失,但集控室右侧CRT画面显示全部失去,同时MFT信号发出。经查原因是由于呼叫系统主机电源接至该机组主UPS,通讯人员在带载合开关后,给该机组主UPS电源造成一定扰动,使其电压瞬间低于195V,导致DCS各子系统后备UPS启动,但由于BCS系统、历史数据库等子系统的后备UPS失去带负荷能力(事故后试验确定),造成这些系统失电,所有制粉系统跳闸,机组由于“失燃料”而MFT 。 (4)电源开关质量引起:电源开关故障也曾引起机组多次MFT,如有台机组的发电机定冷水和给水系统离线,汽泵自行从“自动”跳到“手动”状态;在MEH上重新投入锅炉自动后,汽泵无法增加流量。1分钟后锅炉因汽包水位低MFT动作。故障原因经查是DCS 给水过程控制站二只电源开关均烧毁,造成该站失电,导致给水系统离线,无法正常向汽泵发控制信号,最终锅炉因汽包水位低MFT动作。 2.6 SOE信号准确性问题处理 一旦机组发生MFT或跳机时,运行人员首先凭着SOE信号发生的先后顺序来进行设备故障的判断。因此SOE记录信号的准确性,对快速分析查找出机组设备故障原因有着很重要的作用。这方面曾碰到过的问题有: (1)SOE信号失准:由于设计等原因,基建接受过来的机组,SOE信号往往存在着一些问题(如SOE系统的信号分辨力达不到指标要求却因无测试仪器测试而无法证实,信号源不是直接取自现场,描述与实际不符,有些信号未组态等等),导致SOE信号不能精确反映设备的实际动作情况。有台机组MFT时,光字牌报警“全炉膛灭火”,检查DCS中每层的3/4火检无火条件瞬间成立,但SOE却未捉捕到“全炉膛灭火”信号。另一台机组MFT故障,根据运行反映,首次故障信号显示“全炉膛灭火”,同时有“DCS电源故障”报警,但SOE中却未记录到DCS电源故障信号。这使得SOE系统在事故分析中的作用下降,增加了查明事故原因的难度。为此我省各电厂组织对SOE系统进行全面核对、整理和完善,尽量做到SOE信号都取自现场,消除SOE系统存在的问题。同时我们专门开发了SOE信号分辨力测试仪,经浙江省计量测试院测试合格后,对全省所属机组SOE系统分辨力进行全部测试,掌握了我省DCS的SOE系统分辨力指标不大于1ms的有四家,接近1ms的有二家,4ms的有一家。 (2)SOE报告内容凌乱:某电厂两台30万机组的INFI-90分散控制系统,每次机组跳闸时生成的多份SOE报告内容凌乱,启动前总是生成不必要的SOE报告。经过1)调整SEM执行块参数, 把触发事件后最大事件数及触发事件后时间周期均适当增大。2)调整DSOE Point 清单,把每个通道的Simple Trigger由原来的BOTH改为0TO1,Recordable Event。3)重新下装SEM组态后,问题得到了解决。 (3)SOE报表上出现多个点具有相同的时间标志:对于INFI-90分散控制系统,可能的原因与处理方法是:1)某个SET或SED模件被拔出后在插入或更换,导致该子模件上的所有点被重新扫描并且把所有状态为1的点(此时这些点均有相同的跳闸时间)上报给SEM。2)某个MFP主模件的SOE缓冲区设置太小产生溢出,这种情况下,MFP将会执行内部处理而复位SOE,导致其下属的所有SET或SED子模件中,所有状态为1的点(这些点均有相同跳闸时间)上报给了SEM模件。处理方法是调整缓冲区的大小(其值由FC241的S2决定,一般情况下调整为100)。3)SEM收到某个MFP的事件的时间与事件发生的时间之差大于设定的最大等待时间(由FC243的S5决定),则SEM将会发一个指令让对应的MFP执行SOE复位,MFP重新扫描其下属的所有SOE点,且将所有状态为1 的点(这些点均有相同的跳闸时间)上报给SEM,。在环路负荷比较重的情况下(比如两套机组通过中央环公用一套SEM模件),可适当加大S5值,但最好不要超过60秒。 2.7 控制系统接线原因 控制系统接线松动、错误而引起机组故障的案例较多,有时此类故障原因很难查明。此类故障虽与控制系统本身质量无关,但直接影响机组的安全运行,如: (1)接线松动引起:有台机组负荷125MW,汽包水位自动调节正常,突然给水泵转速下降,执行机构开度从64%关至5%左右,同时由于给水泵模拟量手站输出与给水泵液偶执行机构偏差大(大于10%自动跳出)给水自动调节跳至手动,最低转速至1780rpm,汽包水位低低MFT动作。原因经查是因为给水泵液偶执行机构与DCS的输出通道信号不匹配,在其之间加装的信号隔离器,因24VDC供电电源接线松动失电引起。紧固接线后系统恢复正常。事故后对信号隔离器进行了冗余供电。 (2)接线错误引起:某#2 机组出力300MW时,#2B汽泵跳闸(无跳闸原因首出、无大屏音响报警),机组RB动作,#2E磨联锁跳闸,电泵自启,机组被迫降负荷。由于仅有ETS出口继电器动作记录, 无#2B小机跳闸首出和事故报警,且故障后的检查试验系统都正常,当时原因未查明。后机组检修复役前再次发生误动时,全面检查小机现场紧急跳闸按钮前接的是电源地线,跳闸按钮后至PLC,而PLC后的电缆接的是220V电源火线,拆除跳闸按钮后至PLC的电缆,误动现象消除,由此查明故障原因是是跳闸按钮后至PLC的电缆发生接地,引起紧急跳闸系统误动跳小机。 (3)接头松动引起:一台机组备用盘硬报警窗处多次出现“主机EHC油泵2B跳闸”和“开式泵2A跳闸”等信号误报警,通过CRT画面检查发现PLC的 A路部分I/O柜通讯时好时坏,进一步检查发现机侧PLC的3A、4、5A和6的4个就地I/O柜二路通讯同时时好时坏,与此同时机组MFT动作,首出原因为汽机跳闸。原因是通讯母线B路在PLC4柜内接头和PLC5、PLC4柜本身的通讯分支接头有轻微松动,通过一系列的紧固后通讯恢复正常。 针对接线和接头松动原因引起的故障,我省在基建安装调试和机组检修过程中,通过将手松拉接线以以确认接线 是否可靠的方法,列入质量验收内容,提高了接线质量,减少了因接线质量引起的机组误动。同时有关电厂 制定了热工控设备通讯电缆随机组检修紧固,完善控制逻辑,提高了系统的可靠性。 2.8 控制系统可靠性与其它专业的关系 需要指出的是MFT和ETS保护误动作的次数,与有关部门的配合、运行人员对事故的处理能力密切相关,类似的故障有的转危为安,有的导致机组停机。一些异常工况出现或辅机保护动作,若运行操作得当,本可以避免MFT动作(如有台机组因为给煤机煤量反馈信号瞬时至零,30秒后逻辑联锁磨煤机热风隔离挡板关闭,引起一次风流量急降和出口风温持续下跌,热风调节挡板自动持续开至100%,冷风调节挡板由于前馈回路的作用而持续关小,使得一次风流量持续下降。但由于热风隔离挡板有卡涩,关到位信号未及时发出,使得一次风流量小至造成磨煤机中的煤粉积蓄,第5分钟时运行减少了约10%的煤量,约6分钟后热风隔离挡板突然关到位,引起一次风流量的再度急剧下降,之后按设计连锁逻辑,冷风隔离挡板至全开,使得一次风流量迅速增大,并将磨煤机C中的蓄煤喷向炉膛,造成锅炉燃烧产生局部小爆燃,引风机自动失控于这种异常情况,在三个波的扰动后(约1分钟),炉膛压力低低MFT。当时MFT前7分钟的异常工况运行过程中,只要停运该台磨煤机就可避免MFT故障的发生)。此外有关部门与热工良好的配合,可减少或加速一些误动隐患的消除;因此要减少机组停组次数,除热工需在提高设备可靠性和自身因素方面努力外,还需要热工和机务的协调配合和有效工作,达到对热工自动化设备的全方位管理。需要运行人员做好事故预想,完善相关事故操作指导,提高监盘和事故处理能力。 3 提高热工自动化系统可靠性的建议 随着热工系统覆盖机、电、炉运行的所有参数,监控功能和范围的不断扩大以及机组运行特点的改变和DCS技术的广泛应用,热控自动化设备已由原先的配角地位转变为决定机组安全经济运行的主导因素,其任一环节出现问题,都有导致热控装置部分功能失效或引发系统故障,机组跳闸、甚至损坏主设备的可能。因此如何通过科学的基础管理,确保所监控的参数准确、系统运行可靠是热工安全生产工作中的首要任务。在收集、总结、吸收同仁们自动化设备运行检修、管理经验和保护误动误动原因分析的基础上,结合热工监督工作实践,对提高热工保护系统可靠性提出以下建议,供参考: 3.1 完善热工自动化系统 (1)解决操作员站电源冗余问题:过程控制单元柜的电源系统均冗余配置,但所有操作员站的电源通常都接自本机组的大UPS,不提供冗余配置。如果大UPS电压波动,将可能引起所有操作员站死机而不得不紧急停运机组,但由于死机后所有信号都失去监视,停机也并非易事。为避免此类问题发生,建议将每台机组的部份操作员站与另一台机组的大UPS交叉供电,以保证当本机大UPS电压波动时,仍有2台OIS在正常运行。 (2)对硬件的冗余配置情况进行全面核查,重要保护信号尽可能采取三取二方式,消除同参数的多信号处理和互为备用设备的控制回路未分模件、分电缆或分电源(对互为备用的设备)现象,减少一模件故障引起保护系统误 动的隐患。 (3)做好软报警信号的整理:一台600MW机组有近万个软报警点,这些软报警点往往未分级处理,存在许多描述错误,报警值设置不符设计,导致操作画面上不断出现大量误报警,使运行人员疲倦于报警信号,从而无法及时发现设备异常情况,也无法通过软报警去发现、分析问题。为此组织对软报警点的核对清理,整理并修改数据库里软报警量程和上、下限报警值;通过数据库和在装软件逻辑的比较,矫正和修改错误描述,删除操作员站里重复和没有必要的软报警点,对所有软报警重新进行分组、分级,采用不同的颜色并开通操作员站声音报警,进行报警信号的综合应用研究,使软报警在运行人员监盘中发挥作用。 (4)合理设置进入保护联锁系统的模拟量定值信号故障诊断功能的处理,如信号变化速率诊断处理功能的利用,可减少因接线松动、干扰信号或设备故障引起的信号突变导致系统故障的发生,未设置的应增加设置。 (5)继续做好热工设备电源回路的可靠性检查工作,对重要的保护装置及DCS、DEH系统,定期做好电源切换试验工作,减少或避免由于电源系统问题引起机组跳机等情况发生。 (6)加强对测量设备现场安装位置和测量管路敷设的检查,消除不满足规程要求隐患,避免管路积水和附加的测量误差,导致机组运行异常工况的再次发生。 (7)加强对电缆防损、和敷设途径的防火、防高温情况检查,不符要求处要及时整改,尤其是燃机机组,要避免因烟道漏气烧焦电缆,导致跳机故障的发生。 (8)电缆绝缘下降、接线不规范(松动、毛刺等)、通讯电缆接头松动、信号线拆除后未及时恢复等,引起热工系统异常情况的屡次发生,表明随着机组运行时间的延伸,电缆原先紧固的接头和接线,可能会因气候、氧化等因素而引起松动,电缆绝缘可能会因老化而下降。为避免此类故障的发生,各电厂应将热工重要系统电缆的绝缘测量、电缆接线和通讯电缆接头紧固、消除接线外露现象等,列入机组检修的热工常规检修项目中,并进行抽查验收,对所有接线用手松拉,确认接线紧固,消除接线松动而引发保护系统误动的隐患。 (9)开展热工保护、连锁信号取样点可靠性、保护逻辑条件及定值合理性的全面梳理评估工作,经过论证确认,进行必要的整改,(如给泵过量程信号设计为开再循环门的,可能会引起系统异常,应进行修改)。完善机组的硬软报警、报警分级处理及定值核对,确保其与经审核颁发的热工报警、保护定值表相符。保警信号综合利用 3.2 加强热控自动化系统的运行维护管理 (1)模件吹扫:有些DCS的模件对灰和静电比较敏感,如果模件上的积灰较多可能会造成该模件的部分通道不能正常工作甚至机组MFT,如我省曾有台机组,一个月内相继5次MFT,前四次MFT动作因GPS校时软件有问题,导致历史库、事故追忆、SOE记录时间不一致,事故原因未能查明。在GPS校时软件问题得到处理后发生第五次MFT时,根据记录查明MFT动作原因系DCS主控单元一内部模件未进行喷涂绝缘漆处理,表面积灰严重使内部模件板上元器件瞬间导通,导致控制单元误发网络信号引起。更换该控制单元模件和更改组态软件后,系统 恢复正常运行。因此要做好电子室的孔洞封堵,保持空气的清洁度,停机检修时及时进行模件的清扫。但要注意,有些机组的DCS模件吹扫、清灰后,往往发生故障率升高现象(有电厂曾发生过内部电容爆炸事件),其原因可能与拨插模件及吹扫时的防静电措施、压缩空气的干燥度、吹扫后模件及插槽的清洁度等有关,因此进行模件工作时,要确保防静电措施可靠,吹扫的压缩空气应有过滤措施(最好采用氮气吹扫),吹扫后模件及插槽内清洁。 (2)风扇故障、不满足要求的环境温湿度和灰尘等小问题,有可能对设备安全产生隐患,运行维护中加强重视。 (3)统计、分析发生的每一次保护系统误动作和控制系统故障原因(包括保护正确动作的次数统计),举一反三,消除多发性和重复性故障。 (4)对重要设备元件,严格按规程要求进行周期性测试。完善设备故障、运行维护和损坏更换登记等台帐。 (5)完善热工控制系统故障下的应急处理措施(控制系统故障、死机、重要控制系统冗余主控制器均发生故障)。 (6)根据系统和设备的实际运行要求,每二年修订保护定值清册一次,并把核对、校准保护系统的定值作为一项项目列入机组大小修项目中。重要保护系统条件、定值的修改或取消,宜取得制造厂同意,并报上级主管部门批准、备案。 (7)通过与规定值、出厂测试数据值、历次测试数据值、同类设备的测试数据值比较,从中了解设备的变化趋势,做出正确的综合分析、判断,为设备的改造、调整、维护提供科学依据。 3.3 规范热工自动化系统试验 (1)完善保护、联锁系统专用试验操作卡(操作卡上对既有软逻辑又有硬逻辑的保护系统应有明确标志);检修、改造或改动后的控制系统,均应在机组起动前,严格按照修改审核后的试验操作卡逐步进行试验。 (2)各项试验信号应从源头端加入,并尽量通过物理量的实际变化产生。试验过程中如发现缺陷,应及时消除后重新试验(特殊试验项目除外)直至合格。 (3)规范保护信号的强制过程(包括强制过程可能出现的事故事前措施,信号、图纸的核对,审批人员的确认把关,强制过程的监护及监护人应对试验的具体操作进行核实和记录等),强调信号的强置或解除强置,必须及时准确地作好记录和注销工作。 (4)所有试验应有试验方案(或试验操作单)、试验结束后应规范的填写试验报告(包括试验时间、试验内容、试验步骤、验收结果及存在的问题),连同试验方案、试验曲线等一起归档保存。 3.4 继续做好基建机组、改造机组、检修机组的全过程热工监督工作 (1)对设备选型、采购、验收、安装、调试、竣工图移交等各个环节严把质量关,确保控制系统和设备指标满足要求。 (2)充分做好控制系统改造开工前的准备工作(包括设计、出厂验收、图纸消化等)。 (3)严格执行图纸管理制度,加强检修、改造施工中的图纸修改流程管理,图纸修改应及时在计算机内进行,以 保证图纸随时符合实际;试验图纸应来自确认后的最新版本。 (4)计算机软件组态、保护的定值和逻辑需进行修改或改进时,应严格执行规定的修改程序;修改完毕应及时完成对保护定值清册和逻辑图纸的修改,组态文件进行拷贝,并与保护修改资料一起及时存档。 (5)机组检修时进行控制系统性能与功能的全面测试,确保检修后的控制系统可靠。 3.5 加强培训交流 (1)定期进行人员的安全教育和专业技术培训,不断提高人员的安全意识和专业水平,提高人员对突发事件的准确判断和迅速处理能力。减少检修维护和人为原因引起的热工自动化系统故障。 (2)加强电厂间交流,针对热工中存在的问题,组织专业讨论会,共同探讨解决问题办法。 (3)完善热工保护定值及逻辑修改制度;认真组织学习、严格执行热工保护连锁投撤制度;实行热工保护定值及逻辑修改、热工保护投撤、热工保护连锁信号强制与解除强制监护制。
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