火电厂DCS自动化系统施工与调试的质量控制要点

陈于平

（重庆三峡水利电力（集团）发电公司，重庆 404000）

火电厂DCS自动化系统施工与调试的质量控制要点

陈于平

（重庆三峡水利电力（集团）发电公司，重庆 404000）

论述了DCS自动化系统在施工与调试阶段的质量控制要点，分析了影响施工质量的主要因素，明确了施工工艺技术要求及关键工序。

全过程质量管理；要点；关键工艺

DCS系统即分布式控制系统综合应用了计算机技术、仪表控制技术、通信技术，已广泛地应用在电厂、化工等行业。DCS系统作为电厂监视、控制和保护的神经中枢，保证DCS系统项目建设的质量．对保证电厂的安全运行有着至关重要的作用。

2004年9月，我公司引进清华大学技术，投资

2 310万元，完成燃煤火力发电厂65t/h循环流化床焚烧锅炉技术改造项目（原为煤粉炉）。为了提高系统的运行控制精度和效率，热工自动化控制系统引入了DCS控制系统。

施工安装、设备调试试运行阶段是工程质量形成的重要过程，影响质量的因素有人、材料、环境和施工工艺。其中施工工艺按施工阶段划分，分为设备安装和调试工艺。

一、人力资源的组织和培训

1.抽调具有丰富实践管理经验和较高专业知识水平的人员组建施工项目部，明确职责权限，组织施工队伍。

2.编制操作性强的施工作业指导书，对施工人员进行高标准、严要求的岗前培训，组织学习施工技术规范及质量验收规范。组织设计交底和施工图纸会审，使施工参与人员熟悉设计图纸，掌握关键工程部位的质量要求。

3.对每个施工人员的工作任务、范围及职责进行分配，建立质量责任和奖惩制，签定质量责任书，严格规定某环节施工如果出现质量问题，责任应该归咎于施工参与人员，通过强制手段提升员工责任心。对于施工工艺质量好的给予奖励，对存在质量问题的进行曝光、通报批评及经济处罚。

二、材料和设备的准入和检验

1.严格审查材料供应厂商的资质、质量合格证明。

2.在施工之前对量值传递的标准器具进行送检；多功能信号发生器（电流、电压、频率）、活塞压力计、高精度数字万用表、高精度电阻箱、制造厂提供的各种专用工器具进行检查并确保完好。

3.制定严格的检验制度，核实设备、电缆型号、规格与数量是否与设计图纸相符；电缆外观检查有无损伤；检查电缆的绝缘；严禁使用有明显机械损伤的电缆，避免材料质量问题造成的返工及质量事故。DCS系统的很多现场问题是由于测量仪表（如变送器等）和执行机构（如执行器、电动门等）精度差、可靠性差引起的，在安装之前，把好仪表入口关，严审生产许可证、出厂合格证、仪表说明书，注意对新产品仍然要严格按热工自动化测量仪表的检定标准和规范进行检测，确保其精度和工作可靠性，并作好检测记录。

4.保护现场材料，避免产生锈蚀等质量问题。成品保护和备品备件也应质量控制。

三、重视DCS设备的安装环境

DCS是精密度很高的电子设备，对环境的要求很严格，必须在设备基础、DCS设备预埋件、室内装修已完成，照明及空调系统已投用，环境清洁度及振动幅度、温度及湿度符合DCS制造厂家要求的情况下才能进行安装，防止温度过高、积尘脏污等环境因素造成设备质量隐患。

四、设备安装工艺

1.严格按设计要求施工，发现图纸问题及时提出，不允许未经同意私自变更设计。

2.接地系统是DCS系统通电之前必须认真检查的一项重要工序。接地系统屏蔽外界干扰信号，防止设备事故发生，对系统的稳定运行非常关键。对接地系统的主要要求如下。

（1）DCS系统的接地和屏蔽应符合设备生产厂家的技术要求或《工业计算机监控系统抗干扰技术规范（CECS81：96）》。

（2）DCS系统接地应可靠，接地电阻值应稳定，且不大于1Ω。

（3）DCS所有盘柜都应垫置绝缘胶垫，在每台盘台柜下安装一块钻孔铜排，做为该处唯一接地点，各盘台柜的钻孔铜排又用绝缘软电缆接至汇流接地铜排。绝缘合格才能安装下一个盘柜，盘柜全部安装完成后，要对绝缘电阻进行测试。

（4）特别注意屏蔽电缆的屏蔽层，应当严格依照施工规范正确接地。

3. DCS电源的稳定十分关键。DCS断电可能导致系统失去控制而发生安全事故。DCS通常采用两路220VACUPS电源供电。

4.电缆敷设及盘柜接线。

（1）动力电缆、控制电缆、信号电缆分层敷设，一般动力电缆在上层，中间层为控制电缆，最下层为信号电缆。如在实际施工中曾发生电动门开关状态线与操作电源220V线共用l根电缆，造成开关状态线始终有80～180V交流感应电压，致使部分设备无法正常运行。后来将电动门开关状态线单独放1根电缆，与操作电源分开，问题才得到彻底解决。

（2）电缆敷设必须绑扎牢固、排列整齐，避免直角弯折。

（3）尽量远离热源，电缆与保温层平行敷设时相距不小于500mm，交叉敷设时相距不小于200mm，电缆与非保温热表面相距不小于1m。电缆夹层的出口处必须用耐火材料严密封闭。

（4）通信线敷设时要有专用桥架，不要离变频控制柜和其他电缆太近，以免受到干扰，影响正常的通信。

（5）严禁不同信号合并使用同一根电缆。现场接地的信号和现场不接地的信号不得用同一根多芯电缆传送。

（6）盘柜接线非常重要，在施工前应编制好接线图，给各控制点统一标号，接线必须正确、牢固、美观。导线在端子的连接处留有适当的余量，芯线的端头有明显的不易脱落、褪色的回路编号标志。为保证接、改线工作的顺利进行必须注意：①DCS所有外部接、改线工作均由施工单位完成，内部接、改线工作由DCS厂家完成；②施工单位在接、改线前应通知调试单位拔出相关模件；③已经改动完的接线，施工单位在改动时必须征

得调试单位的同意。

五、DCS系统的调试质控重点

1.首先应做好DCS的受电工作，否则可能造成模件、CPU甚至主机的损坏。

（1）受电前应特别注意检查：

①电源回路的绝缘、系统的接地电阻是否满足要求；②各分路电源开关应在断开位置；③全部功能模件应在拔出位置。

（2）受电中应主要注意的事项：

①受电顺序应从总电源开关、机柜电源开关到模件和子模件逐级进行；②受电应逐机柜、逐系统进行，待一个机柜及系统受电测试完毕且恢复正常后，方可给下一机柜及系统受电；③受电过程中如遇问题发生，应立即停止受电工作，待分析查明原因，排除故障后再行恢复受电。

2. DCS断电保护。检查UPS电源工作状态和容量，必须确认UPS电源在“市电供应”和“逆变状态”两种状态转变中，零线、火线位置不变；对于冗余电源，应分别切换，确认系统运行正常。

3.系统误差与报警功能检测。

在检测系统信号端输入模拟信号，操作站显示值的误差不应超过基本允许误差。系统校验点不得少于3点。

带报警点的检测系统同时进行报警功能检查，增大或减小输入信号，确认报警笛是否响，报警总貌画面上是否有报警信息显示。

当在线仪表发生损坏时，DCS应能及时显示、报警，必要时可启动联锁保护。

4.检验模板的接线。

（1）模拟量输入板。在模拟量输入端子上输入0%、50%、100%的模拟信号，检查显示是否正确，量程和越限报警是否符合设计，必要时调整零位、满度。

（2）模拟量输出板。通过手操和软件强制等手段，在操作站上强制输出0%、50%、100%的模拟量输出信号，用高精度数字万用表测量现场是否有对应4mA、12mA、20mA变化。

（3）开关量输入板。在现场输入闭合、断开的数字信号，输入卡上对应的指示灯应点亮，显示器上应有对应状态改变指示。

（4）开关量输出板。在操作站上强制输出ON、OFF信号，输出卡上对应的指示灯应点亮，对应的输出继电器应动作，现场应有对应闭合、断开变化。

5.整定连续调节系统的参数。

（1）调出组态文件，对照调节系统原理图，检查其组态应符合调节控制系统要求。

（2）按变送器、调节器、执行机构的传递函数并根据调节系统要求，计算设定调节系统静态参数，并对系统组态进行初步修改和设置。

（3）调节系统的模拟试验。把调节器输出设定到手动状态，用手动方式输出4～20mADC信号，检查现场执行器全行程动作应良好，精确度合格；同时确认流程图画面上相应阀的颜色发生变化。

6.系统逻辑功能和联锁保护试验。

注意锅炉压力调节、给水调节、汽温控制系统、燃烧调节系统的调试。确保点火逻辑、风机动作、给水泵动作、炉膛吹扫逻辑、锅炉跳闸保护逻辑功能的正确动作。在调试中，根据联锁、程控系统的组态图，在不影响设备安全的情况下，最大限度地模拟现场实际运行工况。用短接线来满足启动或联锁的初始闭合信号。按试验顺序，分别进行手动联锁、自动联锁和机组联锁试验，手动联锁和自动联锁试验检查机械设备和阀门开停（启闭）动作信号、动作时间、控制室内状态显示和声光信号等是否满足工艺要求。机组联锁保护系统应在润滑油、密封油系统正常运行的情况下进行试验。在所有启动条件均满足时，机器方可启动；任一条件不满足时，机器均不启动。在运行中，某一条件超越停车设定值，应立即停车；启动、运行、停车时的音响、灯光应符合设计要求。

7.信号隔离与抗电磁干扰。

对信号采取隔离措施。由于DCS中指令的电源接地直接接至大地，而电动阀门的地线不接地，导致电源不匹配使阀门不能正常动作，加装隔离器后DCS的电源浮空，与就地一致。常见的有送风机动叶、引风机静叶、一次风机导叶等执行机构，均需加装隔离器。同时还应采取防止“汽包水位高、低”和“炉膛压力高、低”逻辑信号受到干扰。试验时用5W对讲机在机柜附近通话，应对系统无任何影响。

在DCS系统附近不应使用较大的动力电器设备，在控制室内不应使用对讲机、手机等，避免磁场干扰。磁场干扰往往是在DCS安装调试过程中最容易被忽视的问题。

六、整套启动及试运行阶段

DCS系统联校、联锁安全试验完毕后，具备了单机试运条件，将转入配合试车阶段。根据工艺单机试运计划，编制试车方案，配备专职技术人员和熟练工人。

1.随着机组启动进程和运行要求逐步投入DCS的各个控制功能。

2.对即将投入的功能，应先认真检查该功能的所有环节，均无异常后方可投入。

3.在运行过程中任何人员不得擅自解除DCS系统的任何功能，特殊情况，则要有上级主管部门或调试指挥部的书面通知。

4.对过程中发现的问题列出清单，分析原因，逐个整改。

5.调试合格填写系统调试记录，由参与各方有关人员现场共同确认，并在确认单上签字。

6.竣工图纸、从施工到竣工的全部记录、系统操作说明书和维修手册完整。

七、总结

系统通过连续无故障稳定运行72h，参数检测、监控、显示正确，系统控制运行稳定；在异常情况下，联锁系统、报警保护装置工作正常，达到设计质量要求，最大限度地缩短了整个控制系统的调试时间，确保了工程的按时投产运行。试运过程中，热工系统自动投入率达100%，调节控制系统投入稳定，调节品质优良，得到了用户及现场调试单位的肯定与好评，保证了火电厂机组的稳定运行和供电网的安全可靠。

[1] 刘相宏，庄能．DCS控制系统安全验收评价及预防措施的探讨[J]．新疆电力技术，2011（01）．

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