嘉兴发电公司DCS系统应急管理标准化探索
郑谓建
浙江浙能嘉兴发电有限公司
前言
对于火电厂大容量、高参数的大机组，尤其是300MW其以上的大机组，均采用高度自动化的计算机分散控制系统(简称:DCS系统)来完成发电生产过程的监视和操作任务。在以“4C”(computer control commnication, CRT)技术为基础的DCS控制系统是火力发电机组的控制核心，其正常运行与否直接关系到机组的安全、经济运行。嘉兴电厂一、二期工程共有六套分散控制系统（DCS），分别是:一期工程2套德国西门子公司(SIEMENS)的TELEPERM-ME系统；二期工程四套ABB公司symphony系统。在DCS系统中，其主控制卡件是发电生产过程信息数据源和控制策略的直接执行者，由于控制功能集中，涉及的设备广，一旦在机组运行期间主控制卡件有异常，对机组安全影响非常大。如何能够在不影响机组安全运行的前提下，及时、准确地在线处理DCS系统主控制卡件的异常一直DCS专业人员思考的问题。嘉兴发电有限责任公司设备部DCS组人员立足专业实践，积极进行DCS主卡件在线异常处理创新，严格按照公司、部门精细化管理的要求，编制程序完整且针对性强的典型DCS主卡件在线异常处理操作卡；使DCS系统主控制卡件在线异常处理逐步走向标准化、走向安全可靠。
1.主控制卡件在线异常处理标准化、规范化的探索背景
DCS系统作为发电生产过程的控制、监视和操作系统，随机组一起连续长时间运行，其设备工作有异常是再所难免的，尤其是主控制卡件，由于控制功能集中，涉及的设备广，一旦主控制卡件有异常，对机组安全影响非常大。在行业里，目前还没有较为有效的处理方法，往往在整个处理过程中DCS专业维护人员、运行操作员都面临很大的压力。从异常处理、系统完全恢复运行这个过程中，机组的安全运行受到很大的威胁，机组的出力也会受到限制,因此探索DCS主控制卡件在线异常处理标准化、规范化具有重要的意义。
1.1 机组安全运行的要求
当卡件发生异常时，为保证机组能安全运行，机组一般都保持较低负荷运行，尽量减少运行操作；异常处理时间往往较长，这对机组的安全性和经济性影响很大。
像嘉兴一期DCS系统的现场站通讯控制模件（EAS模件）、二期DCS系统的BRC控制模件均是主控制卡件，在机组实际运行中曾多次有过异常报警。在机组运行期间，无论一期、二期DCS系统，其主控制模件一旦在线有异常发生，整个热控专业、DCS组的成员都面临很大的压力。从异常报警发现到异常处理、系统完全恢复运行这个过程持续的时间往往都需要近4个小时及以上这不仅影响机组的出力，假如在长时间的处理过程中，模件异常进一步扩大将可能导致机组跳闸，这更是威胁机组的安全运行。
1.2 机组经济运行的要求
目前火电机组的发电大多处于自动控制，一旦在机组运行发现DCS系统主控制卡件异常，为确保机组安全、可控，操作人员必须将机组自动控制撤出并保持较低的出力。这将影响机组的发电量和发电效率，尤其是在夏季负荷高峰期间，异常所带来的影响更大。实际上DCS主卡件的异常处理过程往往要持续较长时间，如异常处理过程实例一：
2003年12月2日，12：10，专业人员点检发现#1机组DCS AWE110 系统通讯控制模件EAS卡件状态报警灯红闪，卡件工作异常。工作人员即刻将异常情况汇报班组、专业，并告知运行当值，要求运行将负荷稳定在200MW左右。并安排人员核查处理异常需要完成的各项安全措施，组织处理方案编写。15：40分，DCS组签发工作票要求工作；16：20，各项安措工作完成，工作允许开始；17：00异常处理结束，卡件工作正常，17：05各项安措恢复，工作票终结，整个处理过程持续了近5个小时，时值冬季用电高峰，对机组的出力影响很大。设备有异常是在所难免的，当设备出现异常，及时、安全可靠地解决异常，使机组保持正常运行却是非常必须的。因此针对卡件的异常处理展开标准化探索，使异常处理的效率和准确性能够较大幅度的提高是一项意义重大的探索。
1.3 专业管理标准化的要求
随着企业管理层次的不断提高，专业管理也逐步向标准化、规范化方向发展。目前在行业里，系统设备的各项管理已经走向标准、规范，但针对DCS系统主控制卡件异常处理的专项标准操作却没有一个较为系统、可操作性强的标准化创新。从专业归类统计分析：主控制卡件异常导致的事件在增多，包括冗余切换不成功，冗余切换过程误发信号等。DCS系统故障是难免的，但我们在处理异常的时候，安全措施考虑周全、操作准确，一些事件就不会发生，所以从专业管理规范化的要求出发，对DCS主控制卡件异常处理进行标准化创新探索是非常必须的。在创新的同时再结合专业的应急预案，使应急机制能够有专业技术的保证，完善专业管理的标准化，提升专业管理水平。
1.4 班组安全生产精细化的要求
嘉兴发电有限责任公司设备管理部DCS组是负责嘉兴电厂所有DCS系统的维护和管理的生产一线班组，由于班组所辖系统的专业特殊性，其安全生产情况直接会影响机组的安全。这要求我们将安全工作做精、做细；并根据生产实际突出重点，在专业和班组的安全生产环节上形成一个良好的动态循环。热控系统，其隐患和异常都不是直观的，而且不确定性强，影响的系统面也大；特别是DCS系统，一旦系统有异常，对机组的安全运行威胁较大。当DCS系统有异常时，就需要我们及时、准确地消除故障，并且在处理时要综合考虑对系统产生的影响，确保安全措施简洁、有效，要杜绝我们在处理异常过程发生不安全情况。这就要求我们将工作做细，形成一种规范和标准来指导我们的工作，提高系统的可靠性。DCS系统的异常有较大的随机性，而且大部份异常是硬件设备上的问题。问题发生后对整个机组控制系统往往有较大的影响。越及时消除异常，对机组的安全就越有利。系统需要我们“稳、准、快”地处理突法异常，如何能做到这点？除了专业人员扎实掌握专业技能外，我们还要有针对性、可操作性强地对一些重要设备的异常处理编写处理应急预案，并不断去细化和完善。同时作好各类事故预想，利用机组检修的机会进行专题训练。
2.主控制卡件在线异常处理标准化探索的内涵和方法
本次创新的主要成果是通过对系统的分析和研究探索，结合嘉兴电厂DCS系统的特点编制了86份DCS系统典型异常处理操作卡。典型操作卡是在对系统控制设备熟悉、充分考虑机组、设备安全运行的基础上进行设计、编制和逐步动态完善的一个标准化操作卡。所有的典型操作卡形式均采用统一的表格形式，其主要有以下一些特点和内涵：
2.1 规范卡件异常处理的程序
以往DCS系统一旦有异常发生时，我们将会组织所有的技术人员到现场进行分析和讨论如何去解决异常，往往重点关注异常出现的原因和如何去处理，虽然这些也是重点，事实上当设备异常发生后，更值得关注的是如何防止异常扩大、如何确保整个机组的安全并及时恢复DCS系统的正常运行。我们在探索的过程中着重对以往发生的异常过程进行分析发现，绝大多数设备有异常都是因为设备自身的原因导致，处理的结果就是是更换备件；因此在处理异常的关键时刻花费太多时间去分析原因并非合适，在异常处理后再组织人员进行原因分析更为科学。其次是异常处理的准备阶段往往花费了大量的时间，这导致主控制卡件在线处理时间长，这对机组的安全威胁很大，工作准备充分是必须的，这直接关系到处理的结果，但是是否可以通过科学地分析，结合系统实际，通过规范的程序明确异常处理的步骤，使整个处理过程既可以准备充分，又能够简洁高效？我们通过研究分析，将典型异常操作卡的执行程序主要分为四块：异常预检查和诊断、异常处理安全措施执行以及工作票办理、异常处理执行、安全措施恢复以及工作票终结。根据这个执行程序，专业人员在进行异常处理时只需按照操作卡的内容逐项完成即可快速、准确、可靠地处理DCS主卡件在线异常。
2.2 处理过程的安全措施重点落实
我们处理系统系统或配合其他专业处理问题时，有很大一部分安全风险是在做安全措施上。因为我们做安措主要就是信号强制、保护解除，这都需要直接在逻辑程序中进行，这本身就存在安全隐患。因此，我们要严格遵循信号强制申请单的规定，强制执行人要严格按照强制执行单的方法认真、细致地完成操作，监护人要切实做好强制监护，确保万无一失。安全措施考虑不周全也是一个安全隐患，一点想当然的疏忽就很可能导致不安全情况发生。5.29日#6机组BRC异常的处理过程就很好地验证了安全措施的重要性，由于我们在处理之前充分作好安全措施，整个过程中，没有发生不安全情况。相反，一兄弟厂同样是处理类似的BRC异常情况，因处理前安全措施考虑不周全，结果在处理异常的过程中导致机组跳闸。两起类似的异常处理，却是两种截然不同的结果，这其中的教训是相当深刻的。
我们在探索异常处理标准化的过程中，重点是放在安全措施的执行上，安全措施不周全会存在隐患，安全措施过于细致不利于执行且延长整个处理过程，同样也会给机组带来隐患。因此确保安全措施的内容要抓住重点、全面而不冗乏，执行方法简洁有效是我们研究的重点。在探索实施过程中，着重对六台机组的主重要设备控制原理、控制设备和回路进行细致梳理和分析，整理出最佳的安全措施。依据每块主控制卡的控制设备，编制完成典型异常操作卡的安全措施条款和执行方法，。其内容和形式都非常清晰、明了，在异常处理时只须逐条执行即可，这不均提高安全措施的执行效率，还减少了安措的执行隐患。
2.3 对每块主控卡件“量身定制”典型操作卡
本成果的重点是要求典型操作卡的可操作性强，嘉兴电厂六台机组的DCS系统，任何一块重要的主控制卡件有异常，都能有其固定的典型操作卡来解决异常。我们在研究典型操作卡程序和形式的标准规范时，同时也充分考虑到不同卡件的不同具体内容，因此我们在组织设计和编制异常处理卡的过程中，针对每一个重要控制卡件，进行“量身定制”典型操作卡。项目成员认真核查和反复确认嘉兴电厂六台机组的重要主控制卡件的控制逻辑，充分掌握系统的设备特点以及处理方法，结合异常处理安全措施，经过五个月努力，编写完成了六台机组86份异常处理安全措施操作卡，内容含盖所有影响机组安全运行的主控制卡件，实现了典型操作卡的唯一性，当发现有主控制卡件异常时，只要按照其对应的典型操作卡进行实施就可以安全、可靠地将异常处理，恢复DCS系统的正常运行。
2.4 典型操作卡实行动态管理
由于现场设备的改造，主控制卡件的控制对象和逻辑可能都会发生改变，这要求典型异常处理操作卡是实行动态管理的。根据系统的变化，我们对典型操作卡进行相应的完善，着重是在机组检修和系统改造后对操作卡进行核查和验证使操作卡的内容与系统的实际相吻合，确保典型异常处理操作卡的准确性.在#1机组DCS系统升级改造后,根据系统的增加情况,我们及时编制完成了针对新系统的两份典型异常处理操作卡；2008年下半年，二期脱硫系统逐步投入运行，我们也及时有针对性地编制了脱硫DCS系统主控卡件的典型异常处理操作卡。通过动态管理，保证了典型异常处理操作卡内容与生产系统相吻合。
2.5 拓展专业技术培训的模式
作为一个专业组，安全生产必须以技术为保障，在探索异常处理的标准化，设计和编制典型异常处理操作卡的过程是需要有扎实的专业技能做基础。在研究的过程中，根据班组成员技术水平的差异和设备分工的不同，将每个人的强项组合起来，组织汇编“DCS组常规操作和异常处理方法”，普及班组成员的技能学习。实践表明，这为探索研究打下良好的技术基础，也开拓了专业人员技术培训的方法。在探索过程中，重点梳理历年来发生在本厂或兄弟厂家的本专业典型异常，使参与人员技术水平、安全意识得到提升。探索研究完成的典型异常处理操作卡实际上也是一份内容全面的DCS系统技术学习、培训的教材，通过典型操作卡内容的学习可扩大专业技术知识，提高人员的技术水平。
3.主控制卡件在线异常处理标准化探索所取得的成效
控制卡件在线异常处理标准化探索形成了典型异常操作卡，使用
DCS系统主控制卡件使在线异常处理的安全性提高，缩短了异常处理时间减少机组的安全隐患，提高机组的安全性。同时也可减少机组出力限制时间，为机组提高出力带来保证。
3.1 提高机组的安全性
DCS主控卡件异常典型操作卡自2007年6月完成后，就多次在主卡件的异常处理过程中启用；通过典型操作卡的使用，设备的安全可靠性更高，卡件的安全处理率为100%。这给机组的安全稳定运行提供了有力的保障。
3.2 创造了较好的经济效益
DCS系统主控制卡件在线异常处理时间的缩短可以使系统尽快恢复正常运行，减少机组的安全隐患减少机组出力限制时间，使机组的发电量的保证，创造了较好的经济效益。
3.3 班组成员培养成效明显
通过过程的实施，强化了班组成员对系统的熟悉和了解，提高了班组成员技能水平。通过带着问题的研究模式，参与人员自我加压，积极地去掌握系统知识，通过对问题的分析、实施，专业人员的技术能力明显提高，尤其是在青年技术骨干的培养上成效明显。
3.4 为专业精细化管理提供了模式和借鉴
通过控制卡件在线异常处理标准化探索实施，改变了以往专业管理标准重纲要轻具体细节的不足。专业精细化管理需要规范、准确的技术内容，本次创新的成果—典型异常处理操作卡就是规范、准确的技术操作卡。本成果的创新模式和精细管理的思路，值得其他专业和兄弟厂家借鉴和发展。
