當(dāng)前我們能夠接觸到的控制系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)，包括plc、、tsi、ets等，凡是需要運(yùn)算邏輯的，都離不開一個(gè)關(guān)鍵的選項(xiàng)，就是掃描周期。所謂掃描周期，就是指一個(gè)方案就算頁的計(jì)算周期，或者說是采樣周期。比如我們現(xiàn)場采集一個(gè)ai點(diǎn)的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)并不是持續(xù)會(huì)送到系統(tǒng)中，而是每隔一定的時(shí)間采集一次，這個(gè)間隔時(shí)間就是所謂的掃描周期。而同樣，該數(shù)據(jù)參與到邏輯運(yùn)算的過程也是該時(shí)間。
比如上海新華和和利時(shí)dcs系統(tǒng)掃描周期的概況：
掃描周期在一定意義上是系統(tǒng)工作頻率的反應(yīng)，因此掃描周期越短，系統(tǒng)工作頻率就會(huì)越高，相應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載就會(huì)加大。因此，在考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性和現(xiàn)場生產(chǎn)需要兩方面，掃描周期需要合理設(shè)置，過低會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定，過高則不能正常反應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場參數(shù)的變化。
那么，如何設(shè)置火電廠deh和dcs系統(tǒng)系統(tǒng)的掃描周期？通過對(duì)比系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置，綜合考慮現(xiàn)場生產(chǎn)需要，建議設(shè)置火電廠deh和dcs系統(tǒng)系統(tǒng)的掃描周期應(yīng)把握三個(gè)原則。
1、大型高速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的監(jiān)視掃描周期要盡量低，比如汽輪機(jī)的控制系統(tǒng)，也就是deh系統(tǒng)。因?yàn)槠啓C(jī)屬于高轉(zhuǎn)速設(shè)備，一旦出現(xiàn)問題，比如機(jī)組突然解列，或者其他原因的保護(hù)動(dòng)作，這期間側(cè)參數(shù)變化是電光火石之間的，汽輪機(jī)的相關(guān)聯(lián)鎖保護(hù)必須做到爭分奪秒，甚至是奪毫秒。如果系統(tǒng)允許，那么盡量將掃描周期設(shè)置到200ms以下，目前dcs系統(tǒng)基本都可以達(dá)到此要求，有一些甚至能設(shè)置到50ms甚至10ms。
2、對(duì)于一些參與重大保護(hù)、聯(lián)鎖的方案頁和測點(diǎn)信息采集頁，掃描周期盡量在200ms~500ms,不要超過500ms。除了汽輪機(jī)的保護(hù)，鍋爐側(cè)的相關(guān)保護(hù)雖然是重大保護(hù)，但是考慮到鍋爐相關(guān)參數(shù)的變化會(huì)有一個(gè)過程，不像汽輪機(jī)的相關(guān)參數(shù)變化那么迅速，因此可以考慮將該部分方案設(shè)置200ms~500ms。
3、大型單元制機(jī)組，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)所在的方案頁，盡量和deh系統(tǒng)相匹配。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)說白了就是機(jī)爐協(xié)調(diào)，與保護(hù)不同，這里面牽涉更多的是聯(lián)鎖和自動(dòng)，需要將調(diào)節(jié)的遲緩率降低，因此建議設(shè)置在200ms以內(nèi)。
4、普通的聯(lián)鎖、保護(hù)和自動(dòng)，不牽涉到跳機(jī)滅爐的，可以設(shè)置到200ms~500ms。
5、對(duì)于其它無任何聯(lián)鎖、保護(hù)、自動(dòng)的方案頁，設(shè)置500ms即可。
有人可能納悶了，目前部分的dcs系統(tǒng)掃描周期設(shè)置可以到100ms以內(nèi)了，比如新華的ican，目前可以設(shè)置到10ms。這個(gè)設(shè)置固然水平更高，但是對(duì)于大多數(shù)的系統(tǒng)，如果所有方案頁都設(shè)置到這個(gè)水平的話，系統(tǒng)的運(yùn)算強(qiáng)度勢必會(huì)幾何倍加大，系統(tǒng)可能會(huì)變的不穩(wěn)定。
說一個(gè)經(jīng)典案例：某公司2×660mw機(jī)組，2019年12月11日05時(shí)40分,#2號(hào)機(jī)組負(fù)荷515mw,磨煤機(jī)a、b、c、d、e運(yùn)行，總?cè)剂狭?58t/h，主蒸汽壓力22.7mpa，再熱蒸汽壓力4mpa，機(jī)組給水流量1350t/h，爐膛負(fù)壓-108pa，送、引、一次風(fēng)機(jī)均雙列運(yùn)行。05時(shí)44分17秒，2號(hào)機(jī)組dcs系統(tǒng)發(fā)出“2aups饋線回路報(bào)警”，2a ups 電流由47a降低至43a，2b ups電流由29.9a上升至31.7a。05時(shí)44時(shí)18秒，2a、2b、2c、2d、2e給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)同時(shí)消失，鍋爐 mft，首出為“失去全部燃料”，汽輪機(jī)跳閘。
事故的直接原因是#2號(hào)機(jī)upsa段饋線柜斷路器zk5故障脫扣，導(dǎo)致2號(hào)機(jī)組熱控ups電源柜雙電源切換裝置啟動(dòng)，切換過程中給煤機(jī)控制回路電源瞬時(shí)失電，五臺(tái)運(yùn)行組煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失，鍋爐失去全部燃料。
該機(jī)組失去全部燃料mft邏輯判斷為:任一油層投運(yùn)或者磨煤機(jī)運(yùn)行記憶、鍋爐失去所油燃料及鍋爐失去所有煤燃料條件同時(shí)滿足。失去所有煤燃料條件為六套制粉系統(tǒng)磨煤停運(yùn)或給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失。
我們分析上述問題，給煤機(jī)控制電源切換過程中，給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失?，F(xiàn)場資料顯示，熱控ups電源柜雙電源切換裝置故障切換時(shí)間約70ms，切換過程中電壓跌落至1.2v?？紤]到切換過程中其它的影響，比如控制系統(tǒng)對(duì)電源消失判斷可能在電壓低于額定電壓的80%就無法正常工作，因此雙電源切換電源的有效時(shí)間可能在100ms甚至更高。而此時(shí)如果高于了dcs系統(tǒng)的掃描周期，那么就會(huì)掃描到這個(gè)電壓消失的時(shí)間，造成保護(hù)動(dòng)作。
有人會(huì)說，所以不能將掃描周期時(shí)間設(shè)置的過短，容易造成保護(hù)的誤動(dòng)。的確，掃描周期越短，系統(tǒng)掃描到異常的可能性就會(huì)更高，如果本次系統(tǒng)掃描周期在500ms設(shè)置1s，可能就不會(huì)出現(xiàn)本次非停事故。但是，熱工保護(hù)講究寧可誤動(dòng)、不可拒動(dòng)，不能為了避免保護(hù)動(dòng)作而摻雜進(jìn)其它手段。
解決這個(gè)問題方式，要么將電源切換裝置的切換時(shí)間進(jìn)一步縮短，或者是對(duì)部分信號(hào)增加延時(shí)功能，這樣就可以避免。
比如某一次調(diào)節(jié)事故，檢查曲線未發(fā)現(xiàn)觸發(fā)跳機(jī)的信號(hào)，而首出卻是該信號(hào)。這個(gè)問題也很好理解，我們很多dcs系統(tǒng)曲線的刷新周期往往是500ms甚至是1s，而dcs邏輯的掃描周期一般都會(huì)低于這個(gè)時(shí)間，因此也就不可避免的出現(xiàn)了畫面曲線查不到、邏輯卻動(dòng)作了的結(jié)果。
因此，很多dcs系統(tǒng)引入了soe(sequence of event)的概念，也就是事故順序記錄。通過軟硬件的結(jié)合，將部分重要測點(diǎn)的掃描周期縮短到100ms甚至50ms以下，這樣既可以不增加整體系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，還可以記錄重要測點(diǎn)的參數(shù)變化。
不過，對(duì)于soe采集到的測點(diǎn)，盡量不要參與保護(hù)聯(lián)鎖，他可以作為事故調(diào)查的依據(jù)，但是參與保護(hù)聯(lián)鎖的話肯定會(huì)增加系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作次數(shù)，而這些又往往是可以避免的。昨天有人給我留言說，寧可誤動(dòng)不可拒動(dòng)是需要分情況的。的確，比如soe不參與保護(hù)聯(lián)鎖就是為了避免誤動(dòng)的一種情況。
有人又會(huì)問，什么情況會(huì)導(dǎo)致更短信號(hào)的發(fā)生呢？
比如干擾！信號(hào)干擾永遠(yuǎn)存在不確定性，有一些信號(hào)干擾造成的事故，甚至無法正常模擬出來，發(fā)生的幾率非常低，但是就是實(shí)實(shí)在在發(fā)生了，而系統(tǒng)卻無法記錄這一信號(hào)。
譬如某個(gè)項(xiàng)目遇到機(jī)組連續(xù)跳機(jī)的情況，首出是安全油壓低，可一直查不到安全油壓低的原因。我們把整個(gè)系統(tǒng)查了一遍，甚至懷疑停機(jī)電磁閥有故障，但是一般情況下兩個(gè)停機(jī)電磁閥同時(shí)故障的幾率也很低。最后原因未查明，但是通過試驗(yàn)，得出幾個(gè)可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障的原因，比如ast電磁閥電源短暫消失、兩個(gè)電磁閥同時(shí)故障、調(diào)節(jié)閥瞬間卡澀。我們將這幾個(gè)問題都進(jìn)行了處理，問題最后解決。
這個(gè)問題就是典型的dcs系統(tǒng)沒有記錄，掃描周期內(nèi)未能捕捉到跳機(jī)信號(hào)，但是通過逐一試驗(yàn)和排除，將原因鎖定在某個(gè)范圍內(nèi)，逐一攻破。
類似的問題還有很多，一般事故發(fā)生后，熱控專業(yè)首先是沖在前面，調(diào)查曲線，分析原因。這里依靠的就是dcs系統(tǒng)對(duì)于相關(guān)參數(shù)的記憶，而如果系統(tǒng)由于掃描周期的原因未能捕捉到某個(gè)信號(hào)，我們就要通過假設(shè)和試驗(yàn)的方法進(jìn)行推敲。
作者：貓 不捉老鼠