摘要：因?yàn)楹芏鄼C(jī)組都采用了DCS，使得自動(dòng)化水平極大的提高了，也使得我們對(duì)它產(chǎn)生了依賴，所以必須保證它*。本文通過分析DCS系統(tǒng)存在的弱點(diǎn)，提出提高DCS可靠性的途徑。
　　
　　一、概述
　　
　　隨著機(jī)組DCS的改造以及新上機(jī)組全部采用DCS，機(jī)組自動(dòng)化水平有了極大的提高，運(yùn)行人員對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的依賴性越來越大，如果系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，要求安全保護(hù)必須可靠，否則，不但使設(shè)備受到損失，還會(huì)危及人身安全，而且停機(jī)少發(fā)電量的損失也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過控制系統(tǒng)本身的價(jià)格，所以DCS系統(tǒng)必須保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的*運(yùn)行。為此，必須對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，針對(duì)存在的弱點(diǎn)加強(qiáng)維修工作，確保機(jī)組安全運(yùn)行。
　　
　　二、可靠性有關(guān)指標(biāo)
　　
　　2.1電子產(chǎn)品的失效率
　　
　　熱控設(shè)備主要由電子元器件、線路板、引線、開關(guān)等部件構(gòu)成。其中線路板加工工藝、引線、電子元件工作壽命對(duì)熱控設(shè)備可靠性起主導(dǎo)地位，其中以電子元件工作壽命長(zhǎng)短為zui，即失效率。
　　
　　失效率是指系統(tǒng)運(yùn)行到t時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的系統(tǒng)數(shù)與時(shí)刻t時(shí)完好的系統(tǒng)數(shù)之比。用λ（t）表示，單位是時(shí)間的倒數(shù)1／小時(shí)。電子產(chǎn)品失效率λ（t）與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。
　　
　　該曲線分成三部分,*部分為早期失效期,這一時(shí)期內(nèi)引起產(chǎn)品失效的主要原因是生產(chǎn)、安裝、調(diào)試過程中的缺陷造成的，隨著檢修處理掉這些缺陷，一般用不上一年這種情況迅速減少。
　　
　　第二部分為偶然失效期，其中λ（t）很小，這一時(shí)期也稱為壽命期。電子設(shè)備一般都經(jīng)過適當(dāng)老化處理，可以很快渡過早失效期而過入偶然失效期，這時(shí)期可以持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間。
　　
　　第三部分為耗損失效期，這一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到其壽命，失效率迅速上升，對(duì)于電子產(chǎn)品如電容時(shí)間長(zhǎng)，電解質(zhì)干涸，電阻老化等一個(gè)不值錢小的元件可以使一個(gè)系統(tǒng)失效。我們研究可靠性指產(chǎn)品在偶然失效期的可靠性指標(biāo)。　　
　　2.2平均壽命、平均維修時(shí)間、利用率。
　　
　　一般來講產(chǎn)品的平均壽命是其失效率的倒數(shù)，用m表示m=1/x如果系統(tǒng)故障是可以修復(fù)的，則其壽命m代表平均故障間隔時(shí)間，簡(jiǎn)稱MTBF。對(duì)可修復(fù)的系統(tǒng)還有一個(gè)重要的可靠性指標(biāo)，即平均修復(fù)時(shí)間，簡(jiǎn)稱MTTR。MTTR是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，儀表遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于MTBF，是一段很短的時(shí)間，不同人、不同技術(shù)水平的修復(fù)同一故障所用的時(shí)間不一定一樣，所以只能通過試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定。
　　
　　利用率是可修復(fù)產(chǎn)品的一個(gè)可靠性指標(biāo)，A=MTBF/（MTBF+MTTR）也就是說利用率是產(chǎn)品正常工作的時(shí)間占總時(shí)間的比率，為提高利用率，一方面要盡量提高產(chǎn)品的MTBF，另一方面要努力減小產(chǎn)品的MTTR。
　　
　　三、熱控系統(tǒng)的可靠性分析
　　
　　從熱控系統(tǒng)的使用情況來分，系統(tǒng)可簡(jiǎn)化為串統(tǒng)和并統(tǒng)。可靠性邏輯功能圖如下：　　
　　串統(tǒng)中：系統(tǒng)中任何一個(gè)單元的失效都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效。　　
　　并統(tǒng)：在并統(tǒng)中多個(gè)單元獨(dú)立完成同一功能，只有其中一個(gè)單元能正常工作，系統(tǒng)就能正常工作。并統(tǒng)可以提高系統(tǒng)可靠性，理論上并聯(lián)單元越多，可靠性越高。
　　
　　注意：可靠性邏輯的串、并聯(lián)圖，不同于電路上的串、并聯(lián)關(guān)系是兩個(gè)不同的概念。假設(shè)一塊電路版上的電源回路與地之間并聯(lián)四個(gè)濾波電容，從可靠性關(guān)系上看，其中任何一個(gè)電容失效均導(dǎo)致短路，從而使整快電路版失效，這樣，可靠性邏輯圖應(yīng)為串聯(lián)形式。
　　
　　3.1串統(tǒng)的可靠性分析
　　
　　DCS系統(tǒng)是由許多子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)是由許多不同功能的模塊構(gòu)成，構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)還必須有網(wǎng)絡(luò)，因此在分析DCS系統(tǒng)的可靠性時(shí)必須從模塊、網(wǎng)絡(luò)的可靠性入手。
　　
　　在每個(gè)模件上，不管內(nèi)部元件的物理連接如何，通常任何一個(gè)元件失效都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)模塊失效，從可靠性角度上看模件是由板上所有元件和安裝點(diǎn)組成的串統(tǒng)。一塊模板的可靠性就可以表示為板上所有器件的可靠度的乘積，即：
　　
　　Rc（t）=∏Ri（t）（1）
　　
　　式中：n為
　　
　　模板上元器件數(shù)，Ri（t）為相應(yīng)元器件的可靠度，經(jīng)過換算，該模板的MTBF可表示為：
　　
　　MTBFc=1/x=1/∑λi（2）
　　
　　經(jīng)過大量試驗(yàn)得到許多常用器件的λ值。而一個(gè)模板是由許多分立的器件組成，一個(gè)模板的MTBE的大小與組成它的分立元器件的數(shù)量成反比，數(shù)量越多，壽命越短。
　　
　　我們以一套簡(jiǎn)單自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例來分析，以高加水位為例。經(jīng)過利用公式（2）計(jì)算我們大概知道以下模板和器件的λ值　　
　　經(jīng)過粗略計(jì)算這套簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的MTBF=1.3年，一套*的系統(tǒng)，MTBF這樣低，叫人有些接*。理論講越簡(jiǎn)單的設(shè)備故障越低，這里我們需要澄清一個(gè)問題，一個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)裝置越多，那么保護(hù)設(shè)備的故障率就越高，是不是為了提高系統(tǒng)可靠性，減少保護(hù)設(shè)備套數(shù)，不是這樣。保護(hù)的作用是在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，保護(hù)設(shè)備避免受到更大的損壞，保護(hù)功能越多設(shè)備出現(xiàn)故障后的損失就越小。這要求我們加強(qiáng)維護(hù)，科學(xué)管理。我們必須制定了關(guān)于機(jī)組DCS系統(tǒng)維護(hù)的有關(guān)規(guī)定，以及DCS系統(tǒng)工程師站管理規(guī)定，目的就是要規(guī)范我們的維護(hù)工作。　　
　　3.2并統(tǒng)可靠性分析
　　
　　并統(tǒng)可以提高系統(tǒng)可靠性，理論上并聯(lián)單元越多，可靠性越高。2個(gè)單元并統(tǒng)的:
　　
　　MTBF=∫Rc（t）dt（3）
　　
　　如果：兩個(gè)系統(tǒng)的λ1=λ2=λ公式（3）可以簡(jiǎn)化
　　
　　MTBF=3/2λ
　　
　　同樣：3個(gè)單元并聯(lián)時(shí)的:
　　
　　MTBF=11/6λ
　　
　　由此可見，2個(gè)單元并聯(lián)時(shí)可以將系統(tǒng)MTBF提高1/2，3個(gè)單元并聯(lián)只能將系統(tǒng)的MTFB再提高1/3。從可靠性和經(jīng)濟(jì)型考慮，采用2個(gè)單元并聯(lián)比較合適。
　　
　　四、影響DCS系統(tǒng)的因素
　　
　　通過以上分析，我們從中可以發(fā)現(xiàn)影響整套系統(tǒng)可靠的因素比較多。影響一個(gè)設(shè)備、一個(gè)元器件、一套系統(tǒng)的可靠性，除了本身的質(zhì)量工藝外，外部因素也非常重要，如環(huán)境溫度、震動(dòng)、濕度、電磁干擾等。下面就影響系統(tǒng)可靠性的各個(gè)因素，我們進(jìn)行分析、確定，影響系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素。
　　
　　4.1內(nèi)部因素
　　
　　系統(tǒng)內(nèi)部因素指系統(tǒng)本身的各種缺陷，如：遠(yuǎn)見失效，電路開路，電容短路等，有時(shí)包括元件設(shè)計(jì)的問題。
　　
　　元件是構(gòu)成系統(tǒng)的zui小單位，也是系統(tǒng)可靠性分析的zui基本點(diǎn)和起點(diǎn)。每個(gè)生產(chǎn)廠家在制作設(shè)備時(shí)充分考慮到這一點(diǎn)，一般需要進(jìn)行元件老化，元件的篩選，元件電器特性的選擇，帶伏負(fù)載能力等工作，才進(jìn)行設(shè)備合成。同時(shí)注意工藝，等等這些問題無需我們考慮。因?yàn)椋鰹橛脩魜碇v只是使用，一個(gè)模件已制作好了，我們不可能改變它的內(nèi)部構(gòu)成，該什么樣就什么樣，所以影響系統(tǒng)可靠性的內(nèi)部因素留給生產(chǎn)廠家考慮。但我們必須了解，一個(gè)設(shè)備、一套系統(tǒng)的偶然失效期，當(dāng)我們認(rèn)為這設(shè)備到了偶然失效期，就應(yīng)該進(jìn)行狀態(tài)檢修或狀態(tài)更換，做好預(yù)防工作，避免系統(tǒng)出現(xiàn)大的故障。偶然失效期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，需要我們做細(xì)致的工作進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)累計(jì)，得出適合熱控系統(tǒng)不同設(shè)備的偶然失效期。這個(gè)工作比較難，如果我們有可靠的數(shù)據(jù)證明系統(tǒng)在某個(gè)時(shí)間區(qū)域內(nèi)，將達(dá)到偶然失效期，我們?cè)O(shè)備的可靠性將會(huì)有極大的提高。
　　
　　4.2外部因素
　　
　　外部因素是指系統(tǒng)的可靠性受許多外部環(huán)境的影響，如環(huán)境溫度、濕度，電源的波動(dòng)，強(qiáng)烈的電磁干擾、沖擊、震動(dòng)，腐蝕，線路端子連接的松緊等。
　　
　　在上面我們看到一個(gè)模塊的使用壽命可達(dá)30年，是不是使用29年后我們?cè)谫?gòu)買備件，我們分析一個(gè)模塊的使用壽命是可能壽命，不是壽命。
　　
　　4.2.1模件工作在控制室的控制柜里，冬季、夏季機(jī)組有空調(diào)，環(huán)境溫度、濕度、沖擊、振動(dòng)影響不大，但是ACM模件工作電壓是24V±5%只有±1、2V的波動(dòng)值，要求比較嚴(yán)格，電源電壓波動(dòng)對(duì)于電器元件壽命影響非常大，要想提高系統(tǒng)控制模件可靠性應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)24V電源的維護(hù)工作。
　　
　　4.2.2某廠滅火保護(hù)拒動(dòng)造成爐膛爆燃，該現(xiàn)象是由于火檢板下限值自動(dòng)消失，從設(shè)備本身來講EPROM的存儲(chǔ)器參數(shù)不會(huì)掉失，但通過測(cè)量，我們發(fā)現(xiàn)直流5V電源回路有交流干擾成分。這說明滅火保護(hù)拒動(dòng)的根本原因是由于干擾造成的，這個(gè)干擾就是不等電位干擾。這是由于火檢板內(nèi)部的地于接地網(wǎng)的地不是共地，雖然它們之間R的阻值很小，在受到干擾時(shí)流過R的電流很小，加在電阻R的電壓降也很小，當(dāng)受到尖峰干擾后，流過R的電流變得很大，那么壓降也會(huì)很大，形成一個(gè)高電平，一般來講＞0.7V即認(rèn)為高電壓，程序存儲(chǔ)器寫入擦除命令一般都是高電平，從火檢的原理圖看，它在程序存儲(chǔ)器與地之間有一個(gè)電阻，受到干擾，這個(gè)電阻上的壓降增大。雖然，我們采用了一些措施，但未從根本上解決這個(gè)問題，所以這個(gè)時(shí)期我們應(yīng)重點(diǎn)檢查火檢表設(shè)定值，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象及時(shí)處理，同時(shí)在停爐后檢查探頭電纜的屏蔽接地情況，正常要求一端接地，同時(shí)應(yīng)保證放大器至大地的電阻小于1Ω。
　　
　　4.2.3某廠DEH系統(tǒng)突然發(fā)生負(fù)荷只能升不能降的現(xiàn)象，經(jīng)檢查DCS控制負(fù)荷減的繼電器故障。有許多DCS的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)使用繼電器進(jìn)行控制或隔離，由于繼電器的可靠性在所有的設(shè)備中是zui低的，數(shù)量比較大。建議：
　　
　　4.2.3.1在機(jī)組檢修中，認(rèn)真檢查繼電器，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)下降應(yīng)及時(shí)更換。
　　
　　4.2.3.2對(duì)采用開關(guān)量的自動(dòng)回路，應(yīng)定期更換繼電器。
　　
　　4.2.3.3對(duì)保護(hù)使用的繼電器，應(yīng)根據(jù)動(dòng)作的次數(shù)，定期更換。
　　
　　4.2.3.4根據(jù)保護(hù)、自動(dòng)回路回路的重要性，控制回路動(dòng)作頻繁程度，對(duì)采購(gòu)繼電器的質(zhì)量要求應(yīng)有所區(qū)分，合理分配造價(jià)與系統(tǒng)可靠性的關(guān)系。
　　
　　4.2.4目前影響DEH安全運(yùn)行的有兩個(gè)問題：
　　
　　4.2.4.1新華公司的DEH控制系統(tǒng)±5V、±24V電源裝置表面溫度過高（達(dá)到50℃左右）影響元件的電器特性，影響元件的的使用壽命，系統(tǒng)可靠性大幅度下降，電源裝置發(fā)熱主要原因是設(shè)計(jì)不合理。目前我們采用了一定的措施，用電風(fēng)扇直接吹電源裝置，強(qiáng)制降溫，達(dá)到了預(yù)防作用。在設(shè)計(jì)上，應(yīng)將二臺(tái)冗余的電源裝置分開，中間留有空隙，讓熱量散發(fā)，避免裝置臺(tái)階相互之間影響散熱。
　　
　　4.2.4.2調(diào)速汽門震動(dòng)大
　　
　　調(diào)速汽門的伺服閥，反饋LVOT都安裝在調(diào)速汽門上，長(zhǎng)時(shí)間高頻震動(dòng)造成線路磨損短路，端子排螺絲松接觸不好等現(xiàn)象發(fā)生，這些現(xiàn)象造成輕則閥位無指示，調(diào)速汽門關(guān)閉減負(fù)荷，重則停機(jī)。我們針對(duì)設(shè)備所處實(shí)際情況，采取一些措施，比如在接線盒內(nèi)加海綿減緩震動(dòng)對(duì)線路的磨損，一周緊一次螺絲。
　　
　　影響DCS系統(tǒng)可靠性的因素，有內(nèi)部和外部因素，內(nèi)部因素主要是生產(chǎn)長(zhǎng)家考慮的，但我們必須掌握偶然失效起這個(gè)概念，外部因素是我們檢修維護(hù)人員所解決的。一套系統(tǒng)的組成是比較復(fù)雜的，我們應(yīng)認(rèn)真分析影響系統(tǒng)可靠性的因素，抓住重點(diǎn)，解決重點(diǎn)，這是提高系統(tǒng)可靠性的重要途徑。不同的條件下，相同設(shè)備、相同系統(tǒng)影響其可靠性的重要因素也不會(huì)是一致的，這需要我們認(rèn)真分析，區(qū)別對(duì)待。
　　
　　五、提高系統(tǒng)可靠性的途徑
　　
　　在上面論述中實(shí)際已經(jīng)提出了一種解決系統(tǒng)可靠性的途徑，如何查處影響系統(tǒng)可靠性的因素，進(jìn)行控制，另一個(gè)是提高平均修復(fù)時(shí)間MTTR。要提高平均修復(fù)MTTR有二種方面。
　　
　　5.1檢修人員提高對(duì)系統(tǒng)的熟悉程度
　　
　　對(duì)于用戶來講，如果對(duì)系統(tǒng)所采用的技術(shù)比較熟悉，則使用、維護(hù)時(shí)就不易出現(xiàn)誤解，不易導(dǎo)致出現(xiàn)誤操作，從而提高系統(tǒng)的可靠性。這一點(diǎn)實(shí)際是對(duì)我們技術(shù)水平的要求。機(jī)組DCS的改造后，熱控設(shè)備技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，通過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我們對(duì)DCS的熟悉程度、了解程度有了很大的提高。如果我們通過各種方法進(jìn)一步提高我們對(duì)DCS的熟悉程度，對(duì)提高DCS可靠性有很重要的意義。
　　
　　5.2備件
　　
　　在上面論述中我們強(qiáng)調(diào)的是盡量防止系統(tǒng)出故障，無論我們采取多少措施保證系統(tǒng)*是不可能也不現(xiàn)實(shí)的。本著事實(shí)求是出發(fā)，我們應(yīng)該承認(rèn)系統(tǒng)有發(fā)生故障的可能。一旦發(fā)生故障，我們應(yīng)該在zui短時(shí)間里消除故障，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。消除故障，首先我們的人員應(yīng)該具備相應(yīng)的技術(shù)水平，能查找出故障點(diǎn)、查出故障原因，同時(shí)我們的人員具備修理能力。就DCS系統(tǒng)來講，很多設(shè)備修復(fù)很困難，除非有檢測(cè)系統(tǒng)，從這點(diǎn)看要求我們有相應(yīng)的備品、備件。
　　
　　六、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　通過對(duì)DCS可靠性分析，有許多的具體工作需要做。只要認(rèn)真分析出影響系統(tǒng)可靠性的重要因素，制定相應(yīng)的預(yù)防措施，那對(duì)提高設(shè)備可靠性有極大的幫助。