某电厂 3 号机组精处理系统的大旁路电动装置(西博思 SIPOS 5 Flash 经济型,即 ECOTRON 型;原帖未提供具体规格型号)在 2010 年春接连出现怪事:没有任何人下达指令,阀门却自己开了。前前后后两个星期里多次发生,而且随机性很强——热控班组的人守在现场也没能亲眼撞见一次。当时电厂正值重要保电任务期间,这个"来无影"的故障被列成了重点攻关对象。
检修人员把现场情况捋了一遍,奇怪之处有五点:
1. 运行人员从未给过开指令,DCS 上也没有开指令记录;
2. 检查 PLC 程控逻辑,并不存在会联锁开启大旁路的条件;
3. 多次远方、就地手动操作电动头,开、关一切正常;
4. 自动开启随机出现,继电器(24V DC)吸合动作只有 1 秒左右,人守在旁边也几乎不可能亲眼看到;
5. 阀门自动开启后,在 DCS 上给关指令就能正常关闭,再操作一切如常。
也就是说:执行机构看起来是"好的",可它就是会在没人指挥的时候自己动。
班组先把最容易想到的方向排了一遍:
- 继电器误动?可能性很小——开指令继电器是 24V DC 的,抗干扰能力强,而且接的是常开触点,只有得电才会吸合;
- 回路虚接、短路?远方操作一切正常,说明回路是通的,存在虚断或短路的可能性不大;
- 电动装置受干扰误动?这是班组内部认为可能性最大的一条,但咨询厂家后,厂家也认为可能性不大。
三条路都似通非通,于是把现象和已做的分析拿到同行中讨论,汇总回来的排查方向相当有代表性。
方向一:控制电缆破损、中间接头受潮短路。这是同类故障中占比最高的原因。不止一家电厂贡献了几乎一样的经历:某厂多台扬修电动头反复出现无人操作的自动开、关,DCS 确实没有发指令,最后到就地检查,发现电动头控制线缆外皮破损,每逢受潮就发生短路,处理好电缆后故障再未出现;另一厂的罗托克电动头"每逢下雨就自动开",同样是控制线缆破损短路;还有一家电厂排粉机热风门误动,根因是电缆接头位置不好短路。同行的建议很具体:遥测控制电缆绝缘,请电气做耐压试验找破损点,重点检查电缆中间接头——接头部位的屏蔽层和绝缘如果处理不好,干扰电压串进来足以让回路误动作,有热控人员曾在屏蔽层完好的电缆上实测到 100V 的干扰电压;若一时查不出来,可以临时敷设一条新电缆替换对照,观察一段时间即可分清内外。
方向二:执行器本体板卡。有同行建议干脆整体更换一台执行器,让问题"自己跳出来"——换完不再动作,问题就在原执行器;照样动作,问题就在外部回路,这是最快隔离内因外因的办法。板卡方面的实例也不少:有厂的 SIPOS 投自动后阀门摆动,查不出原因,最后逐块换板,换到控制板、电源板后现象消失;有厂的调节阀自动全关,查出是继电器触点粘连导致电机带电,更换继电器后根治;还有多起实例指向电源板——"电源板在电容烧损后会出现发神经的现象",特别是高温位置,电源板容易坏而控制板几乎不坏。
方向三:干扰与接地。检查模拟量输入线是否采用屏蔽电缆、屏蔽层是否可靠单端接地;有条件时测量 PLC 输出通道上是否叠加了交流分量,有的话干扰嫌疑就大。
应急措施:在查明原因前,保电期间可先做应急处理——需要操作时就地操作,操作完停电,避免阀门再次误动。
图1 主电源瞬断后,模拟量参数恢复滞后于开关量,PLC 在窗口内误判并输出联开指令(本站制图)
谁都没猜到,真正的根因既不在执行器,也不在电缆,而在供电质量与程控逻辑的配合上:
PLC 程控柜主电源瞬间断电。瞬断时所有监视参数消失;瞬间过后供电恢复,参数逐渐恢复——但模拟量参数的恢复比开关量参数慢了近 2 秒(电厂做过实验论证)。于是每次瞬断之后,PLC 程控都会判定"模拟量监视不正常、系统运行不正常",随即按逻辑立即联锁开启大旁路。
谜底揭开,回头看全对上了:开指令确实"没有人给"——它是程控自己发的;PLC 逻辑里"联开条件不可能发生"的结论也没错——正常情况下确实不会,异常的触发条件是那次几秒钟的电源瞬断;远方操作自然一切正常。执行机构从头到尾都是无辜的,它只是忠实地执行了一条"来得蹊跷"的指令。
电厂的处理办法:另外取一路电源并入主电源,实现双电源供电。此后系统运行正常,再未发生自动开启。参与讨论的同行对此也形成了共识:PLC 程控柜应当配 UPS 或双电源;同时要注意 UPS 本身也可能掉电,可靠的做法是冗余电源。
电动执行机构"无人操作自行动作",排查时建议按下面的顺序收网:
1. 先分清三台账:指令从哪来(DCS/PLC 的事件记录)、执行器本体、外部回路(电缆/继电器),三块逐一隔离;
2. 控制电缆是高频原因:破损、中间接头、受潮短路占同类案例的大头,遥测绝缘、查接头、必要时换新电缆对照;
3. 板卡问题用换件对照:电源板(尤其电容)、控制板、继电器触点粘连,逐块更换或整体换一台执行器,内外因立刻见分晓;
4. 别漏掉电源质量与程控逻辑:主电源瞬断、恢复后模拟量与开关量参数恢复时差、程控联锁条件,都可能让执行器"无辜背锅";
5. 重要保电期间先应急:查明前可就地操作后停电,防止再次误动。
