电动执行机构自动化安全控制方法

章凯

摘要：电厂自动化安全运行问题一直都是发电厂工作中的一项重要组成部分，尤其一些特殊位置承担重要使用作用的电动执行机构，承担着重大保护作用，其自动化安全性能直接影响着整台机组的安全稳定运行，除了本身执行机构品牌质量过硬，控制软硬件及电缆质量可靠外。本文提供了一种安全控制策略，解决生产运营过程中，大幅提升重要位置电动执行机构动作可靠性的控制策略。

关键词：电厂自动化；运行安全；控制措施

引言

电动执行机构在工业控制生产中广泛运用，其往往承担着重要管路的控制任务，其是否正确可靠的动作，往往直接关系着电力生产安全运行，不论是拒动还是误动，给安全生产都带来的巨大安全隐患，如何提升电动执行机构的安全动作可靠性，成为了一个迫切需要解决的课题，除了大成本采购进口高质量的执行机构，提升整套控制系统的软硬件升级外，本文提供了一种依靠DCS控制策略大幅提升电动执行机构安全动作的方法。

一、电动执行机构使用现状

在电厂电力生产中，有大量供气管道电动门，在设备投运过程中，常年处在开启状态，电动执行机构可能半年，一年都无法开关一次，但正是这种类型的电动门又承担的重要的安全作用，如果运行中误关，直接会造成对应系统停运，更有甚者影响机组跳闸解列，造成巨大经济损失。运行中电动执行机构误关主要有以下几种常见原因。

1、电动执行机构受潮。

由于天气原因及电动执行机构所处的复杂工况和恶劣工作环境，执行机构中的葵花接线盒及各类型的接线盒和接线柱可能存在凝露及短路，和误发瞬时关信号的可能。

2、控制电缆短路及干扰。

正常控制电缆铺设及抗干扰技术措施均有严格要求，但在实际生产运行中可能时常发现，有误包保温、有电缆进水、电缆烧融、干扰信号串入等一系列极端工况发生，但恰恰又是这些极端工况，往往非常不容易发现也不易检查，因为电缆敷设往往长达几十米甚至几百米，跨域各个检修车间。一但出问题，短时间很难处理，电力生产又是一个连续不中断，技术资金密集型的企业，对故障解决及安全可靠性有着极高的要求。

3、控制卡件及继电器损坏。

电力系统自动化控制都是通过电力卡件及控制继电器输出，最后去动作相应的控制设备，当控制卡件及控制继电器损坏误发控制信号时，现场设备，电动执行机构就会误动作。

二、电动执行机构安全控制策略

1、基于电动执行机构的特性

经过多次实验论证，电动执行机构在同时接收到开指令和关指令信号的同时，执行机构会报故障，同时停在当前状态下保持住。不会在继续工作。这样的工作特性给了我们很多猜想及改造的可能性。如果在基于这个特性的状态下，DCS自动化控制系统利用这个特性，在第一时间监测到执行机构误动作的时候，同时发出反向控制指令，瞬时让执行机构报故障，或者让执行机构往正确的工作方向开，这样就避免的了一次已经发生的事故。

2、控制策略。

2.1基于正常运行状态为开启的电动执行机构，改为长指令的控制方式，又为远方信号保持的控制方式。

2.2控制策略出口为RS触发器，三种状态下复位RS控制信号。

2.2.1开指令信号发出，开反馈信号返回，复位RS触发器。

2.2.2开指令信号发出，延时故障时间，复位RS触发器。

2.2.3驱动级发出关指令及中停指令，复位RS触发器。

2.3正常运行中，DCS在没有连锁关信号及中停信号的状态下，开反馈信号丢失，逻辑立马发出开指令。直到开反馈信号再次出现。此状态不会被延时故障时间复位。只能被开反馈与非关信号复位，避免假信号中断保护控制逻辑。

2.4一但此种异常状态，开指令信号发出，立马发出阀门故障报警信号。提示运行人员注意此阀门故障。

2.5留有接口按钮，给运行人员做故障排除切除使用，当运行人员确认现场故障被安全排除时，操作切除接口按钮，恢复阀门正常控制状态。

2.6同时引入远方就地信号，如果切就地操作时，该套连锁逻辑不参与保护动作。

2.7正常状态为关闭的电动执行机构基于上述改造思路更改为反向设置便可。

3、改造后各种误发控制信号适应情况。

3.1电动执行机构受潮，极端状态下葵花接线盒及各类型接线盒对应关指令的接线柱受潮，时通时断，这时候故障执行器往关方向动作，同时离开开到位位置，开反馈信号丢失，DCS在0.1S内监测到开反馈信号丢失，第一时间监测是否为DCS逻辑指令控制发出，检测到非DCS控制逻辑动作，同时在远方控制状态下，立马发出开指令信号，这时候就地阀门同时接收到开指令及关指令信号，阀门报故障，保持当前位置，给检修及运行人员检修故障阀门，争取了充足时间。避免了故障发生。若关接线柱受潮不严重，关指令信号时通时断，阀门会渐渐往开方向动作，保持安全方向。

3.2控制电缆短路及干扰，运行中，若接收到干扰信号，且干扰信号为关指令，多为瞬时的，由于改为了长指令信号，瞬时关指令只能让执行机构动作干扰信号维持时间，往往幅度很小，当幅度大到能令执行机构离开开到位状态时，远方控制程序会第一时间令阀门往开方向动作，同时报警提示运行人员。（电力检修人员都知道，瞬时的干扰信号短时间最难查找故障信号源及快速排出故障原因，改为长指令信号后，很好的规避了干扰信号源的干扰），若发生电缆受潮或者包入保温烧融，导致关指令信号一直发出，DCS同样会监测是否为DCS逻辑指令控制发出，检测到非DCS控制逻辑动作，同时在远方控制状态下，立马发出开指令信号。保证此故障状态下，阀门不要误关，同时考虑到电缆进水及电缆烧融都有可能使单个或多个参与阀门控制及反馈的信号都闭合。这时候引入故障状态下发出开指令到位切除信号为开到位非关的合成信号，大大提升了控制安全性。

3.3控制卡件及继电器损坏

当控制卡件及继电器损坏，关指令信号一直发出，同样动作阀门导致阀门离开开到位位置，开反馈信号丢失，DCS保护逻辑监测这一过程，检测到非DCS控制命令及在远方操作位，控制阀门开指令信号发出，阀门就地报故障，停在当前位，不会影响系统中断，故障跳闸，同时第一时间报警提醒运行人员介入。

3.4引入远方及就地信号的目的

由于执行机构很多时候要切就地进行检修工作，为保证控制指令正确性，不误发错误指令导致切回远方的时候误动作，引入远方就地判断信号，若就地非远方，切除此套保护逻辑，保障在就地检修时候，逻辑不参与动作。但为了保障安全性，切除此套逻辑也引用就地非远方的合成信号。

结语

综上所述，通过对于电动执行机构运行特性的观察分析，及自动控制方法的灵活使用，笔者提出了这一套控制保护方法供电力生产企业及相关工业企业参考，从自动化控制的角度提升了电动执行机构运行的安全性，在以往很多单纯依靠提升设备性能效果很差的情况，也有了解决办法。

参考文献：

[1]田超.电厂热控自动化系统运行的稳定性研究[J].科技风，2017，（12）：193.

[2]孟从民.电厂热控自动化系统运行的稳定性研究[J].军民两用技术与产品，2017，（12）：155.