摘要：因為很多機組都采用了DCS，使得自動化水平極大的提高了，也使得我們對它產生了依賴，所以必須保證它*。本文通過分析DCS系統存在的弱點，提出提高DCS可靠性的途徑。
　　
　　一、概述
　　
　　隨著機組DCS的改造以及新上機組全部采用DCS，機組自動化水平有了極大的提高，運行人員對自動控制系統的依賴性越來越大，如果系統中出現故障，要求安全保護必須可靠，否則，不但使設備受到損失，還會危及人身安全，而且停機少發電量的損失也會遠遠超過控制系統本身的價格，所以DCS系統必須保證長期穩定的*運行。為此，必須對現有的系統進行可靠性評估，針對存在的弱點加強維修工作，確保機組安全運行。
　　
　　二、可靠性有關指標
　　
　　2.1電子產品的失效率
　　
　　熱控設備主要由電子元器件、線路板、引線、開關等部件構成。其中線路板加工工藝、引線、電子元件工作壽命對熱控設備可靠性起主導地位，其中以電子元件工作壽命長短為zui，即失效率。
　　
　　失效率是指系統運行到t時刻后的單位時間內發生故障的系統數與時刻t時完好的系統數之比。用λ（t）表示，單位是時間的倒數1／小時。電子產品失效率λ（t）與時間t的關系如圖所示。
　　
　　該曲線分成三部分,*部分為早期失效期,這一時期內引起產品失效的主要原因是生產、安裝、調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，這一時期也稱為壽命期。電子設備一般都經過適當老化處理，可以很快渡過早失效期而過入偶然失效期，這時期可以持續很長的時間。
　　
　　第三部分為耗損失效期，這一時間內產品已經達到其壽命，失效率迅速上升，對于電子產品如電容時間長，電解質干涸，電阻老化等一個不值錢小的元件可以使一個系統失效。我們研究可靠性指產品在偶然失效期的可靠性指標。　　
　　2.2平均壽命、平均維修時間、利用率。
　　
　　一般來講產品的平均壽命是其失效率的倒數，用m表示m=1/x如果系統故障是可以修復的，則其壽命m代表平均故障間隔時間，簡稱MTBF。對可修復的系統還有一個重要的可靠性指標，即平均修復時間，簡稱MTTR。MTTR是一個統計值，儀表遠遠小于MTBF，是一段很短的時間，不同人、不同技術水平的修復同一故障所用的時間不一定一樣，所以只能通過試驗和經驗確定。
　　
　　利用率是可修復產品的一個可靠性指標，A=MTBF/（MTBF+MTTR）也就是說利用率是產品正常工作的時間占總時間的比率，為提高利用率，一方面要盡量提高產品的MTBF，另一方面要努力減小產品的MTTR。
　　
　　三、熱控系統的可靠性分析
　　
　　從熱控系統的使用情況來分，系統可簡化為串統和并統。可靠性邏輯功能圖如下：　　
　　串統中：系統中任何一個單元的失效都會導致整個系統的失效。　　
　　并統：在并統中多個單元獨立完成同一功能，只有其中一個單元能正常工作，系統就能正常工作。并統可以提高系統可靠性，理論上并聯單元越多，可靠性越高。
　　
　　注意：可靠性邏輯的串、并聯圖，不同于電路上的串、并聯關系是兩個不同的概念。假設一塊電路版上的電源回路與地之間并聯四個濾波電容，從可靠性關系上看，其中任何一個電容失效均導致短路，從而使整快電路版失效，這樣，可靠性邏輯圖應為串聯形式。
　　
　　3.1串統的可靠性分析
　　
　　DCS系統是由許多子系統構成的復雜系統，各個子系統是由許多不同功能的模塊構成，構成系統時還必須有網絡，因此在分析DCS系統的可靠性時必須從模塊、網絡的可靠性入手。
　　
　　在每個模件上，不管內部元件的物理連接如何，通常任何一個元件失效都會導致整個模塊失效，從可靠性角度上看模件是由板上所有元件和安裝點組成的串統。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，Ri（t）為相應元器件的可靠度，經過換算，該模板的MTBF可表示為：
　　
　　MTBFc=1/x=1/∑λi（2）
　　
　　經過大量試驗得到許多常用器件的λ值。而一個模板是由許多分立的器件組成，一個模板的MTBE的大小與組成它的分立元器件的數量成反比，數量越多，壽命越短。
　　
　　我們以一套簡單自動調節系統為例來分析，以高加水位為例。經過利用公式（2）計算我們大概知道以下模板和器件的λ值　　
　　經過粗略計算這套簡單的調節系統的MTBF=1.3年，一套*的系統，MTBF這樣低，叫人有些接*。理論講越簡單的設備故障越低，這里我們需要澄清一個問題，一個系統的保護裝置越多，那么保護設備的故障率就越高，是不是為了提高系統可靠性，減少保護設備套數，不是這樣。保護的作用是在設備出現故障的情況下，保護設備避免受到更大的損壞，保護功能越多設備出現故障后的損失就越小。這要求我們加強維護，科學管理。我們必須制定了關于機組DCS系統維護的有關規定，以及DCS系統工程師站管理規定，目的就是要規范我們的維護工作。　　
　　3.2并統可靠性分析
　　
　　并統可以提高系統可靠性，理論上并聯單元越多，可靠性越高。2個單元并統的:
　　
　　MTBF=∫Rc（t）dt（3）
　　
　　如果：兩個系統的λ1=λ2=λ公式（3）可以簡化
　　
　　MTBF=3/2λ
　　
　　同樣：3個單元并聯時的:
　　
　　MTBF=11/6λ
　　
　　由此可見，2個單元并聯時可以將系統MTBF提高1/2，3個單元并聯只能將系統的MTFB再提高1/3。從可靠性和經濟型考慮，采用2個單元并聯比較合適。
　　
　　四、影響DCS系統的因素
　　
　　通過以上分析，我們從中可以發現影響整套系統可靠的因素比較多。影響一個設備、一個元器件、一套系統的可靠性，除了本身的質量工藝外，外部因素也非常重要，如環境溫度、震動、濕度、電磁干擾等。下面就影響系統可靠性的各個因素，我們進行分析、確定，影響系統可靠性的關鍵因素。
　　
　　4.1內部因素
　　
　　系統內部因素指系統本身的各種缺陷，如：遠見失效，電路開路，電容短路等，有時包括元件設計的問題。
　　
　　元件是構成系統的zui小單位，也是系統可靠性分析的zui基本點和起點。每個生產廠家在制作設備時充分考慮到這一點，一般需要進行元件老化，元件的篩選，元件電器特性的選擇，帶伏負載能力等工作，才進行設備合成。同時注意工藝，等等這些問題無需我們考慮。因為，做為用戶來講只是使用，一個模件已制作好了，我們不可能改變它的內部構成，該什么樣就什么樣，所以影響系統可靠性的內部因素留給生產廠家考慮。但我們必須了解，一個設備、一套系統的偶然失效期，當我們認為這設備到了偶然失效期，就應該進行狀態檢修或狀態更換，做好預防工作，避免系統出現大的故障。偶然失效期是一個統計數據，需要我們做細致的工作進行大量的數據累計，得出適合熱控系統不同設備的偶然失效期。這個工作比較難，如果我們有可靠的數據證明系統在某個時間區域內，將達到偶然失效期，我們設備的可靠性將會有極大的提高。
　　
　　4.2外部因素
　　
　　外部因素是指系統的可靠性受許多外部環境的影響，如環境溫度、濕度，電源的波動，強烈的電磁干擾、沖擊、震動，腐蝕，線路端子連接的松緊等。
　　
　　在上面我們看到一個模塊的使用壽命可達30年，是不是使用29年后我們在購買備件，我們分析一個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、夏季機組有空調，環境溫度、濕度、沖擊、振動影響不大，但是ACM模件工作電壓是24V±5%只有±1、2V的波動值，要求比較嚴格，電源電壓波動對于電器元件壽命影響非常大，要想提高系統控制模件可靠性應該加強對24V電源的維護工作。
　　
　　4.2.2某廠滅火保護拒動造成爐膛爆燃，該現象是由于火檢板下限值自動消失，從設備本身來講EPROM的存儲器參數不會掉失，但通過測量，我們發現直流5V電源回路有交流干擾成分。這說明滅火保護拒動的根本原因是由于干擾造成的，這個干擾就是不等電位干擾。這是由于火檢板內部的地于接地網的地不是共地，雖然它們之間R的阻值很小，在受到干擾時流過R的電流很小，加在電阻R的電壓降也很小，當受到尖峰干擾后，流過R的電流變得很大，那么壓降也會很大，形成一個高電平，一般來講＞0.7V即認為高電壓，程序存儲器寫入擦除命令一般都是高電平，從火檢的原理圖看，它在程序存儲器與地之間有一個電阻，受到干擾，這個電阻上的壓降增大。雖然，我們采用了一些措施，但未從根本上解決這個問題，所以這個時期我們應重點檢查火檢表設定值，發現異常現象及時處理，同時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，同時應保證放大器至大地的電阻小于1Ω。
　　
　　4.2.3某廠DEH系統突然發生負荷只能升不能降的現象，經檢查DCS控制負荷減的繼電器故障。有許多DCS的自動調節系統、保護系統使用繼電器進行控制或隔離，由于繼電器的可靠性在所有的設備中是zui低的，數量比較大。建議：
　　
　　4.2.3.1在機組檢修中，認真檢查繼電器，發現指標下降應及時更換。
　　
　　4.2.3.2對采用開關量的自動回路，應定期更換繼電器。
　　
　　4.2.3.3對保護使用的繼電器，應根據動作的次數，定期更換。
　　
　　4.2.3.4根據保護、自動回路回路的重要性，控制回路動作頻繁程度，對采購繼電器的質量要求應有所區分，合理分配造價與系統可靠性的關系。
　　
　　4.2.4目前影響DEH安全運行的有兩個問題：
　　
　　4.2.4.1新華公司的DEH控制系統±5V、±24V電源裝置表面溫度過高（達到50℃左右）影響元件的電器特性，影響元件的的使用壽命，系統可靠性大幅度下降，電源裝置發熱主要原因是設計不合理。目前我們采用了一定的措施，用電風扇直接吹電源裝置，強制降溫，達到了預防作用。在設計上，應將二臺冗余的電源裝置分開，中間留有空隙，讓熱量散發，避免裝置臺階相互之間影響散熱。
　　
　　4.2.4.2調速汽門震動大
　　
　　調速汽門的伺服閥，反饋LVOT都安裝在調速汽門上，長時間高頻震動造成線路磨損短路，端子排螺絲松接觸不好等現象發生，這些現象造成輕則閥位無指示，調速汽門關閉減負荷，重則停機。我們針對設備所處實際情況，采取一些措施，比如在接線盒內加海綿減緩震動對線路的磨損，一周緊一次螺絲。
　　
　　影響DCS系統可靠性的因素，有內部和外部因素，內部因素主要是生產長家考慮的，但我們必須掌握偶然失效起這個概念，外部因素是我們檢修維護人員所解決的。一套系統的組成是比較復雜的，我們應認真分析影響系統可靠性的因素，抓住重點，解決重點，這是提高系統可靠性的重要途徑。不同的條件下，相同設備、相同系統影響其可靠性的重要因素也不會是一致的，這需要我們認真分析，區別對待。
　　
　　五、提高系統可靠性的途徑
　　
　　在上面論述中實際已經提出了一種解決系統可靠性的途徑，如何查處影響系統可靠性的因素，進行控制，另一個是提高平均修復時間MTTR。要提高平均修復MTTR有二種方面。
　　
　　5.1檢修人員提高對系統的熟悉程度
　　
　　對于用戶來講，如果對系統所采用的技術比較熟悉，則使用、維護時就不易出現誤解，不易導致出現誤操作，從而提高系統的可靠性。這一點實際是對我們技術水平的要求。機組DCS的改造后，熱控設備技術有了質的飛躍，通過一段時間的學習，我們對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一步提高我們對DCS的熟悉程度，對提高DCS可靠性有很重要的意義。
　　
　　5.2備件
　　
　　在上面論述中我們強調的是盡量防止系統出故障，無論我們采取多少措施保證系統*是不可能也不現實的。本著事實求是出發，我們應該承認系統有發生故障的可能。一旦發生故障，我們應該在zui短時間里消除故障，保證系統安全可靠運行。消除故障，首先我們的人員應該具備相應的技術水平，能查找出故障點、查出故障原因，同時我們的人員具備修理能力。就DCS系統來講，很多設備修復很困難，除非有檢測系統，從這點看要求我們有相應的備品、備件。
　　
　　六、結束語
　　
　　通過對DCS可靠性分析，有許多的具體工作需要做。只要認真分析出影響系統可靠性的重要因素，制定相應的預防措施，那對提高設備可靠性有極大的幫助。