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　　劉曉林 （1967-）：福建永定人，畢業于福州大學電力系統及其自動化專業，現任福建省龍巖發電有限責任公司檢修部副經理兼熱控專業工程師，從事火力發電廠熱控自動化檢修維護工作。

　　摘要：總結了135MW機組運行中出現的一例較特殊的Symphony系統故障，該故障具有較大的隱蔽性，查找解決較困難，本篇結合具體的故障特點，從現象的查找、分析、處理過程等各個環節進行了詳細的描述、提出了應采取的預防措施和故障發生后處理前的運行檢修技術措施。

　　關鍵詞：Symphony系統；故障；運行檢修

　　Abstract: This article summaries a special malfunction of the Symphony system during the running of 135MW machine unit in ABB company. This kind of malfunction has great latency and is difficult to deal with. In this paper, based on the characteristic of this problem, we give a detail description of how to detect, analyze and process the problem, and propose the precautions, detection and repair techniques.

　　Key words: Symphony system; Fault; examine and repair

    1．前言

　　龍巖發電有限公司1號、2號汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司引進美國西屋公司技術生產的N135-12.24/535/535型超高壓中間再熱雙缸（高中壓合缸，低壓缸）雙排汽，單軸，凝汽式汽輪發電機組，液壓系統采用了哈爾濱汽輪機控制工程有限公司成套的高壓抗燃油EH裝置，配置的高壓抗燃油型數字電液調節系統（簡稱DEH）均為ABB北京貝利控制有限公司的Symphony系統，自2004年投產發電。本文介紹了該控制系統于今年發生的一次故障分析和處理，同時對故障解決前的運行檢修技術措施提出了看法，由于該故障具有較大的隱蔽性，查找解決較困難，該篇幅詳細介紹故障分析和處理過程，以資同行。

    2．故障現象和處理過程

　　二號機組DEH系統分別于2008年5月31日0點20分，2008年6月3日2點00分和2008年06月04日22點03分出現故障，現象和處理過程如下：

　　2008年05月31日，0:20，#2機DEH操作界面死機，操作員站無法操作，目標值、給定值無法設定，功率及畫面數值顯示粉紅色，高中壓調門調節時好時壞，檢查#2機組DEH控制柜內各模件狀態，發現M5：主控制器（IMMFP12）處于故障狀態，模件狀態燈和2、5、6三狀態指示燈為紅色（地址或總線故障），M6：主控制器7、8狀態指示燈為紅色，系統其他模件檢查測試工作正常。其后操作員站一直間斷出現系統無法操作現象。判斷為M5：故障主控制器未完全停止工作，系統故障間斷出現時檢測數據已保位至使系統無法操作和正常顯示。同時在工程師站發現通訊檢測中DEH網絡通訊接口單元和各主控制器通訊處于不停的跳變，M6：主控制器狀態無法檢測。5:45，DEH工程師站通訊巡檢中斷，檢查DEH控制柜內模件，增加了至工程師站的通訊模件IMCPM02 IMFI90模件狀態燈變為紅色。9:25，2號機組負荷降至50MW，首先對IMCPM02 IMFI90模件進行復位，工程師站通訊巡檢恢復正常后，將故障的M5：主控制器復位切換至備用M6：控制器，檢查工程師站的通訊檢測，網絡通訊接口單元和各主控制器通訊仍處于不停的跳變，于是再對網絡通訊主（INNPM12）、子（INNIS21）模件由運行模件復位切換至備用冗余模件運行后，操作員站所有數據恢復為綠色，工程師站巡檢網絡通訊接口單元和各主控制器通訊不再跳動，系統操作恢復正常。11：50，機組開始升負荷。但工程師站通訊檢測兩個主/備通訊接口單元均為備用冗余接口單元，M3：，M4：，M5：，M6：，M7：主控制器和工程師站通訊模件通訊檢測正常。

Address       Type      Revision       Mode        Role          Status
  1,1,0        NPM01        F2          Execute     Backup(正常時：Primary)  
  1,1,1        NPM01        F2          Execute     Backup
  1,1,3        MFP02        G8          Execute     Primary
  1,1,4        MFP02        G8          Execute     Backup     FTXCHK
  1,1,5        MFP02        G8          Execute     Primary
  1,1,6        MFP02        G8          Execute     Backup     FTXCHK
  1,1,7        MFP02        G8          Execute     Primary
  ……
  1,1,13      CPM02        A1          Execute     Unknown

　　2008年06月03日2:00，#2機DEH畫面再次出現死機無法操作現象，1分鐘后恢復，隨后時斷時續地頻繁出現。3:43，#2機負荷從90MW突降至40MW后繼續下降到最低至0.17MW，#2機DEH畫面為粉紅色數據，畫面無法操作，前后無任何異常報警，約2分鐘后DEH恢復，功控跳為閥控，此后DEH操作畫面時斷時續，利用有效間隙，機側隨爐參數升負荷。 隨后逐漸根據DEH情況將#2機負荷升至30MW保持穩定，4:25 負荷再次出現突降至1.05MW，在此期間DEH網絡通訊始終時斷時續，檢查后發現備用冗余的DEH通信子模件INNIS21（01-03-11）A組LED錯誤代碼為1~8燈全紅亮，B組LED處于全熄滅狀態，各主控制器和其它模件工作正常。5:00，對故障的備用冗余通訊子模件INNIS21（01-03-11）復位后，依次對運行的DEH網絡處理模件INNPM12和網絡接口子模件INNIS21進行復位切換，工作模件切換為備用冗余模件運行，系統操作恢復正常。但工程師站通訊檢測兩個主/備通訊接口單元均為備用冗余接口單元，M3：，M4：，M5：，M6：，M7：主控制器通訊巡檢正常。

Address       Type        Revision        Mode        Role        Status
  1,1,0        NPM01          F2           Execute     Backup(正常時：Primary)  
  1,1,1        NPM01          F2           Execute     Backup

　　2008年06月04日22:03，#2機DEH操作員站畫面再次出現死機，數據呈現粉紅色，操作員站無法操作。熱控人員到2號電子間DEH模件柜，將備用冗余的處理模件INNPM12重新啟動后（即按模件復位鍵兩次），恢復正常。2008年06月12日，00:05，#2機DEH操作員站畫面兩次出現死機，數據呈現粉紅色，操作員站無法操作。00:40再次出現。01:03，熱控人員到2號電子間DEH模件柜，先將備用冗余的子模件INNIS21復位后，再復位備用冗余的處理模件INNPM12，操作員站操作和數據信息顯示恢復正常。

    3．故障分析與對策

　　DEH系統M5、M6主控，主要功能是負荷的控制調節。05月31日，將故障的M5：主控制器復位切換至備用M6:控制器后，其后一直處于運行正常狀態。INNPM12是過程控制單元（PCU）（IMMFP12）與INFI90網絡之間的通訊模件。它與INNIS21通訊子模件一起組成了過程控制單元的網絡通訊接口單元。INNIS21是INFI90系統所有通訊模件的智能前端，所有通訊模件在與網絡進行能訊時都要經過INNIS21子模件，它是連接網絡和INFI90通訊模件的模件。通訊接口單元故障正常情況下，檢測數據保位，操作畫面不能操作，一般不會造成負荷的突升突降和調門的突開突關。分析如下：

    （1）操作員站無法操作，目標值、給定值無法設定，功率及畫面數據信息顯示為粉紅色，各主控制器運行與備用冗余模件狀態顯示正常（模件狀態指示燈呈綠色，運行主控制器（IMMFP12）第7、8狀態指示燈亮；備用冗余主控制器（IMMFP12）第8狀態指示燈亮）。操作畫面時斷時續，正常時，畫面數據恢復顯示綠色，同時可進行給定、目標設定等操作；不正常時，畫面數據呈粉紅色，無法進行一切操作。可能原因在于兩對通訊接口單元一主一備模件存在故障，過程控制單元無法正常與操作員站建立通訊聯結所致。北京ABB貝利控制有限公司分析認為，這是出現上述現象的直接原因。兩對通訊接口單元模件INNPM12和INNIS21運行以來INNPM12接口芯片和模件版本未曾進行升級過，而接口芯片是通訊的核心，為上下建立聯結和通訊有一定的影響。但也不排除兩塊INNPM12模件本身存在故障互為影響，在重啟冗余備用模件或切換運行模件后可恢復通訊正常的可能。

    （2）06月03日， #2機DEH畫面再次出現死機無法操作現象，在時斷時續地頻繁出現后，出現負荷從90MW突降至40MW后繼續下降，最低至0.17MW；其后再次出現從30MW負荷突降至1.05MW的現象。北京ABB貝利控制有限公司分析認為，出現這種現象的可能原因有以下幾種：①運行工況不穩定，運行人員進行了負荷的頻繁調整，在剛設定輸入完目標值等操作瞬間，通訊中斷；此時工況還在繼續變化，因操作員站數值呈粉紅色，無變化，運行人員無法判斷變化情況；爾后通訊突然恢復正常，剛剛的操作輸入發生作用，而與通訊恢復時的工況參數又有較大的差異，于是出現控制調節突變的現象。此條運行人員確認之前無任何操作。可排除。②DEH供電電源波動或者電源監測板誤報故障造成主控制器（PCU）初始化，調門關閉現象。對電源箱（PNP-HA-RPS-CH100000 DIV2.0）的兩路輸入電源進行監測無波動現象，檢查電源接地和機柜接地符合廠家技術要求。檢測模件供電電源：+5（+5.09V）；MCOM(-0.002V)；+15V(+15.27V)；-15V(-15.32V)；電源監測板電源PFI(+5.09V)；狀態燈STATUS(0.007V)；I/OCOM(-0.009V)；+24V(+25.61V)。正常，符合供電要求。此條也被排除。③兩對通訊接口單元模件INNPM12和INNIS21故障，主控制器（IMMFP12）與其的通訊信息無法及時建立，使得大量的通訊信息停留在接口芯片而無法送出，影響了控制器的控制功能。此種原因成為可能。

　　綜述，從故障發生過程來看，本次DEH系統故障分為兩種：

　　故障一：2008年5月31日0:20#2機DEH盤界面死機，#2機組DEH系統無法操作。當時，在電子間DEH控制柜檢查情況是M5:M6冗余主控單元中的M5主控故障，2、5、6顯示燈紅色（代碼0 0 1 1 0 0 1 0）表示地址或總線錯誤，需要復位MFP12主控單元。M6主控單元7、8狀態指示燈為紅色，系統其他模件檢查測試工作正常。而該系統原先是M5為主運行，M6為備冗余。M5故障時，系統已自動切換到M6主控運行，但M5故障主控未完全停止工作，M6也未完全接替M5主控所有工作任務，通過工程師站檢查M5、M6主控狀態無法檢測不正常，兩主控均為備用狀態，系統處于僵持保值狀態，導致操作員站顯示狀態異常，操作任務不接受也不處理。直到6月1日9:25，做好安全措施后將M5主控復位清空任務后，M6主控才完成交替任務，真正轉為主運行，M5主控復位后自動轉為備冗余，系統恢復正常工作。

　　這種故障情況，在#1~#4機組DEH系統中均出現過，之前咨詢ABB廠家意見是如果系統運行正常，機組運行中建議不作處理，防止系統發生意外停機故障。綜合ABB公司分析意見，發生這種故障可能原因有系統接插件上有灰塵、系統電源不穩定、系統受到意外干擾等。故障發生后，ABB公司提出對系統網絡有關卡件的接口芯片進行免費升級，說明此故障與卡件芯片工作不穩定也存在相關性。四臺機組系統卡件通訊接口芯片全部升級完成后，系統的安全可靠性得到了提高。

　　故障二：2008年6月3日2：00，#2機DEH畫面出現死機現象，1分鐘后恢復，隨后時斷時續地頻繁出現。6月3日~6月11日之間出現的故障均屬同一情況。每次發生故障，操作員站過程參數等顯示粉紅色，表明操作站已與系統離線，顯示參數為壞值狀態。

　　故障發生時，電子間DEH控制柜檢查情況并不完全一樣，有時是雙冗余環路主通訊接口NPM12報故障，正在運行的DEH通信子模件INNIS21（01-03-11）A組LED錯誤代碼為1~8燈全紅亮，B組LED處于全熄滅狀態，LED狀態固定紅色，表明NPM模件檢測到有硬件故障或模件組態有錯誤，之前系統運行正常，說明模件組態不存在錯誤，可以肯定系統有硬件存在故障。但有時檢查雙冗余環路接口模件狀態并無異常，操作員站過程參數也顯示粉紅色。同時在工程師站發現通訊檢測中DEH網絡通訊接口單元和各主控制器通訊處于不停的跳變。有時檢查發現工程師站也會自動離線，工程師站接口模件CPM02自動報故障，LED狀態固定紅色。這幾種現象的處理方法都是先將處于備用狀態的NPM12模件復位重新啟動，或者對網絡通訊主、子模件進行復位切換后，操作員站便恢復正常工作狀態，重新復位啟動CPM02模件后，工程師站也恢復正常工作狀態，但引發故障的本因并未排除。

　　由于此系統故障屬于隱性故障，時好時壞，無法明確判斷故障點，只能采取逐步排除方法排查。根據ABB公司技術人員意見，從系統供電電源、工程師站接口模件、系統接地、環形網絡等方面逐一排除，最后故障點基本確定為雙冗余的NIS21網絡接口子模件和NPM12網絡處理子模件共四塊卡件上（NIS21和NPM12是成對冗余的）。

　　該司DEH系統使用的Symphony系統通信網絡分為過程管理層（控制網絡，環形結構，使用了高效、安全的存儲轉發協議）、控制數據層（控制總線，總線結構，使用簡捷、快速的自由競爭協議）和過程I/O數據層（擴展總線，并行結構，受智能模件控制）共三層網絡結構。操作站處于過程管理層，它通過環形控制網絡向處于控制數據層的主控單元發送或請求數據，而環形控制網絡與控制數據層數據交換是通過雙冗余的NIS21網絡接口子模件和NPM12網絡處理子模件來實現的。

　　單從系統網絡結構而言，過程管理層通訊網絡故障一般是不會導致系統發生突降負荷等異常的，主控單元仍然能夠完成原有操作任務，只是操作站無法監視系統狀態參數和進行控制操作而已。分析6月3日發生的負荷突降現象只有兩種可能：一是在故障期間，操作站向控制數據層的主控單元發送了操作指令，如修改目標負荷等，或者說發送操作指令期間系統出現了故障，系統部分數據是壞值而部分數據又還是真值，因此在故障消除系統恢復正常工作后，運算處理并執行了錯誤的指令。二是處于控制總線接口側的NPM12網絡處理子模件出現故障后，使過程管理層和控制數據層之間交換的數據出現混亂，影響了控制總線上正常的數據傳輸，進而影響了控制總線上各主控單元之間交換的數據，導致系統運算錯誤，發出調門關閉指令信號。

　　6月22日ABB公司技術人員來公司更換了NPM12和NIS21各兩塊卡件，并升級系統有關卡件的接口芯片后，#2機組重新啟動后未再次出現該現象，故障點排除。

    4．避免故障的措施

    （1）加強系統維護檢修工作，定期對系統卡件、機籠進行清灰清潔，定期檢測系統各供電電源以及系統接地情況是否符合規范要求。

    （2）加強控制系統的巡檢工作，特別要加強各I/O控制站主、從DPU運行狀態燈的檢查；認真做好A/B主控單元運行中的自動切換記錄；發現錯誤提示信息、DPU切換情況以及系統運行異常情況時，及時匯報分析并采取有效的防范措施。

    （3）嚴格執行系統定期切換試驗制度，確保冗余配置模件無擾切換試驗合格，機組啟動前系統必須全面檢查正常。

    （4）加強控制系統的安全管理工作，儲備必須的備品配件，定期做好系統程序的備份工作和軟、硬件的升級工作。