1　計算機監(jiān)測系統(tǒng)在水泥廠余熱發(fā)電運行維護中的作用

　　我廠采用的這套集運行和開發(fā)為一體的計算機監(jiān)測系統(tǒng)是當前我國新、老發(fā)電機組采用的通用型數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)方便地將大面積的、分散的控制臺(盤)式的監(jiān)視變?yōu)榧械腃RT監(jiān)視，具備了巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、越限報警、開關(guān)量變態(tài)處理、事故追憶、相關(guān)參數(shù)畫面顯示及報表和故障信息打印等功能，所以在發(fā)電機組啟動、恢復(fù)、運行、事故原因查找及人工抄表帶來的人為誤差等方面，發(fā)揮了很好的作用，大大減輕了運行操作人員的負擔(dān)，保證了發(fā)電運行的正常進行。

2　影響計算機監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮作用的主要障礙

　　由于國內(nèi)一些單位競相開發(fā)和研制，在整體設(shè)計中，還有許多不足之處，使目前有的系統(tǒng)還未達到常規(guī)儀表那種應(yīng)用自如的程度，不能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。通過我廠發(fā)電運行過程中暴露的問題和同兄弟單位交流的情況來看，主要表現(xiàn)如下：

2.1　“死機”現(xiàn)象頻繁

　　計算機監(jiān)測系統(tǒng)運行中的“死機”是目前應(yīng)用中常常碰到的一個難以解決的問題，偶發(fā)性“死機”是非固定性故障?！八罊C”后重新啟動又能運行如故。“死機”原因大致歸納如下：

2.1.1　主機系統(tǒng)故障

　　目前國內(nèi)應(yīng)用的監(jiān)測系統(tǒng)多為二級體系結(jié)構(gòu)，國內(nèi)監(jiān)測上位機多為帶磁盤系統(tǒng)的通用計算機。實踐證明磁盤驅(qū)動器的故障率最高，對工作環(huán)境(如防塵、溫度等)要求高，并需特殊的維護，有些單位設(shè)計、開發(fā)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)依賴于上位機。若上位機自身的可靠性差，出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致整個監(jiān)測系統(tǒng)處于停滯狀態(tài)。

2.1.2　前置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(I/O子系統(tǒng))故障

　　I/O過程通道子系統(tǒng)是監(jiān)測計算機系統(tǒng)的重要組成部分。對它的設(shè)計有很高的技術(shù)性。影響其工作可靠性的因素是多方面的，如模板設(shè)計技術(shù)、抗共模干擾技術(shù)等，均可影響系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和測量精確度。

2.1.3　偶發(fā)性干擾

　　有些現(xiàn)場干擾脈沖源可達千伏以上，致使計算機系統(tǒng)誤動作，程序“飛掉”造成“死機”。重者造成掃描模塊損壞。

2.1.4　程序設(shè)計缺陷

　　設(shè)計上有缺陷的程序，可以較長時間的運行，一般不易發(fā)現(xiàn)。但在某種條件下，程序條件“相撞”使程序飛到不應(yīng)去的地址單元或者根本不知去向。但重新啟動后又能正常運行。由于“相撞”機遇很小，難以查找或難以在軟件上清除。

2.2　設(shè)計方案上的錯誤

　　我廠二線1.2萬kW余熱發(fā)電系統(tǒng)僅采用一套計算機監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測。從連續(xù)生產(chǎn)運行的需要，必須定期對二線水泥生產(chǎn)線的設(shè)備和余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備進行輪換停機檢修。目前這一套二線共用的計算機監(jiān)測系統(tǒng)就始終不能停機檢修。長期運行，必然使故障率上升，一旦該系統(tǒng)損壞，二線發(fā)電和水泥生產(chǎn)將不同程度地受到影響。增加一套監(jiān)控系統(tǒng)的分線改造工作必然給發(fā)電及生產(chǎn)帶來不必要的損失。

2.3　計算機監(jiān)測系統(tǒng)不能與發(fā)電機組同步投入運行

　　發(fā)電和水泥工藝流程設(shè)計的暢通是過程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的重要保證。由于三者結(jié)合不好，加上有的開發(fā)單位技術(shù)人員在設(shè)計、安裝、調(diào)試和投運的過程中經(jīng)驗不足，往往造成系統(tǒng)裝置運到現(xiàn)場邊投運邊改進設(shè)計和進行調(diào)試工作，延長了系統(tǒng)在現(xiàn)場恢復(fù)與投運時間，致使系統(tǒng)與機組不能同步投入運行。加上現(xiàn)場安裝、調(diào)試期間，環(huán)境不良，也給系統(tǒng)增加了運行故障的隱患。

2.4　灰塵對機柜中設(shè)備和模塊的影響

　　從地下電纜安裝架上直接進入機控室地面開孔處的大量信號電纜，由于是直接進入系統(tǒng)機柜連接在端子板上，在開孔處封填措施不得力，使地下灰塵在機柜中形成通道，直接侵入機柜內(nèi)的設(shè)備和模板，成為系統(tǒng)故障的隱患。

　　由于諸如以上問題的存在，嚴重影響了計算機監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用和作用的發(fā)揮，影響了人們對它的信任度。因此，如何提高監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和可用性，是當前從事研究開發(fā)工作的技術(shù)人員的重要研究課題，也是用戶選型要關(guān)心的問題。

3　提高監(jiān)測系統(tǒng)可靠性的技術(shù)措施

3.1　對現(xiàn)場安裝、設(shè)計與施工提出詳細具體的要求

　　對工程設(shè)計人員來講，國內(nèi)關(guān)于合理利用水泥窯煅燒余熱發(fā)電的項目還屬新技術(shù)，在項目中應(yīng)用了國產(chǎn)計算機監(jiān)測系統(tǒng)，并使之完善應(yīng)用，確實要下一番功夫進行研究探討。同時也由于當前監(jiān)測系統(tǒng)尚未規(guī)范化，每個應(yīng)用系統(tǒng)各有些特殊要求。因此，在項目設(shè)計初期，設(shè)計人員必須會同熱控設(shè)計和水泥工藝設(shè)計人員一道對監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計、安裝等提出詳細具體的要求。

3.1.1　關(guān)于信號電纜的屏蔽與敷設(shè)

　　信號電纜的敷設(shè)對數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的測量精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性均有重要影響。應(yīng)按架空分層的原則進行敷設(shè)，動力電纜敷設(shè)于最上層，依次下來是電氣控制、熱控控制，最底層為儀表信號電纜。電力電纜與信號電纜間應(yīng)保證有30cm以上距離。最好用隔板隔離，而且避免平行走線。對模擬信號，特別是毫伏級低電平信號應(yīng)采用帶絕緣層的屏蔽雙絞線。所有信號線的屏蔽層采用一點接地方案。為了節(jié)省投資，開關(guān)量信號可采用KVV控制電纜雙絞線敷設(shè)。

3.1.2　機控室信號電纜的引入

　　大量的數(shù)據(jù)采集信號電纜，從地下電纜安裝架上通過地面開孔處進入機控室連接到系統(tǒng)中間端子柜上。要求地面開孔處距離中間端子柜約2～3m。這樣由地面開孔進入的灰塵不致于在中間端子柜中直接形成風(fēng)道。2～3m的地上通道不僅可以緩沖地下灰塵的侵入，又可使數(shù)采系統(tǒng)有散熱通風(fēng)的空間。地面開孔處要求采用阻燃封填措施，中間端子柜下部要采用濾塵網(wǎng)措施，使機柜內(nèi)保持良好的清潔度。

3.1.3　信號分類與連線要求

　　發(fā)電廠信號源可分為模擬量與開關(guān)量兩大類。模擬量輸入信號包括熱電偶信號、熱電阻信號、電氣信號及變送器信號等。開關(guān)量信號包括中斷開關(guān)量、一般開關(guān)量和脈沖量等。

　　(1)熱電偶信號

　　對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，接地式屏蔽熱電偶是最佳信號輸入方式。不接地的浮動熱電偶應(yīng)將其屏蔽層接地，并選擇合適地點將熱電偶負端接地。這樣使共模信號電流流到屏蔽層內(nèi)，從而抑制噪聲的產(chǎn)生。在與模擬表共存的系統(tǒng)里，熱電偶應(yīng)采用雙支型，使數(shù)據(jù)采集和模擬儀表用的熱電偶信號分設(shè)?？刹捎镁偷乩涠讼溲a償方式，冷端箱至熱電偶間用補償導(dǎo)線連接。冷端箱至計算機用帶絕緣層的屏蔽雙絞線。采用測試安裝于冷端箱內(nèi)熱敏元件，再經(jīng)計算機補償?shù)礁鼽c的方法進行冷端補償。冷端箱體采用導(dǎo)熱絕緣材料，箱體內(nèi)導(dǎo)熱，使溫度分布均勻。箱體外絕緣性要好。

　　(2)熱電阻(RTD)信號

　　RTD直接電阻信號，要求雙支型，與模擬儀表分設(shè)，信號傳輸線為三線制。

　　(3)變送器信號

　　對于Ⅱ型表和Ⅲ型表輸出的電流信號，一般可與模擬表合用，但對二線制1151GP壓力變送器，在不設(shè)電源分配器的情況下，必須使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的取樣電阻串聯(lián)于公用電源的負端。

　　(4)開關(guān)量信號

　　為隔離現(xiàn)場和避免強電控制回路因檢修或誤操作引入計算機系統(tǒng)，開關(guān)量信號可設(shè)中間繼電器進行隔離。

3.1.4　關(guān)于地線

　　監(jiān)測裝置的接地系統(tǒng)是抑制噪聲，防止干擾，使系統(tǒng)安全可靠工作的重要保證。要求設(shè)置專用地線網(wǎng)，其接地電阻不超過2Ω。

3.1.5　供電系統(tǒng)

　　計算機監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)使用不間斷的，不受其它影響的獨立的供電系統(tǒng)。即選用有高頻濾波、穩(wěn)壓、隔離、無觸點切換等措施的不間斷電源UPS，以確保在事故發(fā)生瞬時仍能有效地監(jiān)控。

3.2　數(shù)據(jù)采集通道裝置設(shè)計與安裝的可靠性技術(shù)措施

3.2.1　關(guān)于功能模塊的自診斷

　　測量、掃描功能模塊要選擇對因地電位的不同引起的共模干擾和對工頻串模干擾有一定范圍的抑制功能的產(chǎn)品。一般功能模塊的實時在線診斷最簡單易行的方法是進行在線的讀、寫操作檢驗，定時的訪問診斷。對A/D轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)應(yīng)能實時跟蹤，當診斷出其工作不正常時，能及時地向處理機匯報并報告故障源。

3.2.2　數(shù)據(jù)采集通道系統(tǒng)的自診斷和自恢復(fù)

　　為解決和克服偶發(fā)性“死機”現(xiàn)象，僅有一般的“看門狗”是不夠的，還應(yīng)有硬件的系統(tǒng)診斷與自恢復(fù)功能，即建立程序運行監(jiān)視程序。在線診斷出運行程序“死鎖”或“飛掉”時，無論系統(tǒng)處于什么狀態(tài)，都能自動重新啟動程序運行。同時給出“死機”的故障指示和報警。若短時間內(nèi)累計“死機”次數(shù)較多，則易引起維修人員注意，及時排除故障源。

3.2.3　模擬量輸入信號預(yù)處理與信號互連技術(shù)

　　工業(yè)現(xiàn)場通常都存在由于強磁場機械的開閉，因信號傳輸中靠近動力電纜受到的干擾，不希望出現(xiàn)的熱電偶效應(yīng)，大地電位差等原因造成的噪聲干擾源。系統(tǒng)設(shè)計者必須采取信號預(yù)處理措施和采用合理的信號連接技術(shù)將噪聲限制到容許的范圍內(nèi)，以使數(shù)據(jù)采集處理裝置能適應(yīng)各種工藝環(huán)境。

　　(1)信號濾波

　　通常采用在模擬量輸入通道的輸入端加RC低通濾波器可以取得很好的效果。但要注意濾波常數(shù)太大，將影響系統(tǒng)對實際過程變化的響應(yīng)，限制了單個通道速率的提高。

　　(2)過壓保護

　　在濾波器的輸入端加上過壓保護線路，可防止維修人員因誤動作串入高壓而損壞元器件。

　　(3)斷偶檢查

　　模擬量輸入信號，特別是熱電偶信號應(yīng)具有斷線檢查功能，以防采集處理非信號源信號，同時也為排除故障信號源提供方便。

　　(4)信號連接技術(shù)

　　模擬量輸入信號種類及數(shù)量繁多，現(xiàn)場輸入信號情況各不相同。必須有一套信號連接技術(shù)以適應(yīng)各種工況場合。

　　單端輸入方式：對于那些相距數(shù)據(jù)采集裝置較近;信號源分布比較集中且只能引出一根信號線和一根公共地線;或者每個信號源可引出二根信號線的場合，都可采用單端輸入方案。此方案可以節(jié)省采樣通道設(shè)備。但信號傳輸線不宜太長，否則串模干擾將使測量精度受影響。

　　差動輸入方式：差動輸入為二級切換方式，可提高共模抑制能力和測量精度。但采樣開關(guān)設(shè)備比單端多一倍。

　　偽差動輸入方式：該方式較好地克服了單端輸入的缺點，兼有差動輸入的優(yōu)點。適用于共模電壓不太大，信號源至少可引出二根公共地線或二根信號源的場合。

　　三線采樣方式：對于信號源分散、不能共地、信號源之間的地電位差大的場合需考慮三線切換方式。信號地線的切換，切換了信號源地之間的通路，使共模電壓僅與采樣開關(guān)的擊穿電壓有關(guān)。采樣開關(guān)一般采用干簧繼電器，共模電壓可達幾十伏以上，但受繼電器動作速度影響，采樣速度一般在100點/s以下。

　　全隔離方式：在信號源間共模干擾極強的場合，應(yīng)采取信號源間及與計算機間都進行隔離的方案，一般用變壓器作隔離元件，工藝較復(fù)雜，費用高。

3.2.4　裝置內(nèi)部的地線

　　裝置內(nèi)部應(yīng)設(shè)置兩塊浮置地線板：計算機邏輯地和計算機保護地。前者內(nèi)聯(lián)數(shù)據(jù)采集裝置的邏輯電源地，外聯(lián)專用接地網(wǎng)。后者為設(shè)備屏蔽保護，外聯(lián)廠房地。