劉曉林 （1967-）：福建永定人，畢業(yè)于福州大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，現(xiàn)任福建省龍巖發(fā)電有限責(zé)任公司檢修部副經(jīng)理兼熱控專業(yè)工程師，從事火力發(fā)電廠熱控自動化檢修維護(hù)工作。

　　摘要：總結(jié)了135MW機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的一例較特殊的Symphony系統(tǒng)故障，該故障具有較大的隱蔽性，查找解決較困難，本篇結(jié)合具體的故障特點(diǎn)，從現(xiàn)象的查找、分析、處理過程等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的描述、提出了應(yīng)采取的預(yù)防措施和故障發(fā)生后處理前的運(yùn)行檢修技術(shù)措施。

　　關(guān)鍵詞：Symphony系統(tǒng)；故障；運(yùn)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(fā)電有限公司1號、2號汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司引進(jìn)美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)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(fā)電機(jī)組，液壓系統(tǒng)采用了哈爾濱汽輪機(jī)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(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（簡稱DEH）均為ABB北京貝利控制有限公司的Symphony系統(tǒng)，自2004年投產(chǎn)發(fā)電。本文介紹了該控制系統(tǒng)于今年發(fā)生的一次故障分析和處理，同時對故障解決前的運(yùn)行檢修技術(shù)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(xì)介紹故障分析和處理過程，以資同行。

    2．故障現(xiàn)象和處理過程

　　二號機(jī)組DEH系統(tǒng)分別于2008年5月31日0點(diǎn)20分，2008年6月3日2點(diǎn)00分和2008年06月04日22點(diǎn)03分出現(xiàn)故障，現(xiàn)象和處理過程如下：

　　2008年05月31日，0:20，#2機(jī)DEH操作界面死機(jī)，操作員站無法操作，目標(biāo)值、給定值無法設(shè)定，功率及畫面數(shù)值顯示粉紅色，高中壓調(diào)門調(diào)節(jié)時好時壞，檢查#2機(jī)組DEH控制柜內(nèi)各模件狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)M5：主控制器（IMMFP12）處于故障狀態(tài)，模件狀態(tài)燈和2、5、6三狀態(tài)指示燈為紅色（地址或總線故障），M6：主控制器7、8狀態(tài)指示燈為紅色，系統(tǒng)其他模件檢查測試工作正常。其后操作員站一直間斷出現(xiàn)系統(tǒng)無法操作現(xiàn)象。判斷為M5：故障主控制器未完全停止工作，系統(tǒng)故障間斷出現(xiàn)時檢測數(shù)據(jù)已保位至使系統(tǒng)無法操作和正常顯示。同時在工程師站發(fā)現(xiàn)通訊檢測中DEH網(wǎng)絡(luò)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(tài)無法檢測。5:45，DEH工程師站通訊巡檢中斷，檢查DEH控制柜內(nèi)模件，增加了至工程師站的通訊模件IMCPM02 IMFI90模件狀態(tài)燈變?yōu)榧t色。9:25，2號機(jī)組負(fù)荷降至50MW，首先對IMCPM02 IMFI90模件進(jìn)行復(fù)位，工程師站通訊巡檢恢復(fù)正常后，將故障的M5：主控制器復(fù)位切換至備用M6：控制器，檢查工程師站的通訊檢測，網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)通訊主（INNPM12）、子（INNIS21）模件由運(yùn)行模件復(fù)位切換至備用冗余模件運(yùn)行后，操作員站所有數(shù)據(jù)恢復(fù)為綠色，工程師站巡檢網(wǎng)絡(luò)通訊接口單元和各主控制器通訊不再跳動，系統(tǒng)操作恢復(fù)正常。11：50，機(jī)組開始升負(fù)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(jī)DEH畫面再次出現(xiàn)死機(jī)無法操作現(xiàn)象，1分鐘后恢復(fù)，隨后時斷時續(xù)地頻繁出現(xiàn)。3:43，#2機(jī)負(fù)荷從90MW突降至40MW后繼續(xù)下降到最低至0.17MW，#2機(jī)DEH畫面為粉紅色數(shù)據(jù)，畫面無法操作，前后無任何異常報警，約2分鐘后DEH恢復(fù)，功控跳為閥控，此后DEH操作畫面時斷時續(xù)，利用有效間隙，機(jī)側(cè)隨爐參數(shù)升負(fù)荷。 隨后逐漸根據(jù)DEH情況將#2機(jī)負(fù)荷升至30MW保持穩(wěn)定，4:25 負(fù)荷再次出現(xiàn)突降至1.05MW，在此期間DEH網(wǎng)絡(luò)通訊始終時斷時續(xù)，檢查后發(fā)現(xiàn)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(tài)，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(fù)位后，依次對運(yùn)行的DEH網(wǎng)絡(luò)處理模件INNPM12和網(wǎng)絡(luò)接口子模件INNIS21進(jìn)行復(fù)位切換，工作模件切換為備用冗余模件運(yùn)行，系統(tǒng)操作恢復(fù)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(jī)DEH操作員站畫面再次出現(xiàn)死機(jī)，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)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(fù)位鍵兩次），恢復(fù)正常。2008年06月12日，00:05，#2機(jī)DEH操作員站畫面兩次出現(xiàn)死機(jī)，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)粉紅色，操作員站無法操作。00:40再次出現(xiàn)。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(fù)位后，再復(fù)位備用冗余的處理模件INNPM12，操作員站操作和數(shù)據(jù)信息顯示恢復(fù)正常。

    3．故障分析與對策

　　DEH系統(tǒng)M5、M6主控，主要功能是負(fù)荷的控制調(diào)節(jié)。05月31日，將故障的M5：主控制器復(fù)位切換至備用M6:控制器后，其后一直處于運(yùn)行正常狀態(tài)。INNPM12是過程控制單元（PCU）（IMMFP12）與INFI90網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)通訊接口單元。INNIS21是INFI90系統(tǒng)所有通訊模件的智能前端，所有通訊模件在與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能訊時都要經(jīng)過INNIS21子模件，它是連接網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)保位，操作畫面不能操作，一般不會造成負(fù)荷的突升突降和調(diào)門的突開突關(guān)。分析如下：

    （1）操作員站無法操作，目標(biāo)值、給定值無法設(shè)定，功率及畫面數(shù)據(jù)信息顯示為粉紅色，各主控制器運(yùn)行與備用冗余模件狀態(tài)顯示正常（模件狀態(tài)指示燈呈綠色，運(yùn)行主控制器（IMMFP12）第7、8狀態(tài)指示燈亮；備用冗余主控制器（IMMFP12）第8狀態(tài)指示燈亮）。操作畫面時斷時續(xù)，正常時，畫面數(shù)據(jù)恢復(fù)顯示綠色，同時可進(jìn)行給定、目標(biāo)設(shè)定等操作；不正常時，畫面數(shù)據(jù)呈粉紅色，無法進(jìn)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(lián)結(jié)所致。北京ABB貝利控制有限公司分析認(rèn)為，這是出現(xiàn)上述現(xiàn)象的直接原因。兩對通訊接口單元模件INNPM12和INNIS21運(yùn)行以來INNPM12接口芯片和模件版本未曾進(jìn)行升級過，而接口芯片是通訊的核心，為上下建立聯(lián)結(jié)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(yùn)行模件后可恢復(fù)通訊正常的可能。

    （2）06月03日， #2機(jī)DEH畫面再次出現(xiàn)死機(jī)無法操作現(xiàn)象，在時斷時續(xù)地頻繁出現(xiàn)后，出現(xiàn)負(fù)荷從90MW突降至40MW后繼續(xù)下降，最低至0.17MW；其后再次出現(xiàn)從30MW負(fù)荷突降至1.05MW的現(xiàn)象。北京ABB貝利控制有限公司分析認(rèn)為，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能原因有以下幾種：①運(yùn)行工況不穩(wěn)定，運(yùn)行人員進(jìn)行了負(fù)荷的頻繁調(diào)整，在剛設(shè)定輸入完目標(biāo)值等操作瞬間，通訊中斷；此時工況還在繼續(xù)變化，因操作員站數(shù)值呈粉紅色，無變化，運(yùn)行人員無法判斷變化情況；爾后通訊突然恢復(fù)正常，剛剛的操作輸入發(fā)生作用，而與通訊恢復(fù)時的工況參數(shù)又有較大的差異，于是出現(xiàn)控制調(diào)節(jié)突變的現(xiàn)象。此條運(yùn)行人員確認(rèn)之前無任何操作。可排除。②DEH供電電源波動或者電源監(jiān)測板誤報故障造成主控制器（PCU）初始化，調(diào)門關(guān)閉現(xiàn)象。對電源箱（PNP-HA-RPS-CH100000 DIV2.0）的兩路輸入電源進(jìn)行監(jiān)測無波動現(xiàn)象，檢查電源接地和機(jī)柜接地符合廠家技術(shù)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(jiān)測板電源PFI(+5.09V)；狀態(tài)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(fā)生過程來看，本次DEH系統(tǒng)故障分為兩種：

　　故障一：2008年5月31日0:20#2機(jī)DEH盤界面死機(jī)，#2機(jī)組DEH系統(tǒng)無法操作。當(dāng)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(fù)位MFP12主控單元。M6主控單元7、8狀態(tài)指示燈為紅色，系統(tǒng)其他模件檢查測試工作正常。而該系統(tǒng)原先是M5為主運(yùn)行，M6為備冗余。M5故障時，系統(tǒng)已自動切換到M6主控運(yùn)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(wù)，通過工程師站檢查M5、M6主控狀態(tài)無法檢測不正常，兩主控均為備用狀態(tài)，系統(tǒng)處于僵持保值狀態(tài)，導(dǎo)致操作員站顯示狀態(tài)異常，操作任務(wù)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(fù)位清空任務(wù)后，M6主控才完成交替任務(wù)，真正轉(zhuǎn)為主運(yùn)行，M5主控復(fù)位后自動轉(zhuǎn)為備冗余，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。

　　這種故障情況，在#1~#4機(jī)組DEH系統(tǒng)中均出現(xiàn)過，之前咨詢ABB廠家意見是如果系統(tǒng)運(yùn)行正常，機(jī)組運(yùn)行中建議不作處理，防止系統(tǒng)發(fā)生意外停機(jī)故障。綜合ABB公司分析意見，發(fā)生這種故障可能原因有系統(tǒng)接插件上有灰塵、系統(tǒng)電源不穩(wěn)定、系統(tǒng)受到意外干擾等。故障發(fā)生后，ABB公司提出對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)卡件的接口芯片進(jìn)行免費(fèi)升級，說明此故障與卡件芯片工作不穩(wěn)定也存在相關(guān)性。四臺機(jī)組系統(tǒng)卡件通訊接口芯片全部升級完成后，系統(tǒng)的安全可靠性得到了提高。

　　故障二：2008年6月3日2：00，#2機(jī)DEH畫面出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，1分鐘后恢復(fù)，隨后時斷時續(xù)地頻繁出現(xiàn)。6月3日~6月11日之間出現(xiàn)的故障均屬同一情況。每次發(fā)生故障，操作員站過程參數(shù)等顯示粉紅色，表明操作站已與系統(tǒng)離線，顯示參數(shù)為壞值狀態(tài)。

　　故障發(fā)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(huán)路主通訊接口NPM12報故障，正在運(yùn)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(tài)，LED狀態(tài)固定紅色，表明NPM模件檢測到有硬件故障或模件組態(tài)有錯誤，之前系統(tǒng)運(yùn)行正常，說明模件組態(tài)不存在錯誤，可以肯定系統(tǒng)有硬件存在故障。但有時檢查雙冗余環(huán)路接口模件狀態(tài)并無異常，操作員站過程參數(shù)也顯示粉紅色。同時在工程師站發(fā)現(xiàn)通訊檢測中DEH網(wǎng)絡(luò)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(fā)現(xiàn)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(tài)固定紅色。這幾種現(xiàn)象的處理方法都是先將處于備用狀態(tài)的NPM12模件復(fù)位重新啟動，或者對網(wǎng)絡(luò)通訊主、子模件進(jìn)行復(fù)位切換后，操作員站便恢復(fù)正常工作狀態(tài)，重新復(fù)位啟動CPM02模件后，工程師站也恢復(fù)正常工作狀態(tài)，但引發(fā)故障的本因并未排除。

　　由于此系統(tǒng)故障屬于隱性故障，時好時壞，無法明確判斷故障點(diǎn)，只能采取逐步排除方法排查。根據(jù)ABB公司技術(shù)人員意見，從系統(tǒng)供電電源、工程師站接口模件、系統(tǒng)接地、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)等方面逐一排除，最后故障點(diǎn)基本確定為雙冗余的NIS21網(wǎng)絡(luò)接口子模件和NPM12網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)使用的Symphony系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)分為過程管理層（控制網(wǎng)絡(luò)，環(huán)形結(jié)構(gòu)，使用了高效、安全的存儲轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議）、控制數(shù)據(jù)層（控制總線，總線結(jié)構(gòu)，使用簡捷、快速的自由競爭協(xié)議）和過程I/O數(shù)據(jù)層（擴(kuò)展總線，并行結(jié)構(gòu)，受智能模件控制）共三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。操作站處于過程管理層，它通過環(huán)形控制網(wǎng)絡(luò)向處于控制數(shù)據(jù)層的主控單元發(fā)送或請求數(shù)據(jù)，而環(huán)形控制網(wǎng)絡(luò)與控制數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)交換是通過雙冗余的NIS21網(wǎng)絡(luò)接口子模件和NPM12網(wǎng)絡(luò)處理子模件來實現(xiàn)的。

　　單從系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而言，過程管理層通訊網(wǎng)絡(luò)故障一般是不會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生突降負(fù)荷等異常的，主控單元仍然能夠完成原有操作任務(wù)，只是操作站無法監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)和進(jìn)行控制操作而已。分析6月3日發(fā)生的負(fù)荷突降現(xiàn)象只有兩種可能：一是在故障期間，操作站向控制數(shù)據(jù)層的主控單元發(fā)送了操作指令，如修改目標(biāo)負(fù)荷等，或者說發(fā)送操作指令期間系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)是壞值而部分?jǐn)?shù)據(jù)又還是真值，因此在故障消除系統(tǒng)恢復(fù)正常工作后，運(yùn)算處理并執(zhí)行了錯誤的指令。二是處于控制總線接口側(cè)的NPM12網(wǎng)絡(luò)處理子模件出現(xiàn)故障后，使過程管理層和控制數(shù)據(jù)層之間交換的數(shù)據(jù)出現(xiàn)混亂，影響了控制總線上正常的數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而影響了控制總線上各主控單元之間交換的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)算錯誤，發(fā)出調(diào)門關(guān)閉指令信號。

　　6月22日ABB公司技術(shù)人員來公司更換了NPM12和NIS21各兩塊卡件，并升級系統(tǒng)有關(guān)卡件的接口芯片后，#2機(jī)組重新啟動后未再次出現(xiàn)該現(xiàn)象，故障點(diǎn)排除。

    4．避免故障的措施

    （1）加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)檢修工作，定期對系統(tǒng)卡件、機(jī)籠進(jìn)行清灰清潔，定期檢測系統(tǒng)各供電電源以及系統(tǒng)接地情況是否符合規(guī)范要求。

    （2）加強(qiáng)控制系統(tǒng)的巡檢工作，特別要加強(qiáng)各I/O控制站主、從DPU運(yùn)行狀態(tài)燈的檢查；認(rèn)真做好A/B主控單元運(yùn)行中的自動切換記錄；發(fā)現(xiàn)錯誤提示信息、DPU切換情況以及系統(tǒng)運(yùn)行異常情況時，及時匯報分析并采取有效的防范措施。

    （3）嚴(yán)格執(zhí)行系統(tǒng)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(jī)組啟動前系統(tǒng)必須全面檢查正常。

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