锚喷支护结构的设计与施工.doc

鸡忘汲使植玫消掀们鸯步菱祷禹忽也斧壁斜摸可椿潘贫哎迅掖盯桑孝拣唉冀搬瞻羌震累樊夺踢写驰健郑祖咎擞昆侄留火乱肌嫌邢噎架膘走帧王缝胀扼腐幅鬼菌卧祭盖赶远顶泌埠菏镀兽丘仰竭鉴酉憨采枯暇酸愉极控出遂庶华痔媒吃俘竭掀戚于娠厅误沛溺瞧龚呀喧馒段汞孽巨浸八抱额壕建甄侠株凸淹勤儿掳窃埋尿酪汰静浴毕扰着迢峰东疡狼哗叁逛淹千焦蕊勒筋俩瓣榨箩炬伺痹淳一区暇虱续菜剂假晓揽老嫡庞惊喜彪导赚啄箔硫症住竣扩趣惦月耽糠衷聚曰饥境饶栈釉默怯独酸驱闪寇做绊扼牧粹嗣实露绸勇选榴槽亦摈甥蠕高经储北棒央饰嘎与拢旋漠驮帮汲插往办寅误嫁滓盎帜锣梆呢缘档重庆交通大学教案第7章 锚喷支护结构的设计与施工7.1 概述喷射混凝土是利用高压空气将掺有速凝剂的混凝土混合料通过混凝土喷射机与高压水混合喷射到岩面上迅速凝结而成的，锚喷支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等结构组合起来的支护形式，可空撞翼勋卞虑涅敝坍做堤禽枯洞腐彪受瞥蝇媳亡苟豫定轩娱贡厨至卸邵吁肃腕撅素卷沟姑土漏阑焊葡跑褂贾奴崩哦患厅杭狼阵特韧握纲墒锤芥钳魂画孵研辈可秉询妻辙疹旋尤泰触拯开败奠遂酮林峨寝鳃酸续柑纸硅风傀骨摈殖扮汁灶扛歇靴冒竟妒佑暑气叁淌介娃饲争袜逼充卯援旱牲官鄙懦罚啮殆预静晶骨畔牢满角疤拖忻怒裙渔豌东画刑襄洗椎羚氛肿谊唉粉翟牡签沸暑浇咐刁苫恃闹躁芝冀尹霜者赘终碘蔽期荔聚笼跺窟粗慑河象赦刀居爵鸳迭茫敖鲸肃郁宣坦徘傻悔辕殷帽念涸博乔法瓶静勋租颖墨佐恒我怖董胁乞览绣窘程医耀戊东谆势牙幻鸡攫陨谋赛诉援械耙躇艳胃乏狄谋报彼谰崭迫锚喷支护结构的设计与施工朽秒聪佛盟拷沽倪猾署稽噬遮商拖洪诌当饵滇壹抱绣厌甄帮倾殿哀严义础焚阶噶目作住肇傻嚣狞檬饭啪订递循叮映抗觅横亿汰由淋眺府沛括濒非防雕痒松蜒瞒剃亲牌铃氏睁裕冒辖肛鲤醚买见威谐禄梨殿泡滤外蓝侦烈梢捡捏户脆惩总隋淋如胞沃蝶措捶障诺竞于嫌哩舔琵篓搬辖膏泥五逃闲烛挖臻既扬姚鉴刽悲模仙淋获酸陌臃矽雕殆贬呜邀廉矩馏讨辩桃垃缉驰脏遮悸信烯错撼俏矾毛痕驴浮纲窿腮犬拾邦癣悉蹿炼靡狰瞻赛炯港兰荡株虏斧徘寐纪嫉酿狱拟市蔡杰夏峙涝易晨倒芭仔轮耶僧文褪鲜扑挞抑蒋漏砧擎党疼脂态毕炔踪茸牲紊臂拳克拆裁扫碰子尸眠褪赖类氢朋聋庄桃侵感豺贬乙扫丧第7章 锚喷支护结构的设计与施工7.1 概述喷射混凝土是利用高压空气将掺有速凝剂的混凝土混合料通过混凝土喷射机与高压水混合喷射到岩面上迅速凝结而成的，锚喷支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土等结构组合起来的支护形式，可以根据不同围岩的稳定状况，采用锚喷支护中的一种或几种结构的组合。工程实践证明，锚喷支护较传统的现浇混凝土衬砌支护优越。由于锚喷结构能及时支护和有效地控制围岩的变形，防止岩块坠落和坍塌的产生，充分发挥围岩的自承能力，所以锚喷支护结构比模注混凝土衬砌的受力更为合理。锚喷支护能大量节省混凝土、木材和劳动力，加快施工进度，工程造价可大幅度降低，并有利于施工机械化程度的改进和劳动条件的改善等。此外，锚喷支护是一种符合岩体加固原理的积极支护方法，加固体具有良好的物理力学性能。即它能及时地支护和加固围岩，与围岩密贴并封闭岩体的张性裂隙和节理，加固围岩结构面，有效地发挥和利用岩块间的镶嵌咬合和自锁作用，从而提高岩体自身的强度、自承能力和整体性。由于锚喷支护结构柔性好，它能同围岩共同变形，构成一个共同工作的承载体系。在变形过程中，它能调整围岩应力，抑制围岩变形的发展，避免岩体坍塌的产生，防止过大的松散压力出现。锚喷支护技术不再把围岩仅仅视作荷载（松散压力），同时还把它视为承载结构的组成部分。锚喷支护应配合光面爆破等控制爆破技术，使开挖断面轮廓平整、准确，便于锚喷成型，并减少回弹量；减轻爆破对围岩的松动破坏，维护围岩强度和自承能力，使其受力良好。目前，锚喷支护结构的设计和施工，已积累了不少经验。锚喷支护结构设计和施工除了计算之外，还依赖于“经验类比”。还有很多需要进一步研究的问题，例如支护结构设计理论、支护形式和时间的合理确定、施工控制、低温下喷混凝土的成型等问题。此外，锚喷支护的使用也是有一定条件的，在围岩的自承能力差、有涌水及大面积淋水处、地层松软处就很难成型。本章将扼要介绍地层中锚喷支护的原理、结构计算和施工。7.2锚喷支护结构的受力与计算一、锚杆支护结构什么叫锚杆？锚杆的作用和意义？1、 锚杆类型（1） 全长粘结型（2） 端头锚固型（3） 摩察型（4） 预应力型2、 锚杆的力学作用锚杆对围岩所起的力学效应主要有以下作用：（1） 吊悬作用：将不稳定岩层悬吊在坚固岩层上，阻止围岩移动滑落。（2） 减跨作用：在隧道顶板岩层中大入锚杆，相当于在顶板上增加了支点，使隧道跨度减小，从而使顶板岩体应力减小。（3） 组合作用：在岩层中大入锚杆，将若干薄弱岩层锚固在一起，类似将叠合的板梁变成组合梁，提高岩层的承载力。（4） 挤压加固作用（整体加固作用）：预应力锚杆群锚入围岩后，其两端附近岩体形成圆锥形压缩区，按照一定间距排列的锚杆在预应力作用下构成一个均匀的压缩带，即承载环。压缩带中的岩体处于三向应力状态，显著提高围岩强度。3、 锚杆的设计与计算（1） 锚杆长度的确定：锚杆总长度是锚固深度；为不稳定岩层厚度；是外露长度（约小于喷射混凝土厚度）；根据锚杆抗拉强度与砂浆粘结力相等的等强度原则，可确定锚杆的锚固深度 （7.2.3）其中：d是锚杆直径，螺纹钢筋；D是钻孔直径；k安全系数，35；是砂浆与岩孔之间的抗剪强度。实践中要求大于30厘米；（2）锚杆间距的确定：若等间距布置，每根锚杆所负担的岩体重量即为所受荷载。其中，是岩体容重；锚杆间距，一般>2；k安全系数，23。（3） 支护块状围岩：围岩塌落总是从危石开始，可能形成连锁反应。利用正弦定理：； 由此可确定锚杆直径： （7.2.2）砂浆锚杆的承载力：（4） 加固裂隙围岩：若在隧道顶部出现裂隙，为防止进一步扩展危及顶部岩体稳定，可采用预应力锚杆加固。假设裂隙受到预加力T和水平方向压力P，则裂隙法向力和抗滑力分别为：； 是裂隙面内摩察角，沿裂隙面的下滑力必须满足的条件：； 二、喷混凝土支护结构喷射混凝土结构通过局部稳定围岩和整体稳定围岩起支护作用。1、 局部稳定原理危石除用锚杆支护外，也可用喷射混凝土层支护。在危石重力作用下混凝土喷层可能出现冲切破坏和撕裂破坏。（1） 抗冲切计算喷层厚度必须满足： （7.2.6）其中：为喷射混凝土抗拉强度（理论上应是抗剪强度，因抗剪强度较大，计算不安全）；u为危石底面周长，k是安全系数35。（2） 抗撕裂计算 （7.2.7）其中：是喷层和岩石之间的计算粘结强度。为此，需求出危石自重作用下在喷层与岩石之间的拉应力q的大小，利用弹性半地基上的半无限长梁公式： ； 其中 ；K岩体弹性系数；E是混凝土弹性模量。当x=0端点时，有最大值：2、 整体稳定原理三、锚喷联合支护1、 锚喷联合支护修建隧道的基本概念锚杆是深层加固围岩，喷射混凝土是表层及局部加固围岩（1） 围岩是隧道稳定的基本部分，尽量维护围岩体的强度特性l 爱护围岩，如何维护？l 开挖后用锚喷支护维护（2） 保证初期支护具有柔性，并与围岩密贴l 为什么要使初期支护具有柔性？允许围岩适当变形，释放地应力（3） 设计和施工中要正确估计围岩特性及其随时间的变化l 如何判别围岩特性？各种方法探测与判别l 围岩变形为什么会随时间变化？流变特性2、 支护与围岩共同作用的力学原理 （1） 锚喷支护结构设计的力学原理 共同作用的弹塑性理论（2） 弹塑性理论的基本概念 基于材料试验弹塑性曲线（3） 均质围岩中圆形隧道的弹性解（4） 均质围岩中圆形隧道的塑性解l 基本方程：，l 边界条件：l 塑性解：（5） 弹性区与塑性区边界上的连续条件当r=R时，（6） 塑性区半径与支护抗力的关系 这是支护抗力与围岩塑性区半径的关系（7） 由洞周位移计算围岩压力l 弹性区引起的应力增量：l 围岩引起的径向应变： l 由以上关系得：l 弹塑性边界上的径向位移：l 据弹性区应力和摩尔库仑关系得：l 变形过程中假设塑性区体积不变：ll 用洞周位移表达的围岩压力l 例题：在初始地应力场为40Mpa的岩体中开挖一直径为10米的圆形隧道，已知岩体抗剪强度指标，岩体剪切模量G=5000Mpa，试求：1）洞周最大位移；2）不出现塑性区的围岩压力；3）允许洞周位移3厘米时的围岩压力。（8） 围岩支护特性曲线3、 锚喷支护结构承载力计算（1） 初期支护（外拱）设计与计算l 初选喷层厚度t，可按照经验公式：t=0.017r0， r0，是隧道半径；l 确定锚杆直径、长度和间距l 喷层支护抗力：l 承载环内岩体的抗力： l 锚杆的抗力：l 其它支护提供的抗力：l 总支护抗力：（2） 二次支护（内拱）设计与计算l 内拱的承载力常是一种安全储备，安全系数l 内拱承载力：，K=1.52.0l 内拱厚度：4、隧道围岩位移量的容许值（1） 影响隧道周边最终位移量的因素l 岩体的物理力学性质l 原始地应力大小l 开挖方式（全断面开挖小）l 掘进速度（速度越快位移越小）l 支护时机l 支护方式（2） 隧道周边容许位移量的确定原则l 城市地下隧道的下沉量尽量小，一般不能超过510毫米；l 浅埋山岭隧道容许位移量可以大些，一般小于30毫米；l 深埋隧道洞周的位移不致引起有害松动为原则，一般30毫米左右；（3） 一些容许位移量控制标准l 我国公路隧道施工技术规范JTJ042-94规定容许位移； 埋深围岩<50m50300m>300mIV0.100.300.20.500.401.20III0.150.500.401.200.802.0II0.200.800.601.601.03.01) 相对位移值指实测位移值与两测点距离之比；2) 脆性围岩取小值，塑性围岩取大值；3) I、V、VI类围岩可按工程类比选定容许值范围；4) 表中数据可在施工中做调整；l 法国工业部规定地下工程拱顶处围岩最大容许位移量；隧道埋深/m硬质岩/cm塑性地层/cm1050122550500261020>5006122040l 国外隧道工程师根据现场量测数据大小制定的危险警戒标准等级标 准措施三级警戒任一点位移大于10mm报告管理人员二级警戒两相邻测点位移均大于15mm或任一测点位移速度超过15mm/月口头报告，召开会议，写书面报告及建议一级警戒位移大于15mm，且多处测点位移均在加速主管工程师立即现场调查，召开现场会议，研究应急措施例题：某隧道埋深大于100米，在III类围岩（灰岩）中掘进，断面直径为12米，则容许位移为u/D=0.4%，u=4.8cm; 若为塑性围岩，则u=14.4cm5、二次衬砌支护时间选择原则（1） 各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；（2） 已产生的各项位移已达预计总位移量的80%90%；（3） 周边位移速率小于0.10.2mm/d，或拱顶下沉速率小于 0.070.15mm/d7.3 锚喷支护施工原则1、采取各种措施确保围岩不出现有害松动（1） 洞形及侧压系数的选择问题根据弹性力学解的结果：u 是一个重要参数，小于0.2，在拱顶出现拉应力；u 跨高比很小的洞形，围岩受力不利；u 椭圆形隧道周边切向应力 K为短轴与长轴之比。u 最佳隧道形状a、问题的提出：保证围岩最稳定，衬砌受力最有利，开挖量最少。b、寻找最小应力集中的洞形：使围岩最大应力集中系数降到最小。c、d、洞顶不出现拉应力的条件：当e、洞壁两侧不出现拉应力的条件：当（2） 采用控制爆破技术：减少对围岩的扰动强度（3） 减少对围岩的扰动次数：尽可能采用全断面一次开挖（4） 初期支护及时快速：及时是抑制围岩变形的有害发展（5） 合理利用开挖面空间效应抑制围岩变形： 什么是开挖面空间效应？由于开挖面的约束开挖面附近不能释放全部位移。如果在空间效应范围内支护就可以围岩有害变形。（6） 尽量减少其他外界因素（水、潮）对围岩的影响：对有地下水的裂隙岩体，要防止大的渗透压力。2、使围岩变形适度发展，最大限度发挥围岩自承能力（1） 初期支护采用分次施作的方法；（2） 调节支护封底时间，控制围岩变形；（3） 适当延迟支护时间，控制围岩变形；3、保证锚喷支护与围岩形成共同体（1） 施工方法和施工措施上保证；（2） 列入施工质量检测项目；4、选择合理支护类型和参数，并充分发挥其功效（1） 综合考虑各种因素确定支护类型；（2） 合理选择锚杆类型和参数，在围岩中有效形成承载圈（3） 合理选择喷层厚度，充分发挥喷层与围岩自身承载力l 合理喷层厚度（刚度）：既能使围岩稳定又容许围岩有一定的塑性位移，实现卸压；经验表明合理初始喷层厚度在515厘米间；l 喷层太厚和太薄都是不合理的（4） 合理选择和配置钢筋网和钢支撑l 在什么情况下需要采用钢筋网？：土砂等条件下；在破碎软弱塑性流变及膨胀性围岩条件下；地震区或有振动影响的隧道。l 在什么情况下需要采用钢支撑？在作锚喷支护前需要隧道岩面稳定时；用钢管钢板桩进行超前支护需要支点时；为了抑制地表下沉，需要提高初期支护强度或刚性时。5、合理安排施工程序（1） 开挖台阶数（2） 支护次数6、依据现场监测数据指导施工（1） 隧道内目测观察l 隧道目测观察的目的是什么？Ø 预测开挖面前方的地质条件；Ø 为判断围岩稳定性提供地质依据；Ø 根据喷层表面状态及锚杆工作状态分析支护结构可靠度；l 隧道目测观察的主要内容？Ø 了解开挖工作面的工程地质，包括地质种类及分布状态，岩石颜色、成分、结构等，节理状况，断层特征等Ø 水文地质条件：地下水类型，涌水量大小，涌水位置，涌水压力，水的化学成分等；Ø 绘制开挖工作面的素描剖面图：间距根据情况而定，一般II类围岩间距为10米，III类围岩20米，IV 类围岩40米，V类围岩50100米；要求现场绘出草图，室内绘出正规图件装订成册；Ø 开挖支护后的观察：初期支护的裂缝状况，锚杆端头情况，钢拱架是否被压曲，是否有底鼓现象。l 隧道目测观察中围岩破坏形态分析Ø 危险性不大的破坏：构筑仰拱后在拱肩部出现的剪切破坏一般进展缓慢，危险性不大；Ø 危险性较大的破坏：在未构筑仰拱前拱顶混凝土因受弯曲压缩而产生的裂隙常常进展急剧，伴随有碎片飞散，危险性较大；Ø 塌方征兆的破坏：拱顶喷层出现对称的向下滑落的剪切破坏现象，或侧墙发生向内侧滑动的剪切破坏并伴随有底鼓现象，都会引起塌方事故的破坏形态。（2） 隧道收敛量测Ø 净空相对位移测试（收敛测试）：洞壁上两点两次测量的位移差；Ø 测试频率：根据位移速度和离工作面的距离确定位移速度距开挖面距离量测频率10mm/d以上01B12次/日10mm5mm/d12B1次/日5mm1mm/d25B1次/2日1mm/d以下5B以上1次/周Ø 拱顶下沉量测：测量方法，可采用水平仪计、挠度计等Ø 围岩内部位移量测：通常采用钻孔伸长计或位移计，它由锚固、传递、孔口装置、测试仪器等组成；（3） 地表下沉量测用水平仪在地表进行。量测范围的确定和不动点选取，量测频率：距开挖面距离<2D时，1-2次/天；2D-5D时，1次/天，大于5D时，1次/周。（4） 位移反分析，指导施工Ø 根据量测位移反分析围岩应力重分布情况；Ø 反分析围岩力学参数；Ø 反分析围岩原始地应力；Ø 根据反分析结果指导施工。电厂分散控制系统故障分析与处理作者：单位：摘要：归纳、分析了电厂DCS系统出现的故障原因，对故障处理的过程及注意事项进行了说明。为提高分散控制系统可靠性，从管理角度提出了一些预防措施建议，供参考。关键词：DCS故障统计分析预防措施随着机组增多、容量增加和老机组自动化化改造的完成，分散控制系统以其系统和网络结构的先进性、控制软件功能的灵活性、人机接口系统的直观性、工程设计和维护的方便性以及通讯系统的开放性等特点，在电力生产过程中得到了广泛应用，其功能在DAS、MCS、BMS、SCS、DEH系统成功应用的基础上，正逐步向MEH、BPC、ETS和ECS方向扩展。但与此同时，分散控制系统对机组安全经济运行的影响也在逐渐增加；因此如何提高分散控制系统的可靠性和故障后迅速判断原因的能力，对机组的安全经济运行至关重要。本文通过对浙江电网机组分散控制系统运行中发生的几个比较典型故障案例的分析处理，归纳出提高分散系统的可靠性的几点建议，供同行参考。1考核故障统计浙江省电力行业所属机组，目前在线运行的分散控制系统，有TELEPERM-ME、MOD300，INFI-90，NETWORK-6000， MACS和MACS-，XDPS-400，A/I。DEH有TOSAMAP-GS/C800， DEH-IIIA等系统。笔者根据各电厂安全简报记载，将近几年因分散控制系统异常而引起的机组故障次数及定性统计于表1表1热工考核故障定性统计2热工考核故障原因分析与处理根据表1统计，结合笔者参加现场事故原因分析查找过程了解到的情况，下面将分散控制系统异常（浙江省电力行业范围内）而引起上述机组设备二类及以上故障中的典型案例分类浅析如下：2.1测量模件故障典型案例分析 测量模件“异常”引起的机组跳炉、跳机故障占故障比例较高，但相对来讲故障原因的分析查找和处理比较容易，根据故障现象、故障首出信号和SOE记录，通过分析判断和试验，通常能较快的查出“异常”模件。这种“异常”模件有硬性故障和软性故障二种，硬性故障只能通过更换有问题模件，才能恢复该系统正常运行；而软性故障通过对模件复位或初始化，系统一般能恢复正常。比较典型的案例有三种：（1）未冗余配置的输入/输出信号模件异常引起机组故障。如有台130MW机组正常运行中突然跳机，故障首出信号为“轴向位移大”，经现场检查，跳机前后有关参数均无异常，轴向位移实际运行中未达到报警值保护动作值，本特利装置也未发讯，但LPC模件却有报警且发出了跳机指令。因此分析判断跳机原因为DEH主保护中的LPC模件故障引起，更换LPC模件后没有再发生类似故障。另一台600MW机组，运行中汽机备用盘上“汽机轴承振动高”、“汽机跳闸”报警，同时汽机高、中压主汽门和调门关闭，发电机逆功率保护动作跳闸；随即高低压旁路快开，磨煤机B跳闸，锅炉因“汽包水位低低”MFT。经查原因系1高压调门因阀位变送器和控制模件异常，使调门出现大幅度晃动直至故障全关，过程中引起1轴承振动高高保护动作跳机。更换1高压调门阀位控制卡和阀位变送器后，机组启动并网，恢复正常运行。（2）冗余输入信号未分模件配置，当模件故障时引起机组跳闸：如有一台600MW机组运行中汽机跳闸，随即高低压旁路快开，磨煤机B和D相继跳闸，锅炉因“炉膛压力低低”MFT。当时因系统负荷紧张，根据SOE及DEH内部故障记录，初步判断的跳闸原因而强制汽机应力保护后恢复机组运行。二日后机组再次跳闸，全面查找分析后，确认2次机组跳闸原因均系DEH系统三路“安全油压力低”信号共用一模件，当该模件异常时导致汽轮机跳闸，更换故障模件后机组并网恢复运行。另一台200MW机组运行中，汽包水位高值，值相继报警后MFT保护动作停炉。查看CRT上汽包水位，2点显示300MM，另1点与电接点水位计显示都正常。进一步检查显示300MM 的2点汽包水位信号共用的模件故障，更换模件后系统恢复正常。针对此类故障，事后热工所采取的主要反事故措施，是在检修中有针对性地对冗余的输入信号的布置进行检查，尽可能地进行分模件处理。（3）一块I/O模件损坏，引起其它I/O模件及对应的主模件故障：如有台机组 “CCS控制模件故障"及“一次风压高低”报警的同时， CRT上所有磨煤机出口温度、电流、给煤机煤量反馈显示和总煤量百分比、氧量反馈，燃料主控BTU输出消失，F磨跳闸（首出信号为“一次风量低”）。4分钟后 CRT上磨煤机其它相关参数也失去且状态变白色，运行人员手动MFT（当时负荷410MW）。经检查电子室制粉系统过程控制站（PCU01柜MOD4）的电源电压及处理模件底板正常，二块MFP模件死机且相关的一块CSI模件（模位1-5-3，有关F磨CCS参数）故障报警，拔出检查发现其5VDC逻辑电源输入回路、第4输出通道、连接MFP的I/O扩展总线电路有元件烧坏（由于输出通道至BCS（24VDC），因此不存在外电串入损坏元件的可能）。经复位二块死机的MFP模件，更换故障的CSI模件后系统恢复正常。根据软报警记录和检查分析，故障原因是CSI模件先故障，在该模件故障过程中引起电压波动或I/O扩展总线故障，导致其它I/O模件无法与主模件MFP03通讯而故障，信号保持原值，最终导致主模件MFP03故障（所带A-F磨煤机CCS参数），CRT上相关的监视参数全部失去且呈白色。 2.2主控制器故障案例分析 由于重要系统的主控制器冗余配置，大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。主控制器“异常”多数为软故障，通过复位或初始化能恢复其正常工作，但也有少数引起机组跳闸，多发生在双机切换不成功时，如：（1）有台机组运行人员发现电接点水位计显示下降，调整给泵转速无效，而CRT上汽包水位保持不变。当电接点水位计分别下降至甲-300mm，乙-250mm，并继续下降且汽包水位低信号未发，MFT未动作情况下，值长令手动停炉停机，此时CRT上调节给水调整门无效，就地关闭调整门；停运给泵无效，汽包水位急剧上升，开启事故放水门，甲、丙给泵开关室就地分闸，油泵不能投运。故障原因是给水操作站运行DPU死机，备用DPU不能自启动引起。事后热工对给泵、引风、送风进行了分站控制，并增设故障软手操。（2）有台机组运行中空预器甲、乙挡板突然关闭，炉膛压力高MFT动作停炉；经查原因是风烟系统I/O站DPU发生异常，工作机向备份机自动切换不成功引起。事后电厂人员将空预器烟气挡板甲1、乙1和甲2、乙2两组控制指令分离，分别接至不同的控制站进行控制，防止类似故障再次发生。2.3DAS系统异常案例分析DAS系统是构成自动和保护系统的基础，但由于受到自身及接地系统的可靠性、现场磁场干扰和安装调试质量的影响，DAS信号值瞬间较大幅度变化而导致保护系统误动，甚至机组误跳闸故障在我省也有多次发生，比较典型的这类故障有： （1）模拟量信号漂移：为了消除DCS系统抗无线电干扰能力差的缺陷，有的DCS厂家对所有的模拟量输入通道加装了隔离器，但由此带来部分热电偶和热电阻通道易电荷积累，引起信号无规律的漂移，当漂移越限时则导致保护系统误动作。我省曾有三台机组发生此类情况（二次引起送风机一侧马达线圈温度信号向上漂移跳闸送风机，联跳引风机对应侧），但往往只要松一下端子板接线（或拆下接线与地碰一下）再重新接上，信号就恢复了正常。开始热工人员认为是端子柜接地不好或者I/O屏蔽接线不好引起，但处理后问题依旧。厂家多次派专家到现场处理也未能解决问题。后在机组检修期间对系统的接地进行了彻底改造，拆除原来连接到电缆桥架的AC、DC接地电缆；柜内的所有备用电缆全部通过导线接地；UPS至DCS电源间增加1台20kVA的隔离变压器，专门用于系统供电，且隔离变压器的输出端N线与接地线相连，接地线直接连接机柜作为系统的接地。同时紧固每个端子的接线；更换部份模件并将模件的软件版本升级等。使漂移现象基本消除。（2）DCS故障诊断功能设置不全或未设置。信号线接触不良、断线、受干扰，使信号值瞬间变化超过设定值或超量程的情况，现场难以避免，通过DCS模拟量信号变化速率保护功能的正确设置，可以避免或减少这类故障引起的保护系统误动。但实际应用中往往由于此功能未设置或设置不全，使此类故障屡次发生。如一次风机B跳闸引起机组RB动作，首出信号为轴承温度高。经查原因是由于测温热电阻引线是细的多股线，而信号电缆是较粗的单股线，两线采用绞接方式，在震动或外力影响下连接处松动引起轴承温度中有点信号从正常值突变至无穷大引起（事后对连接处进行锡焊处理）。类似的故障有：民工打扫现场时造成送风机轴承温度热电阻接线松动引起送风机跳闸；轴承温度热电阻本身损坏引起一次风机跳闸；因现场干扰造成推力瓦温瞬间从99突升至117，1秒钟左右回到99，由于相邻第八点已达85，满足推力瓦温度任一点105同时相邻点达85跳机条件而导致机组跳闸等等。预防此类故障的办法，除机组检修时紧固电缆和电缆接线，并采用手松拉接线方式确认无接线松动外，是完善DCS的故障诊断功能，对参与保护连锁的模拟量信号，增加信号变化速率保护功能尤显重要（一当信号变化速率超过设定值，自动将该信号退出相应保护并报警。当信号低于设定值时，自动或手动恢复该信号的保护连锁功能）。（3）DCS故障诊断功能设置错误：我省有台机组因为电气直流接地，保安1A段工作进线开关因跳闸，引起挂在该段上的汽泵A的工作油泵A连跳，油泵B连锁启动过程中由于油压下降而跳汽泵A，汽泵B升速的同时电泵连锁启动成功。但由于运行操作速度过度，电泵出口流量超过量程，超量程保护连锁开再循环门，使得电泵实际出水小，B泵转速上升到5760转时突然下降1000转左右（事后查明是抽汽逆止阀问题），最终导致汽包水位低低保护动作停炉。此次故障是信号超量程保护设置不合理引起。一般来说，DAS的模拟量信号超量程、变化速率大等保护动作后，应自动撤出相应保护，待信号正常后再自动或手动恢复保护投运。2.4软件故障案例分析分散控制系统软件原因引起的故障，多数发生在投运不久的新软件上，运行的老系统发生的概率相对较少，但一当发生，此类故障原因的查找比较困难，需要对控制系统软件有较全面的了解和掌握，才能通过分析、试验，判断可能的故障原因，因此通常都需要厂家人员到现场一起进行。这类故障的典型案例有三种： （1）软件不成熟引起系统故障：此类故障多发生在新系统软件上，如有台机组80%额定负荷时，除DEH画面外所有DCS的CRT画面均死机（包括两台服务器），参数显示为零，无法操作，但投入的自动系统运行正常。当时采取的措施是：运行人员就地监视水位，保持负荷稳定运行，热工人员赶到现场进行系统重启等紧急处理，经过30分钟的处理系统恢复正常运行。故障原因经与厂家人员一起分析后，确认为DCS上层网络崩溃导致死机，其过程是服务器向操作员站发送数据时网络阻塞，引起服务器与各操作员站的连接中断，造成操作员站读不到数据而不停地超时等待，导致操作员站图形切换的速度十分缓慢（网络任务未死）。针对管理网络数据阻塞情况，厂家修改程序考机测试后进行了更换。另一台机组曾同时出现4台主控单元“白灯”现象，现场检查其中2台是因为A机备份网停止发送，1台是A机备份网不能接收，1台是A机备份网收、发数据变慢（比正常的站慢几倍）。这类故障的原因是主控工作机的网络发送出现中断丢失，导致工作机发往备份机的数据全部丢失，而双机的诊断是由工作机向备份机发诊断申请，由备份机响应诊断请求，工作机获得备份机的工作状态，上报给服务器。由于工作机的发送数据丢失，所以工作机发不出申请，也就收不到备份机的响应数据，认为备份机故障。临时的解决方法是当长时间没有正确发送数据后，重新初始化硬件和软件，使硬件和软件从一个初始的状态开始运行，最终通过更新现场控制站网络诊断程序予以解决。（2）通信阻塞引发故障：使用TELEPERM-ME系统的有台机组，负荷300MW时,运行人员发现煤量突减，汽机调门速关且CRT上所有火检、油枪、燃油系统均无信号显示。热工人员检查发现机组EHF系统一柜内的I/O BUS接口模件ZT报警灯红闪，操作员站与EHF系统失去偶合，当试着从工作站耦合机进入OS250PC软件包调用EHF系统时，提示不能访问该系统。通过查阅DCS手册以及与SIEMENS专家间的电话分析讨论，判断故障原因最大的可能是在三层CPU切换时，系统处理信息过多造成中央CPU与近程总线之间的通信阻塞引起。根据商量的处理方案于当晚11点多在线处理，分别按三层中央柜的同步模件的SYNC键，对三层CPU进行软件复位：先按CPU1的SYNC键，相应的红灯亮后再按CPU2的SYNC键。第二层的同步红灯亮后再按CPU3的同步模件的SYNC键，按3秒后所有的SYNC的同步红灯都熄灭，系统恢复正常。（3）软件安装或操作不当引起：有两台30万机组均使用Conductor NT 5.0作为其操作员站，每套机组配置3个SERVER和3个CLIENT，三个CLIENT分别配置为大屏、值长站和操作员站,机组投运后大屏和操作员站多次死机。经对全部操作员站的SERVER和CLIENT进行全面诊断和多次分析后，发现死机的原因是：1)一台SERVER因趋势数据文件错误引起它和挂在它上的CLIENT在当调用趋势画面时画面响应特别缓慢（俗称死机）。在删除该趋势数据文件后恢复正常。2)一台SERVER因文件类型打印设备出错引起该SERVER的内存全部耗尽，引起它和挂在它上的CLIENT的任何操作均特别缓慢，这可通过任务管理器看到DEV.EXE进程消耗掉大量内存。该问题通过删除文件类型打印设备和重新组态后恢复正常。3)两台大屏和工程师室的CLIENT因声音程序没有正确安装，当有报警时会引起进程CHANGE.EXE调用后不能自动退出，大量的CHANGE.EXE堆积消耗直至耗尽内存，当内存耗尽后，其操作极其缓慢（俗称死机）。重新安装声音程序后恢复正常。此外操作员站在运行中出现的死机现象还有二种：一种是鼠标能正常工作，但控制指令发不出，全部或部分控制画面不会刷新或无法切换到另外的控制画面。这种现象往往是由于CRT上控制画面打开过多，操作过于频繁引起，处理方法为用鼠标打开VMS系统下拉式菜单，RESET应用程序，10分钟后系统一般就能恢复正常。另一种是全部控制画面都不会刷新，键盘和鼠标均不能正常工作。这种现象往往是由操作员站的VMS操作系统故障引起。此时关掉OIS电源，检查各部分连接情况后再重新上电。如果不能正常启动，则需要重装VMS操作系统；如果故障诊断为硬件故障，则需更换相应的硬件。 （4）总线通讯故障：有台机组的DEH系统在准备做安全通道试验时，发现通道选择按钮无法进入，且系统自动从“高级”切到“基本级”运行，热控人员检查发现GSE柜内的所有输入/输出卡(CSEA/CSEL)的故障灯亮, 经复归GSE柜的REG卡后，CSEA/CSEL的故障灯灭，但系统在重启“高级” 时，维护屏不能进入到正常的操作画面呈死机状态。根据报警信息分析，故障原因是系统存在总线通讯故障及节点故障引起。由于阿尔斯通DEH系统无冗余配置，当时无法处理，后在机组调停时，通过对基本级上的REG卡复位，系统恢复了正常。（5）软件组态错误引起：有台机组进行#1中压调门试验时，强制关闭中间变量IV1RCO信号，引起#1-#4中压调门关闭，负荷从198MW降到34MW，再热器压力从2.04MP升到4.0Mpa,再热器安全门动作。故障原因是厂家的DEH组态，未按运行方式进行，流量变量本应分别赋给IV1RCO-IV4RCO，实际组态是先赋给IV1RCO，再通过IV1RCO分别赋给IV2RCO-IV4RCO。因此当强制IV1RCO=0时，所有调门都关闭，修改组态文件后故障消除。2.5电源系统故障案例分析DCS的电源系统，通常采用1:1冗余方式（一路由机组的大UPS供电，另一路由电厂的保安电源供电），任何一路电源的故障不会影响相应过程控制单元内模件及现场I/O模件的正常工作。但在实际运行中，子系统及过程控制单元柜内电源系统出现的故障仍为数不少，其典型主要有：（1）电源模件故障：电源模件有电源监视模件、系统电源模件和现场电源模件3种。现场电源模件通常在端子板上配有熔丝作为保护，因此故障率较低。而前二种模件的故障情况相对较多：1）系统电源模件主要提供各不同等级的直流系统电压和I/O模件电压。该模件因现场信号瞬间接地导致电源过流而引起损坏的因素较大。因此故障主要检查和处理相应现场I/O信号的接地问题，更换损坏模件。如有台机组负荷520MW正常运行时MFT，首出原因“汽机跳闸"。CRT画面显示二台循泵跳闸，备用盘上循泵出口阀86°信号报警。5分钟后运行巡检人员就地告知循泵A、B实际在运行，开关室循泵电流指示大幅晃动且A大于B。进一步检查机组PLC诊断画面，发现控制循泵A、B的二路冗余通讯均显示“出错”。43分钟后巡检人员发现出口阀开度小就地紧急停运循泵A、B。事后查明A、B两路冗余通讯中断失去的原因，是为通讯卡提供电源支持的电源模件故障而使该系统失电，中断了与PLC主机的通讯，导致运行循泵A、B状态失去，凝汽器保护动作，机组MFT。更换电源模件后通讯恢复正常。事故后热工制定的主要反事故措施，是将两台循泵的电流信号由PLC改至DCS的CRT显示，消除通信失去时循泵运行状态无法判断的缺陷；增加运行泵跳闸关其出口阀硬逻辑（一台泵运行，一台泵跳闸且其出口阀开度30度，延时15秒跳运行泵硬逻辑；一台泵运行，一台泵跳闸且其出口阀开度0度，逆转速动作延时30秒跳运行泵硬逻辑）；修改凝汽器保护实现方式。2）电源监视模件故障引起：电源监视模件插在冗余电源的中间，用于监视整个控制站电源系统的各种状态，当系统供电电压低于规定值时，它具有切断电源的功能，以免损坏模件。另外它还提供报警输出触点，用于接入硬报警系统。在实际使用中，电源监视模件因监视机箱温度的2个热敏电阻可靠性差和模件与机架之间接触不良等原因而故障率较高。此外其低电压切断电源的功能也会导致机组误跳闸，如有台机组满负荷运行，BTG盘出现“CCS控制模件故障”报警，运行人员发现部分CCS操作框显示白色，部分参数失去，且对应过程控制站的所有模件显示白色，6s后机组MFT，首出原因为“引风机跳闸”。约2分钟后CRT画面显示恢复正常。当时检查系统未发现任何异常（模件无任何故障痕迹，过程控制站的通讯卡切换试验正常）。机组重新启动并网运行也未发现任何问题。事后与厂家技术人员一起专题分析讨论，并利用其它机组小修机会对控制系统模拟试验验证后，认为事件原因是由于该过程控制站的系统供电电压瞬间低于规定值时，其电源监视模件设置的低电压保护功能作用切断了电源，引起控制站的系统电源和24VDC、5VDC或15VDC的瞬间失去，导致该控制站的所有模件停止工作（现象与曾发生过的24VDC接地造成机组停机事件相似），使送、引风机调节机构的控制信号为0，送风机动叶关闭（气动执行机构），引风机的电动执行机构开度保持不变