【2017年整理】食虫植物

【2017年整理】食虫植物 食虫植物 百科名片 长毛猪笼草 食虫植物是一种会捕获并消化动物而获得营养(非能量)的自养型植物。食虫植物的大部分猎物为昆虫和节肢动物。其生长于土壤贫瘠，特别是缺少氮素的地区，例如酸性的沼泽和石漠化地区。1875年，查尔斯•达尔文发表了第一篇关于食虫植物的论文。这种能够吸引和捕捉猎物，并能产生消化酶和吸收分解出的营养素的食虫植物分布于10个科约21个属，有630余种。此外，还有超过300多个属的植物具有捕虫功能，但其不具备消化猎物的能力，只能被称之为捕虫植物。某些猪笼草偶尔可以捕食小型哺乳动物或爬行动物，所以食虫植物也称为食肉植物。 中文学名: 食虫植物 界:植物界 拉丁学名:Carnivorous Plants 被子植物门 食肉植物，食虫草，捕虫门: Magnoliophyta 别称: 草 目录 分类学 捕虫机制 捕虫植物 进化过程 种植方法 药用价值 文学描述 分类学 捕虫机制 捕虫植物 进化过程 种植方法 药用价值 文学描述 展开 编辑本段分类学 食虫植物的分类都处于不断的变化之中。在克朗奎斯特系统(Cronquist system)中，基于其辐射对称的花朵和特有的捕虫器，茅膏菜科(Droseraceae)和猪笼草科(Nepenthaceae)被归于猪笼草目(Nepenthales)中。瓶子草科(Sarraceniaceae)被归入猪笼草目或瓶子草目(Sarraceniales)中。腺毛草科(Byblidaceae)、土瓶草科(Cephalotaceae)和捕虫幌科(Roridulaceae)被归入虎耳草目(Saxifragales);狸藻科(Lentibulariaceae)被归入玄参目 [1](Scrophulariales)，后并入唇形目(Lamiales)。 在更先进的分类系统中，如被子植物种系发生学组(APG，Angiosperm Phylogeny Group)中，科下分类被保留了下来，但它们已被重新划分为几个目。露松属(Drosophyllum)被从茅膏菜科中独立出来，其可能与双钩叶科(Dioncophyllaceae)之间具有密切的联系。 分类如下(只包括食虫属部分)，已绝种物种以剑号(†)加注。 双子叶植物 ? 菊目(Asterales) ? ? 花柱草科(Stylidiaceae) ? ? ? 花柱草属(Stylidium) ? 石竹目(Caryophyllales) ? ? 双钩叶科(Dioncophyllaceae) ? ? ? 穗叶藤属(Triphyophyllum) ? ? 露叶茅膏菜科(Drosophyllaceae) ? ? ? 露松属(Drosophyllum) ? ? 茅膏菜科(Droseraceae) ? ? ? 貉藻属(Aldrovanda) ? ? ? 捕蝇草属(Dionaea) ? ? ? 茅膏菜属(Drosera) ? ? ? + 茅膏菜花粉属(Droserapollis) ? ? ? + 茅膏菜粉属(Droserapites) ? ? ? + 茅膏菜石属(Droseridites) ? ? ? + 菲氏花粉属(Fischeripollis) ? ? ? + 古貉藻属(Palaeoaldrovanda) ? ? ? + 萨州花粉属(Saxonipollis) ? ? 猪笼草科(Nepenthaceae) ? ? ? ?猪笼草属() Nepenthes ? 杜鹃花目(Ericales) ? ? 捕虫幌科(Roridulaceae) ? ? ? 捕虫幌属(Roridula) ? ? 瓶子草科(Sarraceniaceae) ? ? ? + 古瓶子草属(Archaeamphora) ? ? ? 瓶子草属(Sarracenia) ? ? ? 眼镜蛇瓶子草属(Darlingtonia) ? ? ? 太阳瓶子草属(Heliamphora) ? 唇形目(Lamiales) ? ? 腺毛草科(Byblidaceae) ? ? ? 腺毛草属(Byblis) ? ? 狸藻科(Lentibulariaceae) ? ? ? 捕虫堇属(Pinguicula) ? ? ? 螺旋狸藻属(Genlisea) ? ? ? 狸藻属(Utricularia) ? ? 角胡麻科(Martyniaceae) ? ? ? 单角胡麻属(Ibicella) ? 酢浆草目(Oxalidales) ? ? 土瓶草科(Cephalotaceae) 食虫凤梨(17张) ? ? ? 土瓶草属(Cephalotus) 单子叶植物 ? 禾本目(Poales) ? ? 凤梨科(Bromeliaceae) ? ? ? 布罗基凤梨属(Brocchinia) ? ? ? 嘉宝凤梨属(Catopsis) ? ? 谷精草科(Eriocaulaceae) ? ? ? 食虫谷精草属(Paepalanthus) 编辑本段捕虫机制 食虫植物具有5种基本的捕虫机制。 (1)具有含消化酶或细菌消化液的笼状或瓶状捕虫器。 (2)周身布满黏稠液滴的黏液捕虫器。 (3)快速关闭的夹状捕虫器。 (4)能产生真空而吸入猎物的囊状捕虫器。 (5)具有向内延伸的毛须而将猎物逼入消化器官的龙虾笼状捕虫器。 这些捕虫器分为主动捕虫器和被动捕虫器，这取决于其是否有帮助捕获猎物的动作出现。例如，穗叶藤属(Triphyophyllum)植物会分泌黏液，但其叶片不能作出向猎物卷曲的动作，因此穗叶藤属植物的捕虫器属于被动捕虫器。相反，茅膏菜的叶片通过可以快速的生长而猎物卷起。这种快速的伸长是通过细胞分裂实现的，而非细胞伸长。因此茅膏菜的捕虫器属于主动捕虫器。 笼状或瓶状捕虫器 至少有四个属的植物独立进化出了笼状或瓶状捕虫器。 猪笼草属 猪笼草属()植物是具有笼状捕虫笼的主 Nepenthes 猪笼草属植物(20张) 要类群。猪笼草的捕虫笼生长于笼蔓末端。猪笼草主要捕食昆虫。马来王猪笼草(Nepenthes rajah)等个别物种可捕食较大型的动物，如小型哺乳动物或爬行动物，但它们的主要捕食来源仍是小型昆虫。二齿猪笼草(Nepenthes bicalcarata)在其笼盖下表面的基部具有两个齿状的尖刺。这两个尖齿可能是用来引诱昆虫爬到笼口的正上方，昆虫一不小心就会坠 [2]入笼子中，之后被消化液淹死。猪笼草捕虫笼的内表面具有作用类似的光滑蜡质区，可防止猎物从笼中爬出。 瓶子草属 瓶状捕虫器结构最简单的可能是太阳瓶子草属(Heliamphora)植物。太阳瓶子草属为瓶子草科(Sarraceniaceae)杜鹃花目(Ericales)。它们的捕虫器是由叶片卷曲融合成的一个简单的瓶状结构演化而来。太阳瓶子草是南美洲高降雨量地区特有的，例如罗赖马山(Mount Roraima)。此外，太阳瓶子草为了防止捕虫瓶中的液体过多而使得其倒伏，它在叶片的融合处进化出了一条细小的缝隙，可让 瓶子草属植物(20张) 雨水从此流出。太阳瓶子草需依靠细菌才能完成消化过程。 除太阳瓶子草属外，瓶子草科还有两个属，分别是美国东南部特有的瓶子草属(Sarracenia)和加利福尼亚州特有的眼镜蛇瓶子草属(Darlingtonia)。瓶子草属中的紫色紫瓶子草(Sarracenia purpurea subsp.purpurea)具有更广阔的分布范围，可北至加拿大。 瓶子草属植物为了解决捕虫瓶中液体过度而导致倒伏的问，进化出了瓶盖。瓶盖是位于瓶口的一片宽大的叶状结构。它覆盖了整个瓶口，使得雨水不能进入其中。瓶子草具有分泌蛋白酶和磷酸脂酶的能力，蛋白酶和磷酸脂酶可将蛋白质和核酸分解，释放出氨基酸和磷以供瓶子草吸收。由此可猜测瓶子草进化出瓶盖也许是为了防止消化酶的流失。 眼镜蛇瓶子草()、鹦鹉瓶子草(Darlingtonia californicaSarracenia )和小瓶子草(Sarracenia minor)具有一种特殊的捕虫方式:psittacina 它们瓶盖的左右两侧黏连，形成一个球状的顶部，使得整个捕虫瓶几乎密封。球状的瓶盖与瓶身的衔接处有一个凹陷的缝隙。瓶盖和瓶身上有许多缺少叶绿素而呈现出白色的斑纹，阳光可以透过这些白斑射入捕虫瓶内。昆虫(大部分为蚂蚁)可以从狭缝中进入捕虫瓶。一旦进入后，它们会被这些白斑迷惑，误以为白斑处为出口而在捕虫瓶内迷失方向，最后落入消化液中而被消化。眼镜蛇瓶子草的瓶盖因具有类似蛇信子的附属物而得名。一些实生的瓶子草 土瓶草(19张) 也具有悬垂着的长型瓶盖附属物，眼镜蛇瓶子草可能是幼态持续(neoteny)的一个特例。 黄瓶子草()引诱昆虫的蜜液中含有毒芹碱Sarracenia flava [3](coniine)，它可以麻痹猎物从而提高捕获率。 因为瓶子草属植物耐寒且容易生长，所以在瓶子草科中它栽培得最为广泛。 土瓶草属 澳大利亚西部特有的土瓶草(Cephalotus follicularis)具有“莫卡辛”鞋状捕虫笼。捕虫笼的笼口很显眼并会分泌蜜液。在唇的内缘具有唇齿，以防止捕虫笼内的猎物爬出。昆虫常常被它们唇上分泌的蜜液和类似花朵般的形状和颜色所吸引。 食虫凤梨 瘦缩布罗基凤梨(Brocchinia reducta)是具有笼状或瓶状捕虫器的一种食虫凤梨。与其他近缘个体一样，其带状蜡纸叶片的基部会紧密的包裹成一个瓮状结构。大部分的凤梨科植物的这个瓮状结构只有收集雨水的作用，可成为青蛙、昆虫或固氮菌的栖息地。瘦缩布罗基凤梨的瓮状结构已特化成为具有蜡质内壁的捕虫器，在其中生活着大量的消化性细菌。 黏液捕虫器 黏液捕虫器的捕虫能力基于那些黏度极大的液滴。这些黏液捕虫器分布于叶片上，由可分泌黏稠液滴的腺体和黏液腺柄组成。这些黏液捕虫器可分为较短且参差不齐的捕虫堇类黏液捕虫器和较长且可运动的茅膏菜类黏液捕虫器。 至少有5个属的植物独立进化出了黏液捕虫器。 捕虫堇属 捕虫堇属(Pinguicula)植物的黏液腺柄非常短小，且叶片具有油亮的光泽。其叶片对于捕捉小型飞虫十分得力。其黏液的恢复能力较强。其叶片具有向触生长性，包括为了防止猎物被雨水冲走叶片边缘会向内卷曲;以及叶片会在猎物下形成一个消化 茅膏菜属植物(10张) 浅凹。 茅膏菜属 茅膏菜属(Drosera)内有超过100种茅膏菜具有可运动的黏液捕虫器。黏液腺存在于黏液腺柄的末端。若有猎物被粘附于附近，黏液腺柄会立刻向猎物方向弯曲，从而参与了捕获和消化的过程。锦地罗茅膏菜(Drosera )的黏液腺柄能在一秒钟甚至更短的时间内弯曲180?。茅膏菜属burmanii 植物的分布非常的广泛，除南极大陆外的各大洲都有存在。澳大利亚的茅膏菜属植物之间存在着较大的差异。迷你茅膏菜(Pygmy sundews)，如侏儒茅膏菜(Drosera pygmaea)和球根茅膏菜(tuberous sundews)，如盾叶茅膏菜(Drosera peltata)，前者在冬季会产生冬芽，而后者具有过度干燥夏季必须的球根。这些物种依赖于昆虫提供氮素，因此它们不具备大多数植物用于将土壤中的氮转化为有机形式的硝酸还原酶。 露松属 露松属(Drosophyllum)与茅膏菜属之间存在着密切的近缘 盾籽穗叶藤(11张) 关系，其叶片可以快速运动和生长。几乎所有的食虫植物都生长于沼泽或潮湿的热带地区，但露松属植物很特殊，其生活于类似沙漠的环境中。 腺毛草属 腺毛草属(Byblis)虽然与茅膏菜属之间亲缘关系较为疏远，但它们的生活习性却很相似。 穗叶藤属 关于盾籽穗叶藤(Triphyophyllum peltatum)的分子证据表示其属于双钩叶科(Dioncophyllaceae)且与露松之间存在着密切的近缘关系。盾籽穗叶藤常为藤本，其幼年阶段的植株具有食虫性。这可能是为了准备开花所需的营养。 夹状捕虫器 只有捕蝇草( 捕蝇草(14张) Dionaea muscipula)和囊泡貉藻(Aldrovanda vesiculosa)两个物种具有夹状捕虫器，因此它们被认为具有同一个祖先。貉藻为水生植物，专门 捕捉水中的小型无脊椎动物;捕蝇草则为陆生植物，捕捉各种节肢动物， [4]包括蜘蛛。 它们的夹状捕虫器很相似，都是由在叶片的末端，沿中脉分为两叶。在每片夹叶的内表面都有触敏的触毛。捕蝇草的每片夹叶具有3根触毛;貉藻上的触毛数量更多。触毛的弯曲会引发触毛基部细胞的胁迫门控通道 [5]打开，从而产生一个动作电位并传导至中脉。中脉细胞泵出离子使得细胞 [6]内渗透压改变或酸度升高，导致中脉细胞失水塌陷。虽然夹状捕虫器开合的机制仍有争议，但夹叶的开合来自于中脉细胞形态上的改变是可以肯定的。夹状捕虫器关闭的整个过程不超过1秒钟。 夹叶本身具有向触性。猎物的挣扎对夹叶内表面的刺激造成了夹叶向内生长，使得猎物被密封于夹叶中，形成一个消化囊，从而开始1~2个星期的消化过程。每个夹状捕虫器可使用3~4次，最终将失去关闭的能力。 囊状捕虫器 囊状捕虫器是狸藻属(Utricularia)植物特有的。囊状捕虫器上的离子泵会将囊内的离子泵出。由于囊内渗透压降低，内部的水因渗透作用被排出，使得囊内产生局部的真空。囊状捕虫器有一个小口，由一个可开合的囊盖密闭住。水生狸藻的囊盖具有一对长触须。当水生的无脊椎动物，如水蚤(Daphnia)触碰到这些触须时，其杠杆作用使得囊盖变形，从而释放真空。猎物就会被吸入囊内，最终被消化。陆生狸藻生长于陆地上的积水区域，它们的捕虫机制与水生狸藻有略微的 螺旋狸藻属植物(20张) 不同。 龙虾笼状捕虫器 龙虾笼状捕虫器存在于螺旋狸藻属(Genlisea)植物中。螺旋狸藻专门捕食水生原生动物。其“丫”形的叶片允许猎物进入而阻止其退出。猎物进入螺旋的入口后，“丫”形叶片的上部两个触手就会逼迫猎物向 “丫”形叶下部的消化囊方向运动。猎物的被迫运动也被认为与捕虫器内外渗透压导致的局部真空有关，这类似于狸藻属植物的囊状捕虫器，所以在进化上它们之间可能存在着近缘关系。 编辑本段捕虫植物 [7][8] 完整食虫性必须包括吸引、捕捉和消化这三个过程，同时也必须将 [9]猎物消化成为便于植物吸收的产物，如氨基酸和铵离子等。对于普通玩家来说，食虫植物与捕虫植物的区别只是一个无关紧要的问题，但对于学者来说这是值得区分的。如白菜均不具备吸引、捕捉和消化这三个过程，所 以它是一种非食虫植物;太阳瓶子草只具有简单的非特化的捕虫器，因此它是一种捕虫植物;而捕蝇草这样具有特化的复杂捕虫器，则称之为食虫植物。 食虫植物(15张) 捕虫植物还包括捕蝇幌属(Roridula)植物和贝尔特罗嘉宝凤梨(Catopsis berteroniana)。贝尔特罗嘉宝凤梨不会产生任何消化酶，而与之类似的瘦缩布罗基凤梨(Brocchinia reducta)则可产生磷酸酯酶，因此瘦缩布罗基凤梨属于食虫植物，而贝尔特罗嘉宝凤梨属于捕虫植物。引捕蝇幌属(Roridula)植物与猎物间的关系较为复杂。捕蝇幌全身布满了可分泌树脂状植物的腺体，形态上类似大型的茅膏菜。但是它们没有能力直接从捕捉到的昆虫那里获得营养。因此，它们与猎蝽(assassin bug)建立起了一个共生关系。猎蝽取食捕蝇幌捕获到的昆虫，而捕蝇幌则从猎蝽排出的粪便中获取营养。 角胡麻科(Martyniaceae)中的许多物种，如黄花单角胡麻(Ibicella [10])也具有可捕捉昆虫的黏液腺，但还未确定其是否具有食虫性。此lutea [10]外，芥菜的种子、食虫谷精属(Paepalanthus bromelioides)的捕虫器[11][12]，西番莲的苞片和花柱草属(Stylidium)植物的花梗和萼片都可以捕捉昆虫，但把它们称为食虫植物还是值得商榷的。 有时一种植物能否生成消化酶(蛋白酶、核糖核酸酶、磷酸酯酶等)被作为判断其是否具有食虫性的一个。不过这可能没有考虑到太阳瓶 [13][14]子草和眼镜蛇瓶子草。通常认为它们具有食虫性，但它们都依靠共生细菌产生的消化酶来分解猎物。这就与对于捕蝇幌食虫性的判断相矛盾。因为与细菌共生分解猎物的太阳瓶子草和眼镜蛇瓶子草可以被视为食虫植物，而与昆虫共生的捕蝇幌只被视为捕虫植物。 编辑本段进化过程 关于食虫植物的进化仅有少量的化石记录，所以其过程并不清晰。已发现的食虫植物化石数量很少，且多为种子和花粉。食虫植物为草本植物，不具有易成化石的结构，如树皮或木质等。特别是其捕虫器的结构更为的稚嫩，由于各种原因其可能会在化石中缺失。 尽管如此，仍可利用现代捕虫器的结构推断出古代捕虫器大部分的结构。 重构的已知最早的食虫植物长颈古瓶子草 笼状或瓶状叶片捕虫器毫无疑问源自于卷曲融合的叶片。瓶子草的维管组织是一个很好的例证。捕虫瓶前方剑叶部混合了来自左侧瓶身和右侧瓶身的维管束，这符合关于原始叶片两侧边缘朝叶片向轴面融合的猜想。黏液捕虫器也是从一种粘性的非食虫性叶片逐渐进化来的，与此同时，其也由被动捕虫器向主动捕虫器演化。分子数据显示“捕蝇草属(Dionaea)—貉藻属(Aldrovanda)”分支与茅膏菜属(Drosera)有着密切的近缘关系。[15]但其捕虫器与茅膏菜之间具有天壤之别，它失去了黏液而转变成快速运动的捕虫夹，这其中的原因不得而知。 已知的食虫植物只有约630种。至少有6个分支独立的植物进化出了 [16]食虫性。但这个“独立”也是相对的，它们可能都源自同一个具有食虫倾向的祖先。杜鹃花目(Ericales)和石竹目(Caryophyllales)具有特别多的食虫植物。而杜鹃花目下的食虫植物的生态类似要比其形态类型更丰富，其目下大部分食虫植物都生长于贫瘠的地区，如沼泽和荒原。 有学者认为所有的捕虫器由一种基本结构——带毛的叶片演化而来 [17]的。带毛的叶片可吸附雨水使其滞留在上面，特别是当叶片呈盾状时更为有效。这样湿润的环境促进了细菌在叶片上繁殖。当昆虫落在叶片上时，由于水表面张力的作用，使得昆虫困于水中窒息而死。紧接着，叶片上的细菌分解昆虫的尸体，释放出可以被叶片直接吸收的营养物质。其吸收原理类似于非食虫植物的叶面施肥。这使得这些植物在保存水或获取营养方面更具竞争优势。瓶状或笼状的叶片可以更好的收集雨水，导致了笼状或瓶状捕虫器的出现。可产生黏液的粘性叶片可以容易的黏获昆虫，导致了黏液捕虫器的出现。 笼状或瓶状捕虫器通过优胜劣汰，留下了更深的笼状或瓶状叶片。跟着叶片的两侧融合在一起，随后只在底部留下了少量帮助其捕获猎物的毛被，其余的大部分毛被都消失了。 螺旋狸藻的龙虾笼状捕虫器的来源较难以解释。它们可能源自专门捕食地面猎物的分叉囊状捕虫器，或是源自囊状捕虫器上起到引导猎物作用的突出物。不管其起源于什么，龙虾笼状捕虫器绝对是一种优良的进化产 物。当龙虾笼状捕虫器被埋于苔藓中时，其可以捕食来自各个方向的猎物，从而增大了捕获率。 狸藻的囊状捕虫器可能起源于类似鹦鹉瓶子草(Sarracenia )的捕虫器。这种捕虫器被水淹没后专门捕食水生猎物。为了psittacina 防止猎物从捕虫器中爬出或飞出，其利用蜡质，重力和细长的管道困住猎物。然而当捕虫器被水淹没后，猎物就能轻易的游出，所以狸藻的囊盖已从原始的囊门演化为单向开启的囊盖。之后，狸藻则演化成为利用捕虫囊内部形成的真空，并通过囊盖上的长触毛触发的主动捕虫器。 茅膏菜科的捕虫器包括黏液捕虫器和捕蝇草与貉藻具有的夹状捕虫器。许多非食虫植物也具有黏液捕虫器。腺毛草属植物和露松属植物进化出了被动黏液捕虫器。 主动黏液捕虫器依靠于快速的移动来制服猎物。茅膏菜属植物的黏液捕虫器的运动来源于组织的实际分裂生长，所以它们的运动速度较缓慢。而捕蝇草这的快速运动的夹状捕虫器来源于细胞大小的改变。因其运动之迅速使得黏液对它们来说已并非必要。带柄的黏液腺曾经存在于捕蝇草上，现在它们进化成为了捕蝇草的齿和触毛。这是一个自然选择造成原有结构具有新功能的典型例子。 [18] 关于石竹目(Caryophyllales)植物的分类学分析表明。茅膏菜科(Droseraceae)、穗叶藤属(Triphyophyllum)、猪笼草科(Nepenthaceae)和露松属(Drosophyllum)植物与怪柳属(Tamarix)、钩枝藤科(Ancistrocladaceae)、蓼科(Polygonaceae)和蓝雪科(Plumbaginaceae)植物之间具有密切的近缘关系。怪柳的叶片上具有专门分泌盐分的腺体;蓝雪科的植物中的一部分，如补血草属(Limonium)植物具有可分泌蛋白酶和黏液等物质的腺体。另一部分，如蓝雪属(Ceratostigma)植物的花萼上具有带柄的黏液腺，这些腺体可以帮助传播种子，也可能具有保护花朵免受蠕虫啃食的功能。这些腺体可能与食虫植物的腺体是同源的。也许食虫植物的食虫性源自于自我保护而不是为了吸取营养。凤仙花属植物与瓶子草科(Sarraceniaceae)和捕蝇幌属(Roridula)之间存在着密切的亲缘关系，它们都具有带柄的腺体。 只有瘦缩布罗基凤梨(Brocchinia reducta)和贝尔特罗嘉宝凤梨(Catopsis berteroniana)这样的食虫凤梨可能非源自于叶片或萼片带毛的植物。这两种凤梨通过产生蜡质将中部储水的基本结构进化出了食虫性。 编辑本段种植方法 虽然各种食虫植物需要的光照强度、空气湿度、土壤含水量等各不相同，但种植它们 马来王猪笼草及其他猪笼草 也有共通之处。 大部分的食虫植物需要使用软水浇灌，如雨水、蒸馏水、反渗透去离子水等。部分地区的自来水中含有大量的矿物质(尤其是钙盐)。这些钙盐会沉积下来，从而杀死植物。这是因为多数的食虫植物都已适应了贫瘠的酸性土壤，所以它们都是极端的避钙植物(calcifuges)。因此它们对于土壤中的营养物十分的敏感。大部分的食虫植物都生存于沼泽中，几乎所有的都不耐干旱。当然也有例外:球根茅膏菜(tuberous sundews)需要渡过干燥的夏季休眠期，露松的生产环境则几乎比所以食虫植物的干燥。 种植在室外的食虫植物一般都可以捕捉到足够的昆虫。这些昆虫分解后可以给植株提供养分。但是食虫植物一般都无法消化大量非昆虫类物质，如鸡肉、猪肉等。这些极易腐烂的物质可能会导致捕虫器甚至整个植株的死亡。 食虫植物很少因没有捕捉到昆虫而死亡，但其生长速度可能会受到影响。一般情况下最好留给它们自己选择和捕捉猎物的权利。 大部分食虫植物的生长需要充足的阳光。在这样的环境下会促进花青素的合成，使得植株的颜色更为鲜艳。猪笼草和捕虫堇需要充足的散射光，而其他大部分则喜直射光。 食虫植物大多生长于沼泽，因此它们的正常生长需要较高的空 瓶子草属植物 气湿度。 许多食虫植物都原产于寒温带地区，因此部分可耐受较低的温度。例如大部分原产于美国东南部的瓶子草属植物都可以耐受0?以下的环境。部 分的茅膏菜和捕虫堇也可以耐受0?以下的环境。而生长于热带的猪笼草，其适宜的温度则为20~30?。 种植食虫植物需要养分适中的基质，如水苔、泥炭、珍珠岩、椰壳等。 具有讽刺意味的是食虫植物本身较容易受到蚜虫或粉蚧的侵害。较小的危害宜手工清除，较大的危害则应酌情使用杀虫剂。异丙醇是对介壳虫有效的杀虫剂。 二嗪农也是大部分食虫植物都可耐受的广谱杀虫剂。此外，有报告称马拉硫磷和乙酰甲胺磷同样适用于食虫植物。 虽然虫害是一个问题，但最大的问题则是灰霉病。其在温暖潮湿的环境中发展，并在冬季成为一个严重的问题。将其放置于凉爽、通风良好的环境下，并及时将病枝移除，这一定程度上可以抑制灰霉病的发展。若失败，则应酌情使用杀真菌剂。 编辑本段药用价值 一位以色列特拉维夫大学(Tel Aviv University)的研究员在2009年发表的一项研究成果表明，食虫植物的分泌物中含有抗真菌的化合物。对这类化合物于已具有广泛抗药性的真菌感染依然有效。这将是抗真菌药 [19][20]物研发的一个新方向。 编辑本段文学描述 食虫植物一直都是人们感兴趣的主题。 电影《恐怖小店》中虚构的食人植物 但其中大部分的描述都极不准确。各种虚构的食虫植物出现于各类书籍、电影、电视剧和游戏中。通常这些虚构的描述包括脱离实际的巨大捕虫器等，并被作为噱头置于显眼处。在流行文化中最为有名的虚构食虫植物，包括20世纪60年代的黑色喜剧《恐怖小店(The Little Shop of Horrors)》，约翰?温德姆(John Wyndham)在《三脚妖之日(The Day of the Triffids)》中饰演的“三脚妖”。另一方面，电影《生物奇观(The Hellstrom Chronicle )》(1971年)中，对食虫植物进行了准确的描述。 流行文化中已知最早的关于食虫植物的描述，来自于1878年一篇的报道。在报道中卡尔?里驰博士(Dr. Carl Liche)声称在马达加斯加亲眼目睹了一位年轻女人被一棵食人树吞噬。1881年，这篇报道被发表在了《 1887年，所谓来自美洲中部的食人树 南澳大利亚记录(South Australian Register)》上。在随附的图片中，这个女人被描述为来自于一个名为“Mkodos”的未开化的残忍部落。最后，这篇报道被事实揭穿，被认定为是一篇虚假的报道，其中的卡尔?里驰博士、“Mkodos”部落和食人树都是捏造的。 在中国广为流传的“奠柏”的传说也可能源自于或改编于这个虚假的报道。 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。 2.3 DAS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(保位功能)，导致炉膛压力低，机组MFT。 (2)电源系统连接处接触不良:此类故障比较典型的有:1)电源系统底板上5VDC电压通常测量值在5.10,5.20VDC之间，但运行中测量各柜内进模件的电压很多在5V以下，少数跌至4.76VDC左右，引起部分I/O卡不能正常工作。经查原因是电源底板至电源母线间连接电缆的多芯铜线与线鼻子之间，表面上接触比较紧，实际上因铜线表面氧化接触电阻增加，引起电缆温度升高，压降增加。在机组检修中通过对所有5VDC电缆铜线与线鼻子之间的焊锡处理，问题得到解决。2)MACS-?DCS运行中曾在两个月的运行中发生2M801工作状态显示故障而更换了13台主控单元，但其中的多数离线上电测试时却能正常启动到工作状态，经查原因是原主控5V电源，因线损和插头耗损而导致电压偏低;通过更换主控间的冗余电缆为预制电缆;现场主控单元更换为2M801E-D01，提升主控工作电源单元电压至5.25V后基本恢复正常。3)有台机组负荷135MW时，给水调门和给水旁路门关小，汽包水位急速下降引发MFT。事后查明原因是给水调门、给水旁路门的端子板件电源插件因接触不良，指令回路的24V电源时断时续，导致给水调门及给水旁路门在短时内关下，汽包水位急速下降导致MFT。4)有台机组停炉前，运行将汽机控制从滑压切至定压后，发现DCS上汽机调门仍全开，主汽压力4260kpa，SIP上显示汽机压力下降为1800kpa，汽机主保护未动作，手动拍机。故障原因系汽机系统与DCS、汽机显示屏通讯卡件BOX1电源接触点虚焊、接触不好，引起通讯故障，使DCS与汽机显示屏重要数据显示不正常，运行因汽机重要参数失准手动拍机。经对BOX1电源接触点重新焊接后通讯恢复。5)循泵正常运行中曾发出#2UPS失电报警，20分钟后对应的#3、#4循泵跳闸。由于运行人员处理及时，未造成严重后果。热工人员对就地进行检查发现#2UPS输入电源插头松动，导致#2UPS失电报警。进行专门试验结果表明，循泵跳闸原因是UPS输入电源失去后又恢复的过程中，引起PLC输入信号抖动误发跳闸信号。 (3)UPS功能失效:有台机组呼叫系统的喇叭有杂音，通信班人员关掉该系统的主机电源查原因并处理。重新开 启该主机电源时，呼叫系统杂音消失，但集控室右侧CRT画面显示全部失去，同时MFT信号发出。经查原因是由于呼叫系统主机电源接至该机组主UPS，通讯人员在带载合开关后，给该机组主UPS电源造成一定扰动，使其电压瞬间低于195V，导致DCS各子系统后备UPS启动，但由于BCS系统、历史数据库等子系统的后备UPS失去带负荷能力(事故后试验确定)，造成这些系统失电，所有制粉系统跳闸，机组由于“失燃料”而MFT 。 (4)电源开关质量引起:电源开关故障也曾引起机组多次MFT，如有台机组的发电机定冷水和给水系统离线，汽泵自行从“自动”跳到“手动”状态;在MEH上重新投入锅炉自动后，汽泵无法增加流量。1分钟后锅炉因汽包水位低MFT动作。故障原因经查是DCS 给水过程控制站二只电源开关均烧毁，造成该站失电，导致给水系统离线，无法正常向汽泵发控制信号，最终锅炉因汽包水位低MFT动作。 2.6 SOE信号准确性问题处理 一旦机组发生MFT或跳机时，运行人员首先凭着SOE信号发生的先后顺序来进行设备故障的判断。因此SOE记录信号的准确性，对快速分析查找出机组设备故障原因有着很重要的作用。这方面曾碰到过的问题有: (1)SOE信号失准:由于设计等原因，基建接受过来的机组，SOE信号往往存在着一些问题(如SOE系统的信号分辨力达不到指标要求却因无测试仪器测试而无法证实，信号源不是直接取自现场，描述与实际不符，有些信号未组态等等)，导致SOE信号不能精确反映设备的实际动作情况。有台机组MFT时，光字牌报警“全炉膛灭火”，检查DCS中每层的3/4火检无火条件瞬间成立，但SOE却未捉捕到“全炉膛灭火”信号。另一台机组MFT故障，根据运行反映，首次故障信号显示“全炉膛灭火”，同时有“DCS电源故障”报警，但SOE中却未记录到DCS电源故障信号。这使得SOE系统在事故分析中的作用下降，增加了查明事故原因的难度。为此我省各电厂组织对SOE系统进行全面核对、整理和完善，尽量做到SOE信号都取自现场，消除SOE系统存在的问题。同时我们专门开发了SOE信号分辨力测试仪，经浙江省计量测试院测试合格后，对全省所属机组SOE系统分辨力进行全部测试，掌握了我省DCS的SOE系统分辨力指标不大于1ms的有四家，接近1ms的有二家，4ms的有一家。 (2)SOE报告内容凌乱:某电厂两台30万机组的INFI-90分散控制系统，每次机组跳闸时生成的多份SOE报告内容凌乱，启动前总是生成不必要的SOE报告。经过1)调整SEM执行块参数， 把触发事件后最大事件数及触发事件后时间周期均适当增大。2)调整DSOE Point 清单，把每个通道的Simple Trigger由原来的BOTH改为0TO1，Recordable Event。3)重新下装SEM组态后，问题得到了解决。 (3)SOE报表上出现多个点具有相同的时间标志:对于INFI-90分散控制系统，可能的原因与处理方法是:1)某个SET或SED模件被拔出后在插入或更换，导致该子模件上的所有点被重新扫描并且把所有状态为1的点(此时这些点均有相同的跳闸时间)上报给SEM。2)某个MFP主模件的SOE缓冲区设置太小产生溢出，这种情况下，MFP将会执行内部处理而复位SOE，导致其下属的所有SET或SED子模件中，所有状态为1的点(这些点均有相同跳闸时间)上报给了SEM模件。处理方法是调整缓冲区的大小(其值由FC241的S2决定，一般情况下调整为100)。3)SEM收到某个MFP的事件的时间与事件发生的时间之差大于设定的最大等待时间(由FC243的S5决定)，则SEM将会发一个指令让对应的MFP执行SOE复位，MFP重新扫描其下属的所有SOE点，且将所有状态为1 的点(这些点均有相同的跳闸时间)上报给SEM，。在环路负荷比较重的情况下(比如两套机组通过中央环公用一套SEM模件)，可适当加大S5值，但最好不要超过60秒。 2.7 控制系统接线原因 控制系统接线松动、错误而引起机组故障的案例较多，有时此类故障原因很难查明。此类故障虽与控制系统本身质量无关，但直接影响机组的安全运行，如: (1)接线松动引起:有台机组负荷125MW，汽包水位自动调节正常，突然给水泵转速下降，执行机构开度从64%关至5%左右，同时由于给水泵模拟量手站输出与给水泵液偶执行机构偏差大(大于10%自动跳出)给水自动调节跳至手动，最低转速至1780rpm，汽包水位低低MFT动作。原因经查是因为给水泵液偶执行机构与DCS的输出通道信号不匹配，在其之间加装的信号隔离器，因24VDC供电电源接线松动失电引起。紧固接线后系统恢复正常。事故后对信号隔离器进行了冗余供电。 (2)接线错误引起:某#2 机组出力300MW时,#2B汽泵跳闸(无跳闸原因首出、无大屏音响报警)，机组RB动作，#2E磨联锁跳闸，电泵自启，机组被迫降负荷。由于仅有ETS出口继电器动作记录, 无#2B小机跳闸首出和事故报警，且故障后的检查试验系统都正常，当时原因未查明。后机组检修复役前再次发生误动时，全面检查小机现场紧急跳闸按钮前接的是电源地线，跳闸按钮后至PLC，而PLC后的电缆接的是220V电源火线，拆除跳闸按钮后至PLC的电缆,误动现象消除，由此查明故障原因是是跳闸按钮后至PLC的电缆发生接地，引起紧急跳闸系统误动跳小机。 (3)接头松动引起:一台机组备用盘硬报警窗处多次出现“主机EHC油泵2B跳闸”和“开式泵2A跳闸”等信号误报警，通过CRT画面检查发现PLC的 A路部分I/O柜通讯时好时坏，进一步检查发现机侧PLC的3A、4、5A和6的4个就地I/O柜二路通讯同时时好时坏，与此同时机组MFT动作，首出原因为汽机跳闸。原因是通讯母线B路在PLC4柜内接头和PLC5、PLC4柜本身的通讯分支接头有轻微松动，通过一系列的紧固后通讯恢复正常。 针对接线和接头松动原因引起的故障，我省在基建安装调试和机组检修过程中，通过将手松拉接线以以确认接线 是否可靠的方法，列入质量验收内容，提高了接线质量，减少了因接线质量引起的机组误动。同时有关电厂 制定了热工控设备通讯电缆随机组检修紧固制度，完善控制逻辑，提高了系统的可靠性。 2.8 控制系统可靠性与其它专业的关系 需要指出的是MFT和ETS保护误动作的次数，与有关部门的配合、运行人员对事故的处理能力密切相关，类似的故障有的转危为安，有的导致机组停机。一些异常工况出现或辅机保护动作，若运行操作得当，本可以避免MFT动作(如有台机组因为给煤机煤量反馈信号瞬时至零，30秒后逻辑联锁磨煤机热风隔离挡板关闭，引起一次风流量急降和出口风温持续下跌，热风调节挡板自动持续开至100%，冷风调节挡板由于前馈回路的作用而持续关小，使得一次风流量持续下降。但由于热风隔离挡板有卡涩，关到位信号未及时发出，使得一次风流量小至造成磨煤机中的煤粉积蓄，第5分钟时运行减少了约10%的煤量，约6分钟后热风隔离挡板突然关到位，引起一次风流量的再度急剧下降，之后按设计连锁逻辑，冷风隔离挡板至全开，使得一次风流量迅速增大，并将磨煤机C中的蓄煤喷向炉膛，造成锅炉燃烧产生局部小爆燃，引风机自动失控于这种异常情况，在三个波的扰动后(约1分钟)，炉膛压力低低MFT。当时MFT前7分钟的异常工况运行过程中，只要停运该台磨煤机就可避免MFT故障的发生)。此外有关部门与热工良好的配合，可减少或加速一些误动隐患的消除;因此要减少机组停组次数，除热工需在提高设备可靠性和自身因素方面努力外，还需要热工和机务的协调配合和有效工作，达到对热工自动化设备的全方位管理。需要运行人员做好事故预想，完善相关事故操作指导，提高监盘和事故处理能力。 3 提高热工自动化系统可靠性的建议 随着热工系统覆盖机、电、炉运行的所有参数，监控功能和范围的不断扩大以及机组运行特点的改变和DCS技术的广泛应用，热控自动化设备已由原先的配角地位转变为决定机组安全经济运行的主导因素，其任一环节出现问题，都有导致热控装置部分功能失效或引发系统故障，机组跳闸、甚至损坏主设备的可能。因此如何通过科学的基础管理，确保所监控的参数准确、系统运行可靠是热工安全生产工作中的首要任务。在收集、总结、吸收同仁们自动化设备运行检修、管理经验和保护误动误动原因分析的基础上，结合热工监督工作实践，对提高热工保护系统可靠性提出以下建议，供参考: 3.1 完善热工自动化系统 (1)解决操作员站电源冗余问题:过程控制单元柜的电源系统均冗余配置，但所有操作员站的电源通常都接自本机组的大UPS，不提供冗余配置。如果大UPS电压波动，将可能引起所有操作员站死机而不得不紧急停运机组，但由于死机后所有信号都失去监视，停机也并非易事。为避免此类问题发生，建议将每台机组的部份操作员站与另一台机组的大UPS交叉供电，以保证当本机大UPS电压波动时，仍有2台OIS在正常运行。 (2)对硬件的冗余配置情况进行全面核查，重要保护信号尽可能采取三取二方式，消除同参数的多信号处理和互为备用设备的控制回路未分模件、分电缆或分电源(对互为备用的设备)现象，减少一模件故障引起保护系统误 动的隐患。 (3)做好软报警信号的整理:一台600MW机组有近万个软报警点，这些软报警点往往未分级处理，存在许多描述错误，报警值设置不符设计，导致操作画面上不断出现大量误报警，使运行人员疲倦于报警信号，从而无法及时发现设备异常情况，也无法通过软报警去发现、分析问题。为此组织对软报警点的核对清理，整理并修改数据库里软报警量程和上、下限报警值;通过数据库和在装软件逻辑的比较，矫正和修改错误描述，删除操作员站里重复和没有必要的软报警点，对所有软报警重新进行分组、分级，采用不同的颜色并开通操作员站声音报警，进行报警信号的综合应用研究，使软报警在运行人员监盘中发挥作用。 (4)合理设置进入保护联锁系统的模拟量定值信号故障诊断功能的处理，如信号变化速率诊断处理功能的利用，可减少因接线松动、干扰信号或设备故障引起的信号突变导致系统故障的发生，未设置的应增加设置。 (5)继续做好热工设备电源回路的可靠性检查工作，对重要的保护装置及DCS、DEH系统，定期做好电源切换试验工作，减少或避免由于电源系统问题引起机组跳机等情况发生。 (6)加强对测量设备现场安装位置和测量管路敷设的检查，消除不满足规程要求隐患，避免管路积水和附加的测量误差，导致机组运行异常工况的再次发生。 (7)加强对电缆防损、和敷设途径的防火、防高温情况检查，不符要求处要及时整改，尤其是燃机机组，要避免因烟道漏气烧焦电缆，导致跳机故障的发生。 (8)电缆绝缘下降、接线不规范(松动、毛刺等)、通讯电缆接头松动、信号线拆除后未及时恢复等，引起热工系统异常情况的屡次发生，表明随着机组运行时间的延伸，电缆原先紧固的接头和接线，可能会因气候、氧化等因素而引起松动，电缆绝缘可能会因老化而下降。为避免此类故障的发生，各电厂应将热工重要系统电缆的绝缘测量、电缆接线和通讯电缆接头紧固、消除接线外露现象等，列入机组检修的热工常规检修项目中，并进行抽查验收，对所有接线用手松拉，确认接线紧固，消除接线松动而引发保护系统误动的隐患。 (9)开展热工保护、连锁信号取样点可靠性、保护逻辑条件及定值合理性的全面梳理评估工作，经过论证确认，进行必要的整改，(如给泵过量程信号设计为开再循环门的，可能会引起系统异常，应进行修改)。完善机组的硬软报警、报警分级处理及定值核对，确保其与经审核颁发的热工报警、保护定值表相符。保警信号综合利用 3.2 加强热控自动化系统的运行维护管理 (1)模件吹扫:有些DCS的模件对灰和静电比较敏感，如果模件上的积灰较多可能会造成该模件的部分通道不能正常工作甚至机组MFT，如我省曾有台机组，一个月内相继5次MFT，前四次MFT动作因GPS校时软件有问题，导致历史库、事故追忆、SOE记录时间不一致，事故原因未能查明。在GPS校时软件问题得到处理后发生第五次MFT时，根据记录查明MFT动作原因系DCS主控单元一内部模件未进行喷涂绝缘漆处理，表面积灰严重使内部模件板上元器件瞬间导通，导致控制单元误发网络信号引起。更换该控制单元模件和更改组态软件后，系统 恢复正常运行。因此要做好电子室的孔洞封堵，保持空气的清洁度，停机检修时及时进行模件的清扫。但要注意，有些机组的DCS模件吹扫、清灰后，往往发生故障率升高现象(有电厂曾发生过内部电容爆炸事件)，其原因可能与拨插模件及吹扫时的防静电措施、压缩空气的干燥度、吹扫后模件及插槽的清洁度等有关，因此进行模件工作时，要确保防静电措施可靠，吹扫的压缩空气应有过滤措施(最好采用氮气吹扫)，吹扫后模件及插槽内清洁。 (2)风扇故障、不满足要求的环境温湿度和灰尘等小问题，有可能对设备安全产生隐患，运行维护中加强重视。 (3)统计、分析发生的每一次保护系统误动作和控制系统故障原因(包括保护正确动作的次数统计)，举一反三，消除多发性和重复性故障。 (4)对重要设备元件，严格按规程要求进行周期性测试。完善设备故障、运行维护和损坏更换登记等台帐。 (5)完善热工控制系统故障下的应急处理措施(控制系统故障、死机、重要控制系统冗余主控制器均发生故障)。 (6)根据系统和设备的实际运行要求，每二年修订保护定值清册一次，并把核对、校准保护系统的定值作为一项标准项目列入机组大小修项目中。重要保护系统条件、定值的修改或取消，宜取得制造厂同意，并报上级主管部门批准、备案。 (7)通过与规定值、出厂测试数据值、历次测试数据值、同类设备的测试数据值比较，从中了解设备的变化趋势，做出正确的综合分析、判断，为设备的改造、调整、维护提供科学依据。 3.3 规范热工自动化系统试验 (1)完善保护、联锁系统专用试验操作卡(操作卡上对既有软逻辑又有硬逻辑的保护系统应有明确标志);检修、改造或改动后的控制系统，均应在机组起动前，严格按照修改审核后的试验操作卡逐步进行试验。 (2)各项试验信号应从源头端加入，并尽量通过物理量的实际变化产生。试验过程中如发现缺陷，应及时消除后重新试验(特殊试验项目除外)直至合格。 (3)规范保护信号的强制过程(包括强制过程可能出现的事故事前措施，信号、图纸的核对，审批人员的确认把关，强制过程的监护及监护人应对试验的具体操作进行核实和记录等)，强调信号的强置或解除强置，必须及时准确地作好记录和注销工作。 (4)所有试验应有试验方案(或试验操作单)、试验结束后应规范的填写试验报告(包括试验时间、试验内容、试验步骤、验收结果及存在的问题)，连同试验方案、试验曲线等一起归档保存。 3.4 继续做好基建机组、改造机组、检修机组的全过程热工监督工作 (1)对设备选型、采购、验收、安装、调试、竣工图移交等各个环节严把质量关，确保控制系统和设备指标满足要求。 (2)充分做好控制系统改造开工前的准备工作(包括设计、出厂验收、图纸消化等)。 (3)严格执行图纸，加强检修、改造施工中的图纸修改流程管理，图纸修改应及时在计算机内进行，以 保证图纸随时符合实际;试验图纸应来自确认后的最新版本。 (4)计算机软件组态、保护的定值和逻辑需进行修改或改进时，应严格执行规定的修改程序;修改完毕应及时完成对保护定值清册和逻辑图纸的修改，组态文件进行拷贝，并与保护修改资料一起及时存档。 (5)机组检修时进行控制系统性能与功能的全面测试，确保检修后的控制系统可靠。 3.5 加强培训交流 (1)定期进行人员的安全教育和专业技术培训，不断提高人员的安全意识和专业水平，提高人员对突发事件的准确判断和迅速处理能力。减少检修维护和人为原因引起的热工自动化系统故障。 (2)加强电厂间交流，针对热工中存在的问题，组织专业讨论会，共同探讨解决问题办法。 (3)完善热工保护定值及逻辑修改制度;认真组织学习、严格执行热工保护连锁投撤制度;实行热工保护定值及逻辑修改、热工保护投撤、热工保护连锁信号强制与解除强制监护制。