關于提高熱工保護可靠性及安全性的對策分析

　　摘 要：熱工保護是火電廠熱工自動化的重要組成部分，它以安全運行為前提，是保證人身安全和設備完好的最后一道屏障。熱工保護系統(tǒng)在主輔設備發(fā)生嚴重故障時，能及時采取針對性的防御或修補措施，保障人身安全和設備安全運行。本文從介紹熱工保護概念入手，分析了熱工保護對于火電廠的安全運行的重要性，并引入了DCS系統(tǒng)來介紹其在促進熱工高度自動化，實現(xiàn)機組可靠性及安全性方面所起到的重要作用。
　　關鍵詞：熱工保護 可靠性和安全性 DCS系統(tǒng)
　　中圖分類號：TM621.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2011）10（c）-0000-00
　　
　　1熱工保護的概念
　　 熱工保護是指在機組啟停和運行過程中，通過對機組及其主要輔助設備的工作狀態(tài)和運行的熱力參數(shù)及電網的運行狀態(tài)的實時在線監(jiān)測，在主輔設備及系統(tǒng)的熱力參數(shù)及電網發(fā)生異常或故障時，及時發(fā)出報警信號，緊急情況下自動啟動或切除某些設備或系統(tǒng)，使機組仍然維持原負荷運行或減負運行；當發(fā)生重大故障而危及機組設備安全時，自動停止機組運行并記錄相關信息。一般來說，一套完整的熱工保護系統(tǒng)包括監(jiān)測裝置、報警裝置、控制邏輯、保護定值、記錄和打印設備、保護在線試驗裝置等。
　　2熱工保護對火電廠安全運行的影響
　　 熱工保護對火電廠安全運行的影響體現(xiàn)在其對鍋爐和汽輪機等核心裝置上，其重要性也即體現(xiàn)在熱工保護系統(tǒng)的可靠性和安全性對這些裝置的保護上。熱工系統(tǒng)中的各種熱力設備在熱工保護下會降低故障的發(fā)生率，甚至自動修復故障，從而大大提高了火電廠的安全性和可恢復性。熱工保護系統(tǒng)一般分兩級保護即事故聯(lián)鎖回路保護和事故跳閘回路保護。前者的作用是維持機組在故障情況下繼續(xù)運行或者在危險工況或自動控制系統(tǒng)失靈時聯(lián)鎖切除設備運行；跳閘處理的目的是防止機組發(fā)生機毀人亡的嚴重事故。二者均是一種保護手段，對確保火電廠安全運行具有極其重要的作用。
　　3熱工保護系統(tǒng)常見的問題
　　3.1DCS硬件故障
　　 硬件故障主要表現(xiàn)為一般模件故障和控制器故障，前者往往會導致設備誤動作，后者引發(fā)的故障表現(xiàn)為：一是控制器誤發(fā)信號導致機組跳閘；二是控制器A與B切換過程中異常導致機組跳閘；三是控制器A和B切換過程中異常，熱工人員處理操作不當導致機組跳閘。
　　3.2熱工邏輯及現(xiàn)場設備故障
　　 當用作聯(lián)鎖保護的測量信號本身不可靠時，系統(tǒng)的誤動概念會大大增加，而熱控保護聯(lián)鎖系統(tǒng)中的觸發(fā)信號采用了不少單點測量信號，由于這些設備和系統(tǒng)運行在一個強電磁環(huán)境，來自系統(tǒng)內部的異常和外部環(huán)境的干擾，如接線松動、電導耦合、電磁輻射等都可能引發(fā)單點信號保護回路的誤動。像溫度測量和振動信號受外界因素干擾、變送器故障、位置開關接觸不良或某個擋板卡澀開關不到位，一些壓力開關穩(wěn)定性差等。統(tǒng)計數(shù)據表明，熱控單點信號保護回路的異常，很大程度是外部因素誘導下的瞬間誤發(fā)信號引起，不少故障僅僅是因為某個位置開關接觸不良或某個擋板卡澀造成機組跳閘。
　　4提高熱工保護可靠性及安全性的對策
　　4.1針對邏輯與現(xiàn)場設備故障的對策
　　 一是最好不在保護回路中設置運行人員可投、切保護和手動復歸保護邏輯的任何操作設備。200MW及以下機組的工程師站中已設計有投切開關的保護系統(tǒng)應設置有狀態(tài)顯示和投、切開關操作的確認功能。
　　 二是MFT、ETS、GTS間的跳閘指令必須至少有兩路信號，通過各自的輸出模塊，并按照二選一或三選二的邏輯啟動跳閘繼電器。
　　三是保護邏輯組態(tài)時應合理配置頁面和正確的執(zhí)行時序。
　　四是全面梳理熱工保護連鎖信號，著重從動作可靠性角度進行優(yōu)化。
　　五是為避免單個部件或設備故障而造成機組跳閘，在新機組邏輯設計或運行機組檢修時采取容錯邏輯設計，對運行中常出現(xiàn)故障的設備、部件和元件，從控制邏輯上進行優(yōu)化和完善，通過預先設置的邏輯措施來降低或避免控制邏輯失效。
　　4.2完善測量報警信號系統(tǒng)
　　 測量信號具備的報警作用對及時發(fā)現(xiàn)故障并為排除故障爭取時間具有十分關鍵的作用，然而目前許多熱電廠尤其是中小型熱電廠往往存在測量信號不可靠、機組軟報警點未分級或分級不完善、描述錯誤、報警值設置與運行實際不符等問題，由此導致操作畫面不斷出現(xiàn)誤報警信號，以至于運行人員不能準確判斷設備是否異常。因此，提高報警信號的可靠性，對軟報警組織專項核對整理并修改數(shù)據庫里的軟報警量程和上下限報警值，或通過數(shù)據庫和在裝軟件邏輯的比較，矯正和修改錯誤描述刪除重復和沒有必要的軟報警點，對所有軟報警重新進行分組、分級，采用不同的顏色并開通操作員站聲音報警，使軟報警系統(tǒng)真正發(fā)揮作用。
　　4.3工專業(yè)管理措施
　?。?）對測點、控制電纜和管路等采取的應對措施
　　 一是熱控系統(tǒng)DCS電子間設計無電纜夾層時，其電纜橋架應設計供檢修維護用人行通道；二是安裝敷設帶屏蔽的信號電纜；三是對基建機組電纜安裝質量和運行機組檢修電纜的檢修質量進行質量驗收；四是汽輪機潤滑油壓測點應安裝在系統(tǒng)壓力最低處；五是冗余信號從取樣點到測量儀表的全程均應互相獨立分開設備；六是測量蒸汽或液體介質的儀表與測點安裝應找準合適位置。
　?。?）對接地與干擾問題采取的應對措施
　　 一是信號電纜屏蔽層應保持良好的單端接地，屏蔽層接到信號源的公共端，避免形成屏蔽層環(huán)路，最終達到抗干擾目的；二是信號電纜不應作為信號地線，以防止電纜屏蔽層產生磁場感應電流形成干擾；三是現(xiàn)場過渡連接時，電纜屏蔽線應通過端子可靠性連接，保證屏蔽層接地的全程貫通連續(xù)性，不得有斷層存在；四是同軸電纜和模擬信號回路控制電纜做好采用集中一點接地的方式，且要將接地點選取在控制室；五是信號電纜在控制系統(tǒng)側單點接地解決不了的干擾問題可以在干擾源側單點接地試驗，以檢測是否有利于干擾電壓對地放電，減少和防止干擾電壓的竄入。
　　4.4管理措施
　　機組運行人員一定要對熱工保護系統(tǒng)的邏輯關系做到心中有數(shù)，掌握保護定值的量度，防止發(fā)生事故。一般機組啟動前，都要對熱工主保護、主機和輔機的重要設備進行動態(tài)試驗(部分為靜態(tài)試驗)。運行過程中要經常切換計算機畫面，從而了解機組各個系統(tǒng)的運行情況，及時調整工況；特別是在投入自動系統(tǒng)后，千萬不要以為投入自動了就不理不顧。運行人員應定期對備用設備進行倒換試驗，比如汽泵跳閘后電泵聯(lián)鎖不成功就可以通過試驗發(fā)現(xiàn)，就可以避免汽包水位低導致MFT動作引起機組解列。
　　4.5故分析
　　機組的熱工保護每發(fā)生一次動作或出現(xiàn)一次拒動應及時嚴格按照事故調查規(guī)程進行，充分利用計算機的存儲功能，對每個系統(tǒng)都應做好相關的歷史趨勢曲線，發(fā)揮SOE功能，同時還要注意DCS的各個計算機時鐘一定要同步。加強事故分析，杜絕同類事故發(fā)生。對分析不清的事故絕不能放過，應組織專家進行調查分析，直到搞清事故的真正原因，并制定反事故措施為止。
　　5結語
　　 熱工保護系統(tǒng)是火電廠不可或缺的組成部分，對提高機組主輔設備的可靠性和安全性起著十分重要的作用。本文介紹了熱工保護概念，并分析了熱工保護對保障火電廠安全運行的重要作用。接著本文重點介紹了熱工保護系統(tǒng)中常見的問題，分析認為，系統(tǒng)軟硬件故障、元器件故障、短路和線路虛接等故障以及人為原因導致的故障等是主要表現(xiàn)形式，并提出了提高熱工保護可靠性和安全性的對策。熱工保護系統(tǒng)是熱力設備安全運行的最后一道屏障，為確保這一屏障的安全可靠，需要熱工維護人員不斷完善熱工設備和管理制度。
　　
　　參考文獻：
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