熱電廠熱工控制系統(tǒng)在線安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定

楊建明

（寧夏電投銀川熱電有限公司 寧夏 銀川 750021）

0 引言

現(xiàn)代安全管理理論認(rèn)為，生產(chǎn)事故的發(fā)生雖然有其突發(fā)性和偶然性，但事故是可以預(yù)測(cè)、預(yù)防和控制的。 因此，研究熱電廠綜合安全評(píng)價(jià)方法，建立一套熱電廠熱工控制系統(tǒng)在線安全評(píng)價(jià)體系可以對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)生的事故預(yù)防和控制具有重大的意義。通過(guò)控制系統(tǒng)的在線安全評(píng)價(jià)，可及時(shí)動(dòng)態(tài)地掌握控制系統(tǒng)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)隱患，并給出預(yù)防控制策略，提高了機(jī)組熱工控制系統(tǒng)的整體安全水平。

1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

傳感器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的重要組成部分，盡管在允許的條件下盡量選用性能良好、可靠性高的儀表。然而，這些部件往往工作在較惡劣的環(huán)境下，如熱電偶和熱電阻經(jīng)常工作在具有腐蝕和流體沖刷的環(huán)境中，因而發(fā)生故障的概率是很高的。 它們的故障成為影響控制系統(tǒng)安全性主要原因，也是控制系統(tǒng)維修的主要對(duì)象。

傳感器的常見故障有：

（1）傳感器斷線：傳感器處于斷開的狀態(tài)；

（2）傳感器恒偏差：傳感器的輸出信號(hào)和實(shí)測(cè)值存在較大偏差；

（3）傳感器的增益變化：傳感器的輸出增益衰減或增大；

（4）傳感器卡死：傳感器的輸出不隨被測(cè)量值的變化而變化，保持一個(gè)恒定的輸出值；

（5）傳感器脈沖性故障：傳感器的輸出突然出現(xiàn)很短時(shí)間的突變后又恢復(fù)正常。

2 機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)

機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)問(wèn)題關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行與熱電廠涉網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備的配合，主要包括AGC 和一次調(diào)頻，其中一次調(diào)頻可快速響應(yīng)電網(wǎng)功率的突變，從而使電網(wǎng)維持在一個(gè)較高的頻率水平，主要是由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的，AGC 則是在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。

3 FSSS

FSSS 是現(xiàn)代大型熱電機(jī)組必須具備的一種監(jiān)控系統(tǒng)， 它能在鍋爐正常工作和啟停等各種運(yùn)行方式下，連續(xù)地密切監(jiān)視燃燒系統(tǒng)的大量參數(shù)與狀態(tài)，不斷的進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，必要時(shí)發(fā)出動(dòng)作指令，通過(guò)種種連鎖裝置，使燃燒設(shè)備中的有關(guān)部件嚴(yán)格按照既定的程序完成必要的操作或處理為隨行事故，以保證鍋爐燃燒系統(tǒng)的安全。FSSS 系統(tǒng)分為燃燒器控制系統(tǒng)BCS 和燃料安全系統(tǒng)FSS。BCS 系統(tǒng)的功能是對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和順序控制，保證點(diǎn)火器、油槍、和磨煤機(jī)系統(tǒng)的安全啟動(dòng)、停止和運(yùn)行。

4 順序控制系統(tǒng)

順序控制系統(tǒng)是熱工控制系統(tǒng)的重要組成部分， 主要用于鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及其輔機(jī)的啟動(dòng)和停止操作和局部工藝系統(tǒng)的運(yùn)行操作。

5 數(shù)字電液控制與保護(hù)

DEH 系統(tǒng)運(yùn)行可靠性是機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證，DEH 控制系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障，DEH 系統(tǒng)存在的問(wèn)題也是熱電廠在熱工控制系統(tǒng)安全上面臨的主要問(wèn)題之一。

5.1 調(diào)速汽門重疊度不滿足要求

調(diào)速汽門重疊度設(shè)置不合理或隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，調(diào)速汽門重疊度變化引起信號(hào)異常。

5.2 DEH 組態(tài)丟失

某機(jī)組曾在準(zhǔn)備沖轉(zhuǎn)時(shí)， 運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)在上OIS 無(wú)法輸入目標(biāo)值，檢查發(fā)現(xiàn)組態(tài)程序丟失30 頁(yè)，重裝組態(tài)后故障排除。 查閱歷史記錄發(fā)現(xiàn)組態(tài)程序丟失的原因是之前UPS 電源和保安段電源互切造成。

5.3 VCC 卡故障

VCC 卡故障，一種情況是VCC 卡功放故障，A、P 值正常，飽和電壓、指令使出不能改變，造成閥門全開；另一種情況是VCC 卡芯片故障，閥位指令不能隨著反饋信號(hào)變化，反應(yīng)不出就地的實(shí)際開度，導(dǎo)致閥門接到指令輸出一直動(dòng)作，造成閥門全開或全關(guān)。 還可能出現(xiàn)的故障有：與BC 板通信中斷，VCC 板停止運(yùn)行、LTDT 調(diào)整電路異常、綜合放大回路異常等。

5.4 伺服閥故障

當(dāng)某個(gè)伺服閥故障后， 輕則對(duì)應(yīng)得調(diào)門將不能正常響應(yīng)DEH 的輸出指令，從而引起調(diào)速系統(tǒng)工作擺動(dòng)，重則可能造成閥門全開或全關(guān)，導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)或不能正常啟動(dòng)。引起的原因有油質(zhì)不合格，有渣滓等沉淀物存在，造成伺服閥機(jī)械部分卡澀堵塞所致；使用環(huán)境惡劣，如某電廠的伺服閥工作所處的環(huán)境高于80℃， 伺服閥長(zhǎng)期在高溫下工作，對(duì)力矩電機(jī)的工作特性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，加速了伺服閥的磨損。

6 模擬量控制系統(tǒng)

模擬量控制系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，燃燒控制系統(tǒng)，磨煤機(jī)一次風(fēng)量和出口風(fēng)粉溫度控制系統(tǒng)，爐膛壓力控制系統(tǒng)，燃燒器二次風(fēng)流量控制系統(tǒng)，給水控制系統(tǒng)，主汽溫度和再熱汽溫度控制系統(tǒng)，主機(jī)潤(rùn)滑油溫、發(fā)電機(jī)氫溫、汽輪機(jī)軸封、高低加水位、除氧器水位、凝汽器水位控制系統(tǒng)。

機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是火電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要組成部分其安全性具有極端重要的意義。該系統(tǒng)的故障將導(dǎo)致機(jī)組自動(dòng)退出機(jī)緊急停機(jī)控制品質(zhì)下降等事故。所以對(duì)于單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)研究具有十分重要的意義。

執(zhí)行器作為控制系統(tǒng)的最終實(shí)現(xiàn)部分，有著重要的作用，但執(zhí)行器是過(guò)程控制中較薄弱的環(huán)節(jié)，其故障是控制系統(tǒng)中常見故障之一。

執(zhí)行器的常見故障有：

（1）反饋與指令間偏差過(guò)大；

（2）執(zhí)行器輸出出現(xiàn)突變型或緩變型偏差；

（3）增益逐漸衰減；

（4）執(zhí)行器振蕩；

（5）執(zhí)行器卡死故障等降。

7 DCS

DCS 以其高度的可靠性、強(qiáng)大的功能、靈活的配置在電廠熱控系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用，但在使用中也不可避免地會(huì)出現(xiàn)影響安全與可靠性的故障。

7.1 主控制器故障

由于重要系統(tǒng)的主控制器冗余配置，大大減少了主控制器“異?！币l(fā)機(jī)組跳閘的次數(shù)。 主控制器“異?！倍鄶?shù)為軟件故障，通過(guò)復(fù)位或初始化能恢復(fù)正常工作。 引起機(jī)組跳閘的少數(shù)故障，多發(fā)生在雙機(jī)切換不成功時(shí)。

7.2 通信阻塞

有臺(tái)機(jī)組負(fù)荷300MW 時(shí)，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)煤量突減，汽機(jī)調(diào)門速關(guān)且CRT 上所有火檢、油槍、燃油系統(tǒng)均無(wú)信號(hào)顯示。 熱工人員檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)組EHF 系統(tǒng)一柜內(nèi)的I/0 BUS 接口模件ZT 報(bào)警燈紅閃，操作員站與EHF 系統(tǒng)失去藕合，當(dāng)試著從工作站禍合機(jī)進(jìn)入OS250PC 軟件包調(diào)用EHF 系統(tǒng)時(shí)，提示不能訪問(wèn)該系統(tǒng)。 通過(guò)分析判斷，故障原因最大的可能是在3 層CPU 切換時(shí)， 系統(tǒng)處理信息過(guò)多造成中央CPU 與近程總線之間的通信阻塞引起。 經(jīng)在線處理，通過(guò)分別按3 層中央柜內(nèi)同步模件的SYNC 鍵， 對(duì)3 層CPU 進(jìn)行軟件復(fù)位后系統(tǒng)恢復(fù)正常。

7.3 電源系統(tǒng)故障

DCS 的電源系統(tǒng)，雖然都采用了1：1 冗余方式，但在實(shí)際運(yùn)行中，子系統(tǒng)及過(guò)程控制單元柜內(nèi)電源系統(tǒng)出現(xiàn)不少故障。 如電源模件故障、UPS 功能失效、電源開關(guān)故障等。

8 結(jié)束語(yǔ)

總之，熱工控制系統(tǒng)是熱電廠核心設(shè)備的重要組成部分，其安全運(yùn)行與否直接關(guān)系到整個(gè)單元機(jī)組的安全運(yùn)行過(guò)程，對(duì)其進(jìn)行在線安全評(píng)價(jià)意義重大。同時(shí)熱工控制系統(tǒng)在線安全評(píng)價(jià)也是整個(gè)熱電廠在線安全評(píng)價(jià)的重要組成部分和研究?jī)?nèi)容。

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