提高熱控系統(tǒng)故障應(yīng)急處理能力的研究

章衛(wèi)軍，丁俊宏，葉國滿，林 成，鄭君初

（1.浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 樂清 325609；2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014）

在發(fā)電廠中熱控系統(tǒng)發(fā)生相同的故障，有的機(jī)組轉(zhuǎn)危為安，有的則導(dǎo)致機(jī)組跳閘甚至發(fā)生鍋爐爆炸事故，這其中的關(guān)鍵涉及熱工與運(yùn)行人員在熱控系統(tǒng)故障時的應(yīng)急處理能力，包括對熱控系統(tǒng)控制對象的了解和故障處理技術(shù)的掌握。

為確保機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生熱控系統(tǒng)故障時，運(yùn)行和維護(hù)人員能夠迅速、準(zhǔn)確地處理故障，最大限度地降低故障造成的影響，在提高熱控系統(tǒng)可靠性的研究中，通過收集、總結(jié)故障時的應(yīng)急處理經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，并在深入研究熱控系統(tǒng)故障時的應(yīng)急處理方法基礎(chǔ)上，分別編制了ABB和T3000《分散控制系統(tǒng)典型故障應(yīng)急處理預(yù)案》。

1 應(yīng)急處理預(yù)案的編制

熱控系統(tǒng)故障處理時導(dǎo)致故障擴(kuò)大的原因，很多是因?yàn)楣收蠎?yīng)急處理的準(zhǔn)備工作不充分，因此要提高熱控系統(tǒng)故障時的應(yīng)急處理能力，首先應(yīng)在做好故障源辨識的基礎(chǔ)上，做好應(yīng)急處理預(yù)案的編制與驗(yàn)證工作。

1.1 故障源辨識

以熱控系統(tǒng)設(shè)備的危險預(yù)測、預(yù)防為基礎(chǔ)，辨識可能發(fā)生的重大設(shè)備故障源，根據(jù)其可能造成的后果分級為熱控系統(tǒng)一、二、三級故障，進(jìn)而制定相應(yīng)的應(yīng)急處理方案，是提高應(yīng)急處理能力的手段，故障源辨識研究結(jié)果見表1。

1.2 預(yù)案編制

熱控系統(tǒng)故障應(yīng)急處理預(yù)案的編制，應(yīng)在調(diào)研、收集、分析總結(jié)故障處理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以熱控設(shè)備的危險預(yù)測、預(yù)防為基礎(chǔ)，以保障人身安全、電網(wǎng)安全、設(shè)備可控、不污染環(huán)境為目標(biāo)。

如DCS（分散控制系統(tǒng)）根據(jù)表1設(shè)備典型故障源及機(jī)組實(shí)際配置進(jìn)行預(yù)案編制，內(nèi)容應(yīng)包括制定故障應(yīng)急啟動流程和各類故障的診斷與處理流程、典型故障快速查找表、處理操作卡和對應(yīng)故障的現(xiàn)場故障處置方案。編制的各故障現(xiàn)場應(yīng)急處理預(yù)案中，均應(yīng)包括故障現(xiàn)象、原因、后果、處理等內(nèi)容，并附加故障相關(guān)的關(guān)聯(lián)信號列表和控制器主要控制對象，防止故障處理過程中因關(guān)聯(lián)信號考慮不周、強(qiáng)制的關(guān)聯(lián)點(diǎn)不全而出現(xiàn)漏洞，導(dǎo)致故障影響范圍擴(kuò)大。

為保證熱控系統(tǒng)典型故障應(yīng)急處理預(yù)案的可操作性和正確性，編制工作應(yīng)由熱控、運(yùn)行、機(jī)務(wù)專業(yè)人員聯(lián)合進(jìn)行。

1.3 預(yù)案驗(yàn)證

編制完成的所有熱控系統(tǒng)故障應(yīng)急處理預(yù)案，均應(yīng)利用機(jī)組檢修機(jī)會，進(jìn)行規(guī)范、全面的驗(yàn)證，以便預(yù)案指出性明確，直接用于指導(dǎo)故障快速查找定位，提高應(yīng)急處理的正確性及可操作性，縮短故障分析查找和處理時間，減少人為失誤，防止處置時關(guān)聯(lián)操作不到位而導(dǎo)致處置失敗。

2 故障應(yīng)急處理基本要求

2.1 一級故障應(yīng)急處理基本要求

一級故障應(yīng)急處理基本要求是確保機(jī)組停運(yùn)和機(jī)組跳閘后恢復(fù)過程中的人身、設(shè)備安全。對已觸發(fā)停爐、停機(jī)的一級故障處理，應(yīng)注重于機(jī)組跳閘后的恢復(fù)，對尚未觸發(fā)重要設(shè)備停運(yùn)的一級故障，若確定故障在規(guī)定時間內(nèi)無法排除，應(yīng)立即啟動預(yù)案進(jìn)行停爐停機(jī)處理。

2.2 二級故障應(yīng)急處理基本要求

二級故障是故障應(yīng)急處理中的重點(diǎn)，要確保機(jī)組不跳閘或故障不擴(kuò)大，在加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)控的情況下，按相應(yīng)的預(yù)案準(zhǔn)確地進(jìn)行故障處理。其基本導(dǎo)則是：

（1）對失去冗余類的二級故障，在處理故障中應(yīng)做好隨時升級為一級故障的各項(xiàng)準(zhǔn)備。

（2）對A類熱控系統(tǒng)任一對控制器全部故障、重要I/O模件故障等二級故障，須對所涉及的重要參數(shù)加強(qiáng)監(jiān)控，若重要參數(shù)超過保護(hù)定值或無法通過后備手段監(jiān)視時，則故障升級為一級故障，應(yīng)立即按停爐、停機(jī)處理。

（3）對重要系統(tǒng)部分操作員站失去監(jiān)控畫面等二級故障，應(yīng)利用應(yīng)急監(jiān)視手段和后備監(jiān)視手段加強(qiáng)監(jiān)控，若重要參數(shù)超過保護(hù)定值或失去監(jiān)控則故障升級為一級故障，應(yīng)立即按停爐、停機(jī)預(yù)案處理。

3 一級故障應(yīng)急處置導(dǎo)則

3.1 DCS系統(tǒng)電源全部失去

按照緊急停機(jī)事故預(yù)案進(jìn)行設(shè)備的檢查和停運(yùn)處理，重點(diǎn)防止失電后恢復(fù)來電時，油、粉、汽系統(tǒng)不安全狀況的發(fā)生，并將所有熱控系統(tǒng)電源開關(guān)置位于安全位置，以確保系統(tǒng)與設(shè)備安全。

3.2 A類熱控系統(tǒng)冗余電源均失去

對于FSSS，DEH，ETS等關(guān)鍵性保護(hù)類系統(tǒng)故障，按照DCS系統(tǒng)電源全部失去的情況進(jìn)行處理。

表1 DCS設(shè)備典型故障源列表

對于MCS系統(tǒng)，如DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的負(fù)壓、主汽壓、主汽溫和汽包水位或主給水流量等重要參數(shù)在正常范圍時，則可安排就地手操方式進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)行，并通知和確認(rèn)調(diào)度的AGC（自動發(fā)電控制）指令不變；確認(rèn)所屬調(diào)節(jié)裝置處于安全位置后，熱控人員進(jìn)行故障排除和電源恢復(fù)工作；無法恢復(fù)正常或DAS系統(tǒng)關(guān)鍵性參數(shù)不可觀察時，通知值長按照緊急停機(jī)事故預(yù)案操作。

對于SCS，MEH和脫硫等系統(tǒng)冗余電源失去時，切除AGC自動，運(yùn)行人員將所屬主要輔機(jī)置于就地位置運(yùn)行，并安排操作就地停止按鈕的人員；確認(rèn)機(jī)組主、輔機(jī)保護(hù)和RB（快速減負(fù)荷）功能等均正常投入后，熱控人員進(jìn)行故障排除和電源恢復(fù)工作。

3.3 A類熱控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)全部癱瘓

在規(guī)定時間（1 min）內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)故障無法恢復(fù)且無后備監(jiān)視手段時，運(yùn)行人員應(yīng)在操作盤上手動按下鍋爐MFT（主燃料失去）、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)跳閘按鈕，并按照緊急停機(jī)事故預(yù)案操作。

有后備監(jiān)視手段時，如參數(shù)顯示無明顯變化，熱控人員應(yīng)迅速檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)，排除故障。

3.4 A類熱控系統(tǒng)操作員站全部失去監(jiān)控

有后備監(jiān)視手段且工程師站和控制器運(yùn)行及通信正常時，則利用應(yīng)急操作站進(jìn)行操作，并保持機(jī)組穩(wěn)定，減少不必要的操作，熱控人員應(yīng)迅速進(jìn)行故障排除。

3.5 主保護(hù)控制器均故障（包括電源失去）

如機(jī)組已經(jīng)跳閘停機(jī)，按照緊急停機(jī)事故預(yù)案進(jìn)行處理，運(yùn)行和維護(hù)人員應(yīng)注重跳閘后的故障處理和系統(tǒng)恢復(fù)過程中的安全。

如機(jī)組還在運(yùn)行，運(yùn)行人員穩(wěn)定負(fù)荷，維持機(jī)組參數(shù)穩(wěn)定，同時密切關(guān)注鍋爐主保護(hù)相關(guān)的各項(xiàng)參數(shù)，如有參數(shù)超限應(yīng)按運(yùn)行規(guī)程處理，切除AGC自動、切除鍋爐主站自動，打閘按鈕保護(hù)罩處于打開位置，安排專人準(zhǔn)備打閘，迅速檢查控制器狀態(tài)，進(jìn)行故障排除，并應(yīng)防止控制器初始化時信號誤發(fā)。

3.6 DEH基本控制器故障（包括電源失去）

若機(jī)組已經(jīng)跳閘停機(jī)，按照緊急停機(jī)事故預(yù)案進(jìn)行處理。運(yùn)行和維護(hù)人員進(jìn)行跳閘后的故障處理和系統(tǒng)恢復(fù)工作。

若汽輪機(jī)沒有跳閘，運(yùn)行人員在操作盤上手動按下鍋爐MFT、汽輪機(jī)跳閘、發(fā)電機(jī)跳閘按鈕后，并按照緊急停機(jī)事故預(yù)案操作。

3.7 A類熱控系統(tǒng)的1對冗余控制器均故障

判斷重要控制系統(tǒng)控制器失去冗余后，機(jī)組仍可正常運(yùn)行，確認(rèn)該控制器的控制范圍，運(yùn)行人員減少對該控制器內(nèi)設(shè)備不必要的操作，同時加強(qiáng)對故障控制器系統(tǒng)的監(jiān)控。熱控人員迅速檢查故障控制器，進(jìn)行故障排除，做好防誤操作措施，并在恢復(fù)過程中控制器初始化時，防止信號誤發(fā)導(dǎo)致就地機(jī)構(gòu)誤動。

在進(jìn)行上述故障處理時，應(yīng)防止誤操作、預(yù)防事故擴(kuò)大化，同時通知值長按照緊急停機(jī)事故預(yù)案做好相關(guān)準(zhǔn)備措施。當(dāng)無法恢復(fù)故障設(shè)備正常時，通知值長按照緊急停機(jī)事故預(yù)案操作。

在此次停工吹掃期間，嚴(yán)格把關(guān)。在流程較長和換熱器較多的管線吹掃過程中，先從后端換熱器給汽貫通趕油，可確保快速貫通和趕油，再依次從后往前趕油貫通，直至整個流程貫通，在吹掃過程中快速貫通是關(guān)鍵，一方面可有效保證管線大量油趕至塔內(nèi)，主路暢通，另一方面可確保蒸汽和主線溫度，防止產(chǎn)生大量冷凝水。貫通趕油完畢后，關(guān)死或關(guān)小后端給汽點(diǎn)蒸汽，再從前往后給汽憋壓吹掃。在憋壓吹掃期間，逐臺換熱器進(jìn)行憋壓吹掃。每臺換熱器憋壓至少三次，直至出口放空蒸汽無油漬，換熱器吹掃干凈后，出口重污油過汽，換熱器跨線過汽5 min，吹掃線路上每個放空均要確保暢通和見汽。

4 二級故障應(yīng)急處置導(dǎo)則

4.1 DCS系統(tǒng)電源失去冗余

判斷單路電源失去后，DCS各控制器仍然保持正常工作，操作員站可以正常監(jiān)視和操作。運(yùn)行人員加強(qiáng)參數(shù)監(jiān)視，維持負(fù)荷穩(wěn)定，盡量減少不必要的操作。熱控人員應(yīng)迅速檢查電源狀態(tài)，進(jìn)行故障排除。

4.2 A類熱控系統(tǒng)的任一網(wǎng)絡(luò)失去冗余

判斷A類熱控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)失去冗余后，機(jī)組仍可正常運(yùn)行，運(yùn)行人員減少對所有設(shè)備不必要的操作。

熱控人員核對此節(jié)點(diǎn)下所含控制器被其他節(jié)點(diǎn)引用的通信點(diǎn)狀態(tài)，所屬調(diào)節(jié)設(shè)備切除自動，目的地址人工臨時置值；進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障排除時，應(yīng)防止誤操作，確保不影響另一路通信的正常運(yùn)行。

4.3 A類熱控系統(tǒng)的任一對控制器失去冗余

確認(rèn)控制器所轄設(shè)備保護(hù)為正常投入狀態(tài)后，運(yùn)行人員減少對該控制器所轄設(shè)備的不必要操作，加強(qiáng)對故障控制器系統(tǒng)的監(jiān)控。

熱控人員按控制器故障診斷與處理流程、典型故障快速查找表進(jìn)行判斷，確認(rèn)故障后按對應(yīng)的現(xiàn)場故障處置方案進(jìn)行處理或按對應(yīng)的處理操作卡更換故障控制器，更換前要確認(rèn)替換同版本型號備件。

4.4 非A類熱控系統(tǒng)的控制器全部故障

判斷冗余控制器全部故障后，確認(rèn)該控制器的控制范圍，運(yùn)行人員應(yīng)采取措施加強(qiáng)對故障控制器目標(biāo)設(shè)備的監(jiān)視，了解就地設(shè)備的運(yùn)行狀況，將情況及時通報值長。

熱控人員迅速檢查控制器狀態(tài)，進(jìn)行故障排除；應(yīng)做好恢復(fù)過程中防止控制器初始化信號誤發(fā)導(dǎo)致就地機(jī)構(gòu)誤動的措施。

4.5 A類熱控系統(tǒng)的監(jiān)控畫面失去監(jiān)控

判斷A類系統(tǒng)監(jiān)控畫面失去監(jiān)控后，運(yùn)行人員應(yīng)減少對所有設(shè)備不必要的操作。

熱控人員按系統(tǒng)監(jiān)控畫面失去監(jiān)控的故障診斷與處理流程、典型故障快速查找表檢查故障畫面所屬的控制器、服務(wù)器、操作員站和網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行故障判斷；確認(rèn)故障后按對應(yīng)故障的現(xiàn)場故障處置方案進(jìn)行故障處理或按對應(yīng)的處理操作卡更換故障部件。

4.6 部分操作員站失去監(jiān)控

判斷部分操作員站失去監(jiān)控后，機(jī)組仍可正常運(yùn)行，運(yùn)行人員調(diào)整分工，減少對設(shè)備不必要的操作，加強(qiáng)對主要參數(shù)的監(jiān)控。

熱控人員迅速檢查故障操作員站，確保剩余運(yùn)行操作員站為系統(tǒng)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)或引自獨(dú)立的系統(tǒng)服務(wù)器；少于2臺操作員站運(yùn)行時，打開服務(wù)器和工程師站操作權(quán)限（有此功能時），用于運(yùn)行人員后備操作；然后進(jìn)行故障操作員站恢復(fù)處理或故障排除。

4.7 A類熱控系統(tǒng)的I/O模件故障

A類熱控系統(tǒng)的I/O模件故障且機(jī)組仍正常運(yùn)行時，運(yùn)行人員應(yīng)減少對該模件內(nèi)設(shè)備不必要的操作，同時加強(qiáng)對故障模件相關(guān)系統(tǒng)的監(jiān)控。

熱控人員迅速檢查故障模件，確認(rèn)故障模件的控制范圍，通知運(yùn)行人員切除所屬系統(tǒng)或設(shè)備自動和聯(lián)動功能，置于就地運(yùn)行位置（就地留有專人進(jìn)行操作）；根據(jù)實(shí)際狀態(tài)，強(qiáng)制控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)，進(jìn)行故障排除；應(yīng)防止I/O模件初始化過程中信號誤發(fā)導(dǎo)致就地機(jī)構(gòu)誤動。

I/O設(shè)備恢復(fù)正常后，應(yīng)核對強(qiáng)制值和實(shí)時值偏差，人工減小偏差后，取消控制內(nèi)強(qiáng)制數(shù)據(jù)；恢復(fù)設(shè)備遠(yuǎn)方控制和自動及聯(lián)鎖功能，并確認(rèn)系統(tǒng)恢復(fù)正常。

4.8 MEH全部電源失去

如單臺汽泵汽輪機(jī)（簡稱小機(jī)）電源失去，機(jī)組仍可正常運(yùn)行，運(yùn)行人員在操作盤上按下小機(jī)跳閘按鈕，按給水泵RB情況處理。

熱控人員應(yīng)迅速檢查電源系統(tǒng)，進(jìn)行故障排除，防止控制器初始化過程中信號誤發(fā)導(dǎo)致就地機(jī)構(gòu)誤動。如2臺小機(jī)電源均失去，則按照緊急停機(jī)事故預(yù)案進(jìn)行設(shè)備的檢查和停運(yùn)處理。

4.9 非A類熱控系統(tǒng)的控制器失去冗余

對非A類熱控系統(tǒng)的控制器，做好防靜電措施和組態(tài)備份工作，替換下的設(shè)備及時進(jìn)行檢測、故障排除和恢復(fù)工作。

在上述故障處理過程中，應(yīng)防止誤操作、預(yù)防事故擴(kuò)大化，同時通知值長做好相關(guān)預(yù)防措施防止處理過程中緊急情況發(fā)生。

5 結(jié)語

為提高熱控系統(tǒng)故障時的應(yīng)急處理能力，做好故障處理涉及到的所有準(zhǔn)備工作是先決條件；編制完善的熱控系統(tǒng)故障應(yīng)急處理預(yù)案，消除DCS故障時人員操作處理不當(dāng)?shù)碾[患是基礎(chǔ)；定期進(jìn)行故障應(yīng)急處理反事故培訓(xùn)和演習(xí)，提高運(yùn)行維護(hù)人員在熱控系統(tǒng)故障時的應(yīng)急處理水平是保證。

[1]孫長生，朱北恒.火電廠熱控系統(tǒng)可靠性配置與事故預(yù)控[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]孫長生，朱北恒.提高電廠熱控系統(tǒng)可靠性技術(shù)研究[J].中國電力，2009，42（2）：56-59.

[3]劉武林，李建國.分散制系統(tǒng)典型故障應(yīng)急處理預(yù)案-ABB分散控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2012.