300 MW機組熱工系統(tǒng)故障研究和優(yōu)化

程聲櫻

摘 要：在機組運行過程中，熱工保護系統(tǒng)中的單點信號源、共用模件、共用采樣點等裝置很容易出現(xiàn)通道阻塞、電壓電源冗余、電磁干擾等故障，影響機組正常運行，給安全生產帶來隱患。因此，需要對機組的熱工保護系統(tǒng)進行故障診斷和優(yōu)化。通過對大量案例進行分析，總結故障原因，做出合理的優(yōu)化方案，可以減少熱工系統(tǒng)故障，進而達到優(yōu)化熱工系統(tǒng)故障診斷機制和提高系統(tǒng)可靠性的目的。

關鍵詞：300 MW機組；熱工系統(tǒng)；故障診斷；故障優(yōu)化

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0026-02

1 機組熱工系統(tǒng)典型故障研究和優(yōu)化

1.1 共用采樣點故障研究和優(yōu)化

在機組熱工系統(tǒng)設備的制造與設計之初，機組熱工系統(tǒng)保護信號線的采樣點往往處于共用狀態(tài)，使該采樣點成為機組熱工系統(tǒng)正常運行時的故障易發(fā)處。例如，當2號機組超負荷運行時，相應的給水泵會中斷工作，水泵汽輪機跳閘，初次診斷信號為“排氣壓力高”。通過查詢以往故障記錄變化曲線，可知有4個真空壓力開關（這些真空壓力開關都在相同取樣點連接）均觸發(fā)。但經檢查發(fā)現(xiàn)，這4個真空低開關均處于正常工作狀態(tài)，檢查結果正常，并且開關接頭、二次門和取樣點管道也都無漏點。通過以上檢查可以排除是壓力開關和連接的問題，這就需要進一步的檢查。最后發(fā)現(xiàn)在其中的壓力開關共用的取樣點部位一次門門芯遺落，導致排氣壓力開關出現(xiàn)誤判，間接觸發(fā)真空低開關跳閘執(zhí)行保護動作。

通過上述故障診斷分析可以看出，對系統(tǒng)設備的共用采樣點進行公測是非常有必要的。檢修機組時，對類似的問題進行整改，改造所有使用一次門的共用采樣點，把保護連鎖測點改為單獨取樣，避免日后再發(fā)生此類事件。

1.2 電壓電源冗余故障研究和優(yōu)化

分布式控制系統(tǒng)電源DCS（Distributed Control System）通常采用1﹕1的冗余方式供電，另一端由電廠的保安電源供電，任何一端電源產生故障都不會影響控制單元內部模塊和現(xiàn)場模塊的正常工作。但在實際工作中，主系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間控制單元內的電源系統(tǒng)仍然會出現(xiàn)電源模塊故障、連接處接觸不良、后備UPS電源失效等情況。例如：當實際公用系統(tǒng)服務電源突然斷開，導致300 MW機組在工作時，灰、渣、水的控制系統(tǒng)在主控制室內失去監(jiān)控和操作能力，輔助的網絡系統(tǒng)也會隨之癱瘓。經檢查發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)幾路電源電壓偏差過大，冗余裝置內部電阻過小，不能實現(xiàn)冗余。

了解故障產生的原因后，就要對系統(tǒng)電源進行改造，使冗余的電源電壓恢復正常。另外，也可通過MFT繼電器柜對電源兩路進行耦合。正極電路使用二極管耦合，負極電路直接通過端子排連接，同時也進行耦合處理。通過多次對電源進行全面排查，發(fā)現(xiàn)存在諸如電源供電、電源冗余切換過長時間，電源冗余不完全等故障，根據(jù)以往的經驗和對現(xiàn)有故障的分析，改造故障電源，提高供電系統(tǒng)的可靠性。

1.3 機組系統(tǒng)接地故障研究和優(yōu)化

將300 MW機組熱工系統(tǒng)和設備接地，是用來保障工作人員安全、消除外接干擾、保證系統(tǒng)設備正常工作的必要措施。根據(jù)控制系統(tǒng)的布置方式，對機組采用不同的接地方式。但是由于接地方式本身存在問題或其他原因，未能有效接地時，機組熱工系統(tǒng)工作出現(xiàn)異常。例如：300 MW機組在前期投產時，系統(tǒng)中的部分機組電氣設備的電纜屏蔽信號線是多點接地的，還有部分屏蔽線沒有接地，這樣機組會產生異常工作現(xiàn)象。經過整改，將機組熱工系統(tǒng)與設備的控制信號電纜改造成單點接地，這樣可以有效減少因兩點或多點接地造成的差模干擾現(xiàn)象，進而屏蔽現(xiàn)場信號的干擾，提高300 MW機組熱工系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準確性。

1.4 機組熱工系統(tǒng)單電信號故障研究和優(yōu)化

機組熱工系統(tǒng)單點保護指由單個輸入信號所觸發(fā)的熱工保護回路。熱工單點保護系統(tǒng)會產生一些故障，其中信號故障將會導致機組跳閘。另外，單點信號會引發(fā)熱工保護系統(tǒng)誤動或停機，出現(xiàn)溫度傳感器件、溫度測量元件故障，震動探頭發(fā)生異?，F(xiàn)象，位置開關故障，壓力開關故障和檢修維護不當?shù)取?/p>

此組300 MW機組熱工系統(tǒng)在工作初期，工作人員對其熱工單點保護信號進行梳理，將報警后及時經工作人員操作、處理、保證安全這一系列措施改為報警信號。比如設置磨煤機前后軸承溫度單點保護大于95 ℃時，磨煤機開關跳閘，將此信號改為報警信號。

針對保護連鎖系統(tǒng)的模擬信號，設定合理的變化速率保護、延遲時間、縮小量程等故障診斷功能，并設定保護連鎖信號的壞質量剔除功能和報警邏輯功能，降低因接線不牢、信號干擾、設備故障等引起的信號突變。

2 提高300 MW機組熱工系統(tǒng)可靠性的措施

現(xiàn)階段，300 MW機組熱工系統(tǒng)仍然會發(fā)生誤動、拒動的情況。結合以往發(fā)生的故障和所采取的措施，提出以下幾種提高機組熱工系統(tǒng)可靠性的方式：①對重要的輔助系統(tǒng)，要特別注意系統(tǒng)的單點保護、單點采樣、單一電源等，避免出現(xiàn)問題。在開始設定技術協(xié)議時，就要提出相應的要求，并在技術協(xié)議中及時落實。②現(xiàn)場總線系統(tǒng)的電纜和系統(tǒng)設備的連接電纜很容易松動或斷開。在這些地方，機組工作時容易產生故障，建議通過電動門分體進行安裝，有效減少故障的出現(xiàn)。③避免使用單點保護。機組建設初期，在對機組進行邏輯設計和運行檢修時，應及時采用容錯邏輯方法，對容易出現(xiàn)故障的設備從控制邏輯上進行優(yōu)化。④在控制系統(tǒng)內部，電源電壓應該使用冗余匹配，UPS和DCS電源冗余切換時間小于5 ms。對于提供硬接線的回路電源繼電器，切換時間不大于60 ms。利用聲光報警及時控制室內電源故障。

3 結束語

機組熱工系統(tǒng)故障研究和優(yōu)化涉及機組調試、生產、維護、檢修、改造等相關方面。在不斷發(fā)現(xiàn)故障、總結故障、優(yōu)化系統(tǒng)等過程中，做好相關設備的安全隱患排查工作，并及時進行整改，有效提高300 MW機組熱工系統(tǒng)控制的可靠性。

參考文獻

[1]王寶民.秦電300 MW汽輪機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化研究[D].保定：華北電力大學，2011.

[2]朱北恒.火電廠熱控系統(tǒng)的容錯設計[J].浙江電力，2007，26（5）：1-5.

〔編輯：劉曉芳〕