670MW火電機(jī)組熱工保護(hù)可靠性分析

張 晶 趙 雷 陶永剛 劉 云

大唐黃島發(fā)電有限公司 山東 黃島 266000

0 引言

熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性對電廠機(jī)組的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。熱工保護(hù)是指在機(jī)組運(yùn)行過程中，機(jī)組參數(shù)在正?？煽刂茀?shù)外，機(jī)組可以自動緊急的聯(lián)動相關(guān)設(shè)備，采取相應(yīng)的措施加以保護(hù)，使機(jī)組不發(fā)生拒動和誤動的情況［1］。機(jī)組的保護(hù)誤動是指由于機(jī)組自身故障引起的動作，造成主輔設(shè)備停運(yùn)；保護(hù)拒動是指機(jī)組主輔設(shè)備發(fā)生故障時，保護(hù)系統(tǒng)也發(fā)生了故障而不動作［1］。在機(jī)組主輔設(shè)備正常運(yùn)行時，保護(hù)的誤動和拒動是造成事故擴(kuò)大化，設(shè)備損壞加重的主要原因，尤其以保護(hù)拒動最為嚴(yán)重，不僅會造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能因為保護(hù)拒動造成事故的不可避免和擴(kuò)大［2］。所以在保護(hù)設(shè)計和使用中避免保護(hù)系統(tǒng)的誤動和杜絕保護(hù)系統(tǒng)的拒動非常重要。

1 引起熱工保護(hù)誤動和拒動的原因

造成熱工保護(hù)誤動和拒動的原因有很多諸如熱控元件老化或質(zhì)量原因引起的故障；電纜老化、絕緣破壞、接線端子進(jìn)水等造成電纜接線的短路、虛接；DCS系統(tǒng)軟、硬件故障以及設(shè)計過程中的缺陷；熱工檢修人員粗心大意造成的接線走錯間隔、看錯端子排接線、錯強(qiáng)制或漏強(qiáng)制信號以及對萬用表的使用不當(dāng)造成的誤操作；另外在系統(tǒng)邏輯的設(shè)計也可能存在著缺陷對主輔設(shè)備相關(guān)測點的的單點保護(hù)和邏輯未做相關(guān)的防誤動和拒動的措施［3-5］。上述各種原因都可能會引起熱工保護(hù)系統(tǒng)的誤動或拒動，針對主要原因文中提出了防止保護(hù)誤動和拒動的相關(guān)措施。

2 熱工保護(hù)防誤動和拒動相關(guān)措施

熱工保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展至今已較為成熟，作為設(shè)備的使用者不應(yīng)對這些原有邏輯做太大更改或刪減，只能進(jìn)行邏輯的補(bǔ)漏和完善，使設(shè)備保護(hù)盡可能最好的實現(xiàn)保護(hù)功能［6］。

在大唐黃島電廠670MW機(jī)組正常運(yùn)行和維護(hù)中，我們也發(fā)現(xiàn)一些需進(jìn)行補(bǔ)漏和完善的保護(hù)。在熱工系統(tǒng)中溫度測點的故障率出現(xiàn)較多，主要表現(xiàn)為顯示壞點、偏高、偏低或驟升驟降，造成這種狀況的原因有很多如元件質(zhì)量不好、元件接線松動、元件電纜老化、絕緣破壞、接線端子進(jìn)水、人為接線不仔細(xì)不緊固、接線端子排不合格、元件腐蝕磨損導(dǎo)致保護(hù)套管磨穿等使元件失去保護(hù)等。

為避免溫度元件引起的保護(hù)誤動和拒動，我們采用了很多行之有效的措施，如將元件更換為質(zhì)量較好的雙支元件；將重要保護(hù)的接線端子改為帶自鎖功能的端子排或者干脆取消端子排，改為將元件引出線與信號電纜直接焊接；將有損壞或破漏的端子箱更換，做好防雨等措施［7］。在對就地元件方面做好保護(hù)防護(hù)以外，我們同時也對主要溫度保護(hù)信號的邏輯加入防誤動和拒動的措施，如：對模擬量溫度信號進(jìn)行斜率限制，通過高限比較和品質(zhì)判斷輸出“相與”后，作為跳閘觸發(fā)條件［8］。 這樣可有效避免溫度點異常帶來的保護(hù)誤動。并且還可以將溫度突變的點記錄下來，以便在巡檢的時候，及時發(fā)現(xiàn)是哪個點的誤動，進(jìn)而及時進(jìn)行處理，這項措施主要是通過在邏輯中加入首出記憶功能及手動復(fù)位功能，當(dāng)溫度測點瞬間變壞一次或變化率超過規(guī)定值一次，即使又恢復(fù)正常，也可以通過S/R觸發(fā)器記憶下來，并閉鎖跳閘。此時只有通過“ON/OFF”塊進(jìn)行人工復(fù)位，才可以再次投入保護(hù)。這樣可以防止因溫度突升突降造成的保護(hù)反復(fù)投切，并且無論溫度測點已經(jīng)變壞或曾經(jīng)變壞，都可以通過S/R觸發(fā)器記憶下來，輸出到報警畫面顯示出來，而不必通過煩瑣地查看歷史曲線來檢查溫度點的好壞，實現(xiàn)溫度信號報警功能的邏輯如圖1所示。此功能的實現(xiàn)很大程度上提高了設(shè)備巡檢的效率［8-9］。

對于在6kV的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備附近或者有電磁干擾的設(shè)備附近，我們發(fā)現(xiàn)溫度元件即使信號電纜屏蔽端接地良好，也有可能存在微弱波動的情況，對于這種情況，我們在這些溫度信號DCS接入端子上并入濾波電容，實踐證明，對于濾掉干擾信號、穩(wěn)定測量信號非常有效。

另一會引起誤動和拒動的隱患就是在維護(hù)中，我們發(fā)現(xiàn)有少量重要保護(hù)及自動信號未采用非同一卡件的冗余配置，根據(jù)集團(tuán)公司的相關(guān)要求，“主要控制器應(yīng)采用冗余配置，重要I/O點應(yīng)考慮采用非同一板件的冗余配置”。對于主保護(hù)信號及6kV大型動力設(shè)備的跳閘或啟停信號應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求，取自不同I/O模件及不同端子板，這一點經(jīng)檢查均符合要求嚴(yán)格執(zhí)行［10］。

而對于與大型動力設(shè)備相關(guān)聯(lián)的油站等控制信號卻有些被忽視，如送、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)油站油泵停運(yùn)信號，二個停運(yùn)狀態(tài)在一個卡件上、任意兩個或多個等離子斷弧跳A磨信號測點在一個卡件上、汽動給水泵潤滑油油泵運(yùn)行反饋狀態(tài)在同一卡件上，這些均有可能在卡件出問題時引起設(shè)備誤動。針對這一原則，我們利用機(jī)組停運(yùn)時，對這些點進(jìn)行改造，將這些保護(hù)點設(shè)置于不同卡件，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動現(xiàn)象。在機(jī)組邏輯檢查和梳理中，我們也發(fā)現(xiàn)存在保護(hù)點單點保護(hù)的現(xiàn)象，如汽動給水泵軸承溫度高于100℃時延時1s跳泵，該測點為單點保護(hù)。在停機(jī)檢修時，我們對該點加裝測點，使該保護(hù)測點實現(xiàn)非同一卡件的冗余配置，從而大大降低機(jī)組保護(hù)的誤動和拒動現(xiàn)象。

對于像給水流量低于545t/h觸發(fā)MFT保護(hù)，雖然是三個測點分別進(jìn)入不同卡件作三取二后觸發(fā)，但是在冬天時候，由于氣溫較低，當(dāng)伴熱發(fā)生故障時，引起給水流量測點凍結(jié)或者測點高壓側(cè)泄露等，都會使給水流量瞬間變?yōu)榱?，?dǎo)致機(jī)組MFT誤發(fā)，引起機(jī)組停機(jī)事故，為了避免這種誤動現(xiàn)象的發(fā)生，我們將給水流量低低邏輯與鍋爐螺旋管壁溫高435℃信號相與，從而避免因給水流量信號誤發(fā)而引起的誤動現(xiàn)象，具體的邏輯圖如圖2所示。同時對于可能出現(xiàn)相同情況的啟動分離器水位高于14.5米的四取二跳爐信號，我們也將其跳閘信號與相應(yīng)側(cè)的分離器出口蒸汽過熱度小于4℃信號。

從而避免這種鍋爐側(cè)因冬天氣溫較低可能出現(xiàn)的汽水系統(tǒng)重要保護(hù)誤動的情況，大大加強(qiáng)了機(jī)組保護(hù)動作的可靠性，使機(jī)組安全運(yùn)行得到保障。

隨著計算機(jī)技術(shù)及DCS技術(shù)的不斷完善，模件、端子卡件的可靠性在逐步提高，但在我們生產(chǎn)維護(hù)過程中依然發(fā)現(xiàn)有模件與環(huán)網(wǎng)之間的通訊出現(xiàn)問題的情況，雖然模件與環(huán)網(wǎng)之間均采用了雙通訊卡件（NPM卡件）以及雙環(huán)網(wǎng)冗余配置，但仍然發(fā)現(xiàn)有極稀少的可能出現(xiàn)通訊堵塞情況，當(dāng)出現(xiàn)通訊堵塞的時候，模件與環(huán)網(wǎng)之間的通訊會出現(xiàn)暫時中斷現(xiàn)象，這種情況在機(jī)組正常運(yùn)行中是不可以發(fā)生的，為防止這種短暫的通訊中斷而引起機(jī)組的保護(hù)拒動，我們采取了如下措施：將重要保護(hù)點通過兩個單獨端子卡件的DO通道輸出，再通過不同的兩根電纜硬接線至跳閘模件的非同一DI卡件，再通過跳閘模件的軟邏輯判斷來跳閘相應(yīng)設(shè)備。這樣的設(shè)計可以有效地避免因通訊短暫阻塞而引起跨模件間的環(huán)網(wǎng)通訊故障所造成的保護(hù)拒動情況。

3 熱工保護(hù)可靠性的日常維護(hù)

熱工保護(hù)的可靠性是需要在運(yùn)行和維護(hù)中不斷發(fā)現(xiàn)隱患，根除隱患來逐步提高的，對于硬件設(shè)備，也會隨著運(yùn)行時間的增加而出現(xiàn)一些隱患和老化現(xiàn)象。為了確保設(shè)備的安全運(yùn)行，在日常檢修巡檢中以及在機(jī)組停運(yùn)的情況下全面對各端子板驅(qū)動電源保險和DSO端子板的外回路電源保險等硬件設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)耐心地檢查，最大程度的將硬件設(shè)計帶來的風(fēng)險降到最低［11］。尤其是在機(jī)組大修或者小修的工程中對熱工保護(hù)系統(tǒng)和機(jī)組的設(shè)備進(jìn)行徹底的檢修，并進(jìn)行嚴(yán)格的熱工保護(hù)試驗，及時發(fā)現(xiàn)熱工系統(tǒng)的缺陷和設(shè)備的安全隱患，使機(jī)組處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)論

在對熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的分析中尤其是防止熱工保護(hù)誤動和拒動，對熱工系統(tǒng)的安全性和可靠性有著非常重要的意義。因此在通過采取相應(yīng)地措施提高熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性對機(jī)組的安全運(yùn)行就顯得更加重要，文中提到的相應(yīng)措施在機(jī)組的實際運(yùn)行中表現(xiàn)良好，有效提高了熱工保護(hù)系統(tǒng)和機(jī)組安全運(yùn)行的可靠性。

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