熱工可靠性評(píng)估探討和應(yīng)用

周穎珍

摘 要：本文在總結(jié)近幾年熱工設(shè)備異常案例，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，從技術(shù)管理、軟件優(yōu)化、現(xiàn)場防護(hù)等方面探討提高熱工可靠性評(píng)估因素，提升熱工專業(yè)管理水平。

關(guān)鍵詞：可靠性；評(píng)估；穩(wěn)定運(yùn)行

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.015

1 前言

目前，火電機(jī)組容量越來越大，自動(dòng)化水平也越來越高，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行也提出更高的要求。但近幾年，因熱控方面原因引起機(jī)組非停問題成為火電企業(yè)的新的焦點(diǎn)。加強(qiáng)熱工技術(shù)監(jiān)督，研究如何提高熱控設(shè)備可靠性，防止保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)火力發(fā)電廠熱控系統(tǒng)硬件配置、軟件功能、現(xiàn)場設(shè)備安裝、系統(tǒng)防護(hù)、技術(shù)管理等方面進(jìn)行系統(tǒng)的查評(píng)，是發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患及管理漏洞的有效手段；通過對(duì)評(píng)估發(fā)現(xiàn)問題的研究，優(yōu)化控制策略，提升熱工專業(yè)管理水平，提高熱控系統(tǒng)可靠性。

2 熱工可靠性評(píng)估關(guān)鍵因素

目前，無論是老企業(yè)還是新建廠，熱控專業(yè)人才都比較緊缺，在技術(shù)管理上存在很大的差距。在管理上，要按照國家相關(guān)規(guī)定，結(jié)合企業(yè)實(shí)際，要建立一套詳實(shí)的管理制度，明確工作內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)，在認(rèn)真分析本企業(yè)發(fā)生問題基礎(chǔ)上，加強(qiáng)同行業(yè)的溝通交流，相互學(xué)習(xí)借鑒一下好的管理經(jīng)驗(yàn)和新的技術(shù)手段。近幾年不斷跟蹤非停事件原因分析，研究完善控制策略，重點(diǎn)把握關(guān)鍵因素，逐步提升熱工可靠性。

2.1 有關(guān)DCS系統(tǒng)管理措施

（1）制定完善的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、電源、控制單元控制器、操作員站、重要卡件等故障時(shí)的應(yīng)急預(yù)案。

（2）堅(jiān)持定期切換制度，利用停機(jī)或檢修機(jī)會(huì)對(duì)DCS系統(tǒng)的DPU、冗余網(wǎng)絡(luò)及交換機(jī)等進(jìn)行切換試驗(yàn)。

（3）機(jī)組檢修時(shí)，對(duì)卡件、電源、保險(xiǎn)等進(jìn)行全面檢查，確?；芈房煽?，并根據(jù)使用時(shí)間及檢查結(jié)果更換回路保險(xiǎn)。

2.2 提高熱工設(shè)備信號(hào)可靠性，防止保護(hù)誤動(dòng)與拒動(dòng)

（1）當(dāng)響應(yīng)速度和可靠性滿足要求時(shí)，輔機(jī)聯(lián)鎖、保護(hù)信號(hào)宜采用模擬量變送器替代開關(guān)量變送器。

（2）定期檢查安裝在有振動(dòng)的汽水管道、煙風(fēng)道及閥體等主設(shè)備本體上的熱控設(shè)備及附件。

（3）對(duì)重要的角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)拐臂鏈接軸銷、直行程閥桿連接件必須有如背冒螺帽、穿孔開口銷、止退墊片等防松脫措施。

（4）就地重要儀表的取樣閥門、排污閥門，若采用手柄式的球閥，應(yīng)設(shè)置鎖定裝置或采取其它防誤碰措施。

（5）嚴(yán)禁采用單一閥門開關(guān)狀態(tài)信號(hào)用于保護(hù)（聯(lián)鎖）。

（6）重要輔機(jī)停止判斷邏輯應(yīng)設(shè)計(jì)為：“停止”、“運(yùn)行”取非以及電流信號(hào)小于5A三路信號(hào)三取二算法作為“停止”信號(hào)；對(duì)“運(yùn)行”判斷原理同上。

（7）每年定期對(duì)儀用壓縮空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，確?？諝赓|(zhì)量合格。

（8）對(duì)于三取二等冗余表決信號(hào)，需增加信號(hào)不同步報(bào)警。

（9）對(duì)使用模擬量信號(hào)作為聯(lián)鎖保護(hù)條件的，在邏輯中應(yīng)充分考慮信號(hào)故障對(duì)保護(hù)可靠性的影響。對(duì)溫度信號(hào)應(yīng)增加溫度跳變、信號(hào)質(zhì)量判斷等判據(jù)。

（10）汽輪機(jī)跳閘信號(hào)，應(yīng)采用主汽門關(guān)閉信號(hào)（或同等汽門關(guān)閉判據(jù)）、汽輪機(jī)安全油壓喪失二取一進(jìn)行判斷。

（11）嚴(yán)格執(zhí)行爐膛壓力開關(guān)定期吹掃，對(duì)于測(cè)點(diǎn)較遠(yuǎn)、有U型彎的取壓管路，需檢查管路內(nèi)是否存在結(jié)露情況。

2.3 防止DCS控制系統(tǒng)失靈

（1）DCS網(wǎng)絡(luò)通訊、控制器等負(fù)荷率應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視，并具備負(fù)荷率超限報(bào)警功能。

（2）DCS系統(tǒng)的GPS對(duì)時(shí)功能應(yīng)具備故障報(bào)警或發(fā)生故障自動(dòng)退出功能。

（3）保護(hù)系統(tǒng)的輸入信號(hào)應(yīng)獨(dú)立，禁止使用1個(gè)外部接點(diǎn)信號(hào)直接并聯(lián)接入多個(gè)輸入信號(hào)通道。

（4）DCS系統(tǒng)各控制器之間的保護(hù)信號(hào)傳輸，應(yīng)使用硬接線方式，用于保護(hù)的開關(guān)量應(yīng)采用三取二（或同等冗余功能）表決方式。

（5）DCS系統(tǒng)組態(tài)時(shí)要注意運(yùn)算時(shí)序、頁掃描周期問題，運(yùn)算時(shí)序的先后和保護(hù)動(dòng)作順序應(yīng)一致。

（6）對(duì)于由運(yùn)行人員設(shè)置的定值回路，應(yīng)設(shè)置上、下限幅。

（7）機(jī)組在RB動(dòng)作后，自動(dòng)控制系統(tǒng)子回路不應(yīng)因不合理設(shè)置而切為手動(dòng)方式或自動(dòng)調(diào)節(jié)功能受限，無法自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)致參數(shù)失控或調(diào)節(jié)品質(zhì)的下降。

（8）DCS或其它控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)完善時(shí)，應(yīng)關(guān)注軟件、硬件不同版本間的兼容問題。

2.4 防止熱控測(cè)點(diǎn)及控制裝置故障引起控制系統(tǒng)失常

（1）對(duì)于現(xiàn)場使用的重要參數(shù)冗余信號(hào)，各信號(hào)之間偏差大時(shí)要進(jìn)行報(bào)警。

（2）備用設(shè)備存在閉鎖啟動(dòng)條件應(yīng)發(fā)報(bào)警。

（3）發(fā)電機(jī)定子冷卻水流量低保護(hù)，應(yīng)采用發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水流量三取二做為保護(hù)判據(jù)，且三個(gè)流量信號(hào)取樣及回路應(yīng)滿足“獨(dú)立性”要求。

（4）完善控制回路中熱工測(cè)點(diǎn)品質(zhì)判斷、壞點(diǎn)切除功能，防止指令、反饋偏差大造成自動(dòng)調(diào)節(jié)異常。

（5）在汽包水位、除氧器水位等調(diào)節(jié)回路應(yīng)增加參與調(diào)節(jié)測(cè)點(diǎn)異常跳變切除自動(dòng)的邏輯。

（6）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及控制子系統(tǒng)，RB工況下應(yīng)避免出現(xiàn)偏差大切手動(dòng)及偏差大指令閉鎖。發(fā)生滿足RB觸發(fā)條件的輔機(jī)跳閘后，手動(dòng)方式下，也應(yīng)能觸發(fā)相關(guān)磨煤機(jī)跳閘等邏輯。

（7）為防止機(jī)組啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)過程中因轉(zhuǎn)速測(cè)量異常引起超速，DEH系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計(jì)“指令與反饋偏差大”跳閘邏輯。

（8）DEH系統(tǒng)、MCS系統(tǒng)電功率變送器電源應(yīng)分散布置，同時(shí)設(shè)置功率變送器信號(hào)突變切除功率自動(dòng)邏輯。

（9）采用液壓調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào)，應(yīng)設(shè)置液壓油失去閉鎖動(dòng)調(diào)指令輸出的功能。

（10）禁止對(duì)鍋爐汽包水位平衡容器保溫，避免在汽包壓力突變時(shí)造成參比水柱的不穩(wěn)定。

2.5 防止汽輪機(jī)閥門行程信號(hào)故障影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行

（1）汽輪機(jī)主汽門和調(diào)節(jié)閥門宜配置冗余雙LVDT。不得使用普通接插件，在安裝調(diào)整時(shí)，兩個(gè)LVDT的顯示值應(yīng)錯(cuò)開，在伺服卡中選高值進(jìn)行閥位控制。

（2）LVDT的連桿定期檢查連接部件，大、小修應(yīng)安排重點(diǎn)檢查。

（3）閥門行程開關(guān)安裝位置要盡量遠(yuǎn)離高溫?zé)嵩?，?yīng)增加防護(hù)罩或采取其它有效的防護(hù)措施

2.6 防止TSI裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)

（1）汽輪機(jī)振動(dòng)保護(hù)宜采用軸的相對(duì)振動(dòng)作為振動(dòng)保護(hù)并優(yōu)化保護(hù)邏輯，應(yīng)減小報(bào)警信號(hào)定值，同時(shí)，當(dāng)任一軸承振動(dòng)達(dá)到報(bào)警或動(dòng)作值時(shí)，都應(yīng)有明顯的報(bào)警信號(hào)。

（2）TSI的信號(hào)輸入通道，應(yīng)設(shè)置斷線自動(dòng)退出保護(hù)邏輯判斷的功能，完善相關(guān)報(bào)警。

（3）TSI系統(tǒng)的信號(hào)輸入、輸出通道宜采用分散分布方式。

（4）軸向位移大停機(jī)保護(hù)采用四路信號(hào)串并聯(lián)表決回路的，防止安裝在同一支架的兩個(gè)軸向位移信號(hào)同時(shí)動(dòng)作跳機(jī)。

（5）TSI系統(tǒng)各保護(hù)信號(hào)電纜應(yīng)采用單獨(dú)的屏蔽電纜，各電纜屏蔽必須單獨(dú)接地。

（6）機(jī)組檢修中，要對(duì)探頭與延伸電纜連接部位及其前后的固定螺母進(jìn)行檢查。延伸電纜接頭應(yīng)通過熱縮管、黃臘管等工藝，做好防水、防油污、防松脫、防接地等措施。

2.7 防止鍋爐爐膛爆炸事故

（1）嚴(yán)禁取消給粉機(jī)變頻器低電壓保護(hù)，原則上以給粉機(jī)能夠正常工作為底線，為了防止信號(hào)抖動(dòng)等影響因素，可考慮增加1s延時(shí)。

（2）爐膛壓力低保護(hù)定值的絕對(duì)值應(yīng)與機(jī)組由額定負(fù)荷瞬間全爐膛滅火導(dǎo)致的爐膛壓降相匹配。

（3）對(duì)于四角切圓鍋爐，在設(shè)置單個(gè)火檢滅火聯(lián)跳對(duì)應(yīng)給粉機(jī)保護(hù)時(shí)可以適當(dāng)增加延時(shí)。

（4）燃油總管的安全關(guān)斷閥關(guān)斷時(shí)間應(yīng)小于1s，油燃燒器的安全關(guān)斷閥關(guān)斷時(shí)間宜小于2s。

（5）正常運(yùn)行時(shí)給粉機(jī)電源的上級(jí)電源母線宜盡量與電動(dòng)給水泵等大功率設(shè)備所在母線分段運(yùn)行。

（6）給粉機(jī)電源應(yīng)按照給粉機(jī)失去一半能保證鍋爐繼續(xù)運(yùn)行的原則分接在400V不同工作段上。

（7）給粉機(jī)電源回路中采用接觸器進(jìn)行控制的，應(yīng)有防止瞬間低電壓和電源切換造成接觸器釋放的措施。

2.8 防止鍋爐滅火保護(hù)拒動(dòng)

（1）取消火檢放大器內(nèi)對(duì)火焰喪失信號(hào)的延時(shí)，在保護(hù)邏輯中適當(dāng)設(shè)置火焰喪失信號(hào)后的延時(shí)時(shí)間。

（2）嚴(yán)禁將火檢探頭參數(shù)設(shè)置在自學(xué)習(xí)狀態(tài)下進(jìn)行火焰監(jiān)測(cè)；火焰設(shè)置增益、頻率、帶寬、檻值等參數(shù)，按照保護(hù)定值修改的原則進(jìn)行管理。

（3）對(duì)與燃燒有關(guān)的信號(hào)，如二次風(fēng)壓、爐膛負(fù)壓、送風(fēng)流量、出口煙壓等，不應(yīng)在變送器內(nèi)加延時(shí)。

2.9 有關(guān)熱工設(shè)備電源配置問題

（1）重要系統(tǒng)的熱工控制電源應(yīng)由雙路電源供電，帶有電源切換裝置的，應(yīng)定期進(jìn)行切換試驗(yàn)。

（2）AST電磁閥電源應(yīng)按照風(fēng)險(xiǎn)分散原則配置。

（3）現(xiàn)場應(yīng)增加ASP油壓遠(yuǎn)方監(jiān)視信號(hào)。

（4）對(duì)于互為備用的直流電源，應(yīng)采用專門的電源切換裝置進(jìn)行切換。

（5）對(duì)于采用“母線制” 方式供電的熱工電源，應(yīng)對(duì)電源母線采用環(huán)路連接的方式。

3 熱工典型風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 重要冗余信號(hào)未分卡件。

參與保護(hù)、調(diào)節(jié)、跳閘等重要冗余信號(hào)接入一塊測(cè)量卡件，若卡件故障有保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，參與調(diào)節(jié)信號(hào)會(huì)引起調(diào)節(jié)失調(diào)。應(yīng)將參與同一保護(hù)、調(diào)節(jié)或跳閘等的信號(hào)分散到不同的卡件，同時(shí)要滿足DCS系統(tǒng)各控制器之間的保護(hù)信號(hào)傳輸，使用硬接線方式。

3.2 不同系統(tǒng)間連接的重要信號(hào)為單線

不同系統(tǒng)之間連接的重要信號(hào)采用單一信號(hào)，無冗余。例如DEH未納入CCS情況下，CCS與DEH流量指令只有一路。當(dāng)信號(hào)回路發(fā)生故障時(shí)，容易產(chǎn)生故障或帶來其他風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)增加兩路傳遞信號(hào)并采取冗余措施，必要時(shí)增加偏差報(bào)警。

3.3 重要測(cè)點(diǎn)為單點(diǎn)

參與保護(hù)和調(diào)節(jié)以及補(bǔ)償重要測(cè)點(diǎn)為單點(diǎn)，存在保護(hù)和調(diào)節(jié)回路誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)中。優(yōu)化方案是：現(xiàn)場增加冗余測(cè)點(diǎn)，分別接入不同卡件進(jìn)行三取二判定。模擬量測(cè)點(diǎn)增加質(zhì)量判斷和速率限制。

3.4 冗余測(cè)點(diǎn)沒有偏差大或不匹配報(bào)警

信號(hào)異常運(yùn)行人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，易導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。優(yōu)化方案： 增加不匹配報(bào)警。

3.5 CCS系統(tǒng)三取中算法塊和重要手動(dòng)設(shè)置模塊沒有設(shè)置高低限值

三取中算法塊未設(shè)置高低限值容易誤選故障點(diǎn)。手動(dòng)設(shè)置模塊容易出錯(cuò)。優(yōu)化方案：設(shè)置高低限值。對(duì)于由運(yùn)行人員設(shè)置的定值回路，設(shè)置上、下限幅。

3.6 參與保護(hù)的開關(guān)量信號(hào)和模擬量取檻值做與運(yùn)算后觸發(fā)保護(hù)

任一信號(hào)故障不發(fā)會(huì)閉鎖保護(hù)觸發(fā)，造成保護(hù)拒動(dòng)。優(yōu)化方案：增加一路測(cè)點(diǎn)做三取二判定觸發(fā)保護(hù)，并增加不匹配報(bào)警。

3.7 爐膛壓力開關(guān)全部布置在爐墻一側(cè)，變送器全部布置在另一側(cè)

不能全面反映爐膛內(nèi)部的壓力情況，存在調(diào)節(jié)不準(zhǔn)和保護(hù)誤動(dòng)拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)化方案：將壓力開關(guān)和變送器兩側(cè)分開布置。

3.8 參與保護(hù)、調(diào)節(jié)等冗余測(cè)點(diǎn)或于壓力表等共用同一取樣管

同一管路的壓力動(dòng)作值一樣，雖然邏輯做到了三取二，但無法避免誤動(dòng)或拒動(dòng)。優(yōu)化方案：采取獨(dú)立布置管路或采取可靠的防誤動(dòng)措施。

3.9 控制柜照明電源和控制系統(tǒng)共用一路電源或配有其他檢修電源插座

更換照明或燈泡回路接地和使用電源插座時(shí)，可能會(huì)影響控制系統(tǒng)或造成其他危險(xiǎn)。優(yōu)化方案：照明電源獨(dú)立配置。

3.10 重要測(cè)量儀表排污門、氣源控制門和設(shè)置的硬手操（主要是現(xiàn)場控制柜）無防誤動(dòng)措施

一旦被誤碰及誤開，會(huì)造成誤動(dòng)。優(yōu)化方案：對(duì)類似閥門現(xiàn)場增設(shè)警示標(biāo)志或增加防誤碰硬隔離措施。

3.11 熱控設(shè)備采用兩路電源供電并帶自動(dòng)切換裝置，任一路失電無報(bào)警

若失去一路電源不能及時(shí)提醒運(yùn)行人員，導(dǎo)致缺陷得不到及時(shí)處理。優(yōu)化方案：增加電源失電報(bào)警。

3.12 給水泵全停MFT保護(hù)取信

給水泵全停MFT保護(hù)使用的電泵停止信號(hào)，未體現(xiàn)電泵工作電源，見原信號(hào)邏輯，帶來的危害是：給水泵全停時(shí)MFT保護(hù)有可能拒動(dòng)。優(yōu)化方案是電泵跳閘信號(hào)判斷邏輯需要增加電泵電源方式選擇信號(hào)條件，見修改后的信號(hào)邏輯。

4 結(jié)束語

隱患是動(dòng)態(tài)的，查找隱患，需要精湛的業(yè)務(wù)技能和高度的責(zé)任心。熱工設(shè)備雖小，但點(diǎn)多面廣，任一疏忽都會(huì)引起一定的后果。我們?cè)诠ぷ髦校粩嗖殡[患，整改隱患，將隱患排查和設(shè)備評(píng)估作為一項(xiàng)定期工作，方可真正提高熱工設(shè)備可靠性。通過近幾年，不斷的摸索實(shí)踐，熱工可靠性越來越高，曾連續(xù)兩年未因熱工原因發(fā)生非停事件。

參考文獻(xiàn)：

[1]《熱工可靠性評(píng)估細(xì)則》[S].