鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)隱患排查與治理

徐海斌

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.052

摘 要：鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠與否直接關(guān)系到電站鍋爐的安全運(yùn)行，如果設(shè)計(jì)存在隱患，輕則造成鍋爐滅火及機(jī)組停機(jī)，嚴(yán)重情況則會(huì)造成重大設(shè)備損壞例如鍋爐爆炸等。該文重點(diǎn)介紹了進(jìn)行鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)隱患排查的依據(jù)與方法，并指出了秦電公司對(duì)排查出隱患的治理方案。

關(guān)鍵詞：保護(hù) 隱患 排查 治理 冗余 失效

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）08（a）-0052-02

鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠與否直接關(guān)系到電站鍋爐的安全運(yùn)行，如果設(shè)計(jì)存在隱患，輕則造成鍋爐滅火及機(jī)組停機(jī)，嚴(yán)重情況則會(huì)造成重大設(shè)備損壞。例如，鍋爐爆炸等。因此對(duì)鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行隱患排查，一直是各項(xiàng)檢查工作的重點(diǎn)要求，尤其是在國(guó)家能源局下發(fā)的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中有非常詳細(xì)的具體要求，各發(fā)電單位必須照此嚴(yán)格執(zhí)行。

1 如何進(jìn)行鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)的隱患排查

1.1 鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)隱患排查的依據(jù)

要保證我們發(fā)電工作的可靠，就必須按照電力系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程開(kāi)展我們的各項(xiàng)工作，鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)的排查同樣如此。進(jìn)行鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)的隱患排查，主要參照以下幾個(gè)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行：（1）DL/T 261-2012火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性評(píng)估導(dǎo)則；（2）DL/T 1091-2008火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程；（3）DL/T 5428-2009 火力發(fā)電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定；（4）國(guó)家能源局下發(fā)的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》?；旧线@4個(gè)規(guī)程規(guī)范涵蓋了關(guān)于鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面的要求。

1.2 鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)隱患排查的方法

進(jìn)行鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)的隱患排查不能只排查某一部分，是要排查系統(tǒng)鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)的全過(guò)程，所以要將鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)分成以下幾個(gè)部分進(jìn)行排查：（1）測(cè)量系統(tǒng)；（2）控制系統(tǒng)。每一個(gè)系統(tǒng)又可以按照系統(tǒng)的構(gòu)成及特性進(jìn)行細(xì)化，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，參照上述介紹的規(guī)范規(guī)程進(jìn)行細(xì)致研究。

1.2.1 測(cè)量系統(tǒng)的排查

測(cè)量系統(tǒng)的排查分為設(shè)備選型及設(shè)備的安裝。主保護(hù)系統(tǒng)所用設(shè)備必須為在該行業(yè)口碑最好的成熟設(shè)備，要滿足現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境、熱力系統(tǒng)性能、保護(hù)安全性的要求。對(duì)于高溫環(huán)境的設(shè)備，則必須選用耐高溫的設(shè)備；安裝在環(huán)境灰塵較大的設(shè)備則必須保證防護(hù)等級(jí)合格；測(cè)量環(huán)境介質(zhì)沖涮較大的設(shè)備則必須選用耐磨材質(zhì)等。主保護(hù)設(shè)備選用的設(shè)備性能不僅要滿足正常熱力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，還應(yīng)滿足極端工況或者人為誤操作情況下的需要，在極限工作情況下不造成儀器儀表?yè)p傷和性能降低。主保護(hù)測(cè)量設(shè)備的性能指標(biāo)要滿足鍋爐主保護(hù)的準(zhǔn)確性、安全性的要求，它的精度、靈敏度、重復(fù)性、死區(qū)、響應(yīng)特性、穩(wěn)定性都應(yīng)滿足要求。例如，爐膛壓力保護(hù)用壓力開(kāi)關(guān)應(yīng)選用單刀雙擲的開(kāi)關(guān)，而不能選用回差較大的雙刀雙擲的開(kāi)關(guān)。燃油母管閥要求快速關(guān)閉時(shí)間應(yīng)當(dāng)小于1 s，這就需要從氣缸到氣源管路、電磁閥通徑等統(tǒng)一考慮。設(shè)備的安裝分為取源部件的安裝及檢出元件的安裝，也就是測(cè)量設(shè)備要規(guī)范地安裝在合理的取樣位置處，才能保證測(cè)量出的信號(hào)準(zhǔn)確、可靠性高。例如，按照規(guī)程要求，爐膛壓力取源部件應(yīng)當(dāng)設(shè)置在燃燒室火焰中心的上部，取源部件要有防堵及吹掃設(shè)施。汽包水位平衡容器上部不應(yīng)保溫，靜水柱部分不應(yīng)保溫，一次門(mén)應(yīng)當(dāng)水平安裝，汽側(cè)取樣管向上向汽包傾斜，而水側(cè)則相反。敷設(shè)取樣管路時(shí)不能有U型彎。坡度與管徑應(yīng)根據(jù)信號(hào)的重要性、凝結(jié)的可能性確定，坡度一般地應(yīng)大于1∶100等。

1.2.2 控制系統(tǒng)的排查

控制系統(tǒng)的排查包括IO部分、邏輯部分及電源部分。所有重要的主輔機(jī)都應(yīng)采取三取二的邏輯判斷方式，保護(hù)信號(hào)應(yīng)遵循從取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對(duì)獨(dú)立的原則，如，因系統(tǒng)原因測(cè)點(diǎn)數(shù)量不夠，應(yīng)有防保護(hù)誤動(dòng)的措施。作為鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)的IO，要保證可靠性，采用冗余方式是最通用的做法。但不只是冗余即可以實(shí)現(xiàn)安全性，必須在冗余方式的基礎(chǔ)上做到獨(dú)立性，才能避免共同失效的情況出現(xiàn)。例如，爐膛壓力保護(hù)，無(wú)論是取樣部位、測(cè)量管路、電纜、DCS的DI通道均要在冗余的基礎(chǔ)上做到獨(dú)立性，否則任何一個(gè)環(huán)節(jié)存在關(guān)聯(lián)，均可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。邏輯部分的排查則要充分考慮邏輯的合理性、全面性、時(shí)序性。不能只考慮正常時(shí)保護(hù)如何判斷與動(dòng)作，還應(yīng)分析熱工設(shè)備故障、熱力系統(tǒng)異常、人員誤操作情況下，保護(hù)邏輯如何盡早報(bào)警，如何盡快動(dòng)作。要考慮可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)、保護(hù)拒動(dòng)的各種情況，只有把可能出現(xiàn)的保護(hù)設(shè)備問(wèn)題、人員操作問(wèn)題、熱力設(shè)備跳閘均考慮到，才能保證設(shè)計(jì)的保護(hù)邏輯全面。分析邏輯一定要在正方向分析邏輯基礎(chǔ)上，還要學(xué)會(huì)反向分析。電源系統(tǒng)的排查必須是隱患排查的首要排查內(nèi)容，因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)存在問(wèn)題，必定會(huì)導(dǎo)致保護(hù)整體失效，出現(xiàn)嚴(yán)重后果。鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)涉及的電源主要包括控制器部分、硬跳閘板、火檢等。確保電源系統(tǒng)可靠最常用的設(shè)計(jì)是需要雙路切換電源，并且在切換的過(guò)程中必須做到無(wú)擾。要分析驗(yàn)證一路電源故障是否能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警，切換時(shí)間是否保證系統(tǒng)正常，備用一路能否維持系統(tǒng)在最大負(fù)荷下運(yùn)行。要考慮電源是否存在開(kāi)路、短路的危險(xiǎn)，是否存在人員誤操作的可能，單一回路短路及開(kāi)關(guān)是否會(huì)波及全部回路，開(kāi)關(guān)與保險(xiǎn)容量、上下級(jí)開(kāi)關(guān)容量是否匹配等。

2 如何治理排查出的隱患

如何治理鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)排查出的隱患，是整個(gè)排查流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要在依據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合該公司實(shí)際情況制定治理方案。只要查出隱患，就應(yīng)立即制定方案，如暫時(shí)不具備制定完整方案的條件，但可采取措施能夠提高鍋爐主保護(hù)可靠性，也應(yīng)當(dāng)立即實(shí)施。下面介紹秦電公司治理鍋爐主保護(hù)隱患的一些方案。

2.1 測(cè)量系統(tǒng)排查出隱患的治理

2.1.1 設(shè)備安裝隱患的治理

一期原煙氣壓力高保護(hù)為2012年新增保護(hù)。為了確認(rèn)改造狀況，在運(yùn)行一個(gè)月后進(jìn)行了定檢工作，檢查發(fā)現(xiàn)管路內(nèi)積水很多。經(jīng)過(guò)分析造成積水存在兩個(gè)原因：第一是壓力開(kāi)關(guān)接頭密封面沒(méi)有水封線，墊片采用為鋼制墊，導(dǎo)致密封不牢。后將接頭更換為帶水封線接頭，并更換墊片為退火銅墊片。第二是取樣筒及測(cè)量管路沒(méi)有保溫，導(dǎo)致煙氣處于流通狀態(tài)，煙氣冷凝導(dǎo)致管路積水。解決上面兩個(gè)問(wèn)題后管路積水已基本消除。原#2爐爐膛負(fù)壓測(cè)量管路在冬季時(shí)出現(xiàn)管路堵塞，導(dǎo)致?tīng)t壓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)誤調(diào)節(jié)，盲目開(kāi)大引風(fēng)機(jī)入口擋板，造成爐壓保護(hù)動(dòng)作。分析管路堵塞原因也是因?yàn)槿酉到y(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行保溫?，F(xiàn)在所有爐壓及煙氣測(cè)點(diǎn)取樣均進(jìn)行了保溫處理。#3爐汽包水位測(cè)點(diǎn)在起爐點(diǎn)火時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)水位有偏差，后檢查發(fā)現(xiàn)測(cè)量管路沒(méi)有完全按照規(guī)范要求的坡度進(jìn)行安裝，中間有U型彎存在，導(dǎo)致管路存在集氣現(xiàn)象。處理方案就是將此部分U型彎取消，同時(shí)在鍋爐水壓試驗(yàn)結(jié)束消壓至1 MPa時(shí)進(jìn)行充分排污，這種問(wèn)題已經(jīng)得到解決。

2.1.2 設(shè)備選型排查隱患的治理

二期爐壓開(kāi)關(guān)原為SOR開(kāi)關(guān)，在使用中發(fā)現(xiàn)存在以下現(xiàn)象：冬季檢修期間實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)合格，但安裝至現(xiàn)場(chǎng)后，在爐壓保護(hù)進(jìn)行實(shí)傳時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作與定值不符。經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，此類開(kāi)關(guān)無(wú)法在低溫下使用，后全部更換為DWYER開(kāi)關(guān)。

2.2 控制系統(tǒng)排查出隱患的治理

2.2.1 IO未冗余獨(dú)立隱患的治理

二期鍋爐探頭冷卻風(fēng)壓MFT保護(hù)分為兩種情況：兩臺(tái)探頭冷卻風(fēng)機(jī)停運(yùn)（二取二）及探頭冷卻風(fēng)壓低（三取二），在隱患排查中發(fā)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)雖然好像實(shí)現(xiàn)了冗余，但并未做到獨(dú)立。兩個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)輸入同一塊板卡，如板卡故障，則MFT保護(hù)就可能會(huì)誤動(dòng)；而3個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)共用兩個(gè)取樣表管，則一個(gè)管路泄漏會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。通過(guò)重新進(jìn)行板卡分配、增加取樣點(diǎn)的方式進(jìn)行了改進(jìn)，消除了隱患。同樣#2爐主保護(hù)系統(tǒng)有很多重要IO也存在有冗余未獨(dú)立的情況，例如，磨煤機(jī)運(yùn)行、空予器運(yùn)行、一次風(fēng)機(jī)停運(yùn)信號(hào)在同一卡件輸入，也進(jìn)行了IO重新優(yōu)化分配。#2爐爐壓測(cè)點(diǎn)共15個(gè)，分別位于爐膛兩側(cè)，只設(shè)計(jì)兩個(gè)取樣器，如一個(gè)取樣器堵塞，則必然導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作異常。通過(guò)在水冷壁增加取樣點(diǎn)，保證每側(cè)有3個(gè)取樣點(diǎn)，同時(shí)對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重新布置，同類型點(diǎn)不允許位于一個(gè)取樣器上，每個(gè)測(cè)點(diǎn)取樣管獨(dú)立設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了真正冗余。

2.2.2 保護(hù)邏輯隱患的治理

按照規(guī)程要求，為防止鍋爐爐膛爆燃，需要在點(diǎn)火前進(jìn)行充分的吹掃，以清除爐膛及尾部煙道內(nèi)積聚的可燃物。如果吹掃條件設(shè)計(jì)不合理，則可能導(dǎo)致吹掃無(wú)法進(jìn)行，延遲鍋爐點(diǎn)火?；蛘叽祾吡饔谛问?，沒(méi)有達(dá)到目的。秦電公司一期兩臺(tái)機(jī)組原并沒(méi)有設(shè)計(jì)燃油泄漏試驗(yàn)，這樣當(dāng)存在母管閥或油角閥泄漏時(shí)，必然會(huì)有燃油泄漏到爐膛內(nèi)，而這是吹掃300 s無(wú)法起作用的。秦電公司依據(jù)火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程內(nèi)推薦的試驗(yàn)步驟，進(jìn)行了設(shè)計(jì)并優(yōu)化試驗(yàn)定值，現(xiàn)已經(jīng)保證正常投入。原設(shè)計(jì)鍋爐吹掃條件中包括磨煤機(jī)均停運(yùn)信號(hào)，但磨煤機(jī)停運(yùn)信號(hào)在磨煤機(jī)停電后無(wú)法發(fā)出，這樣當(dāng)磨大修時(shí)該信號(hào)無(wú)法發(fā)出，吹掃條件就無(wú)法具備，鍋爐無(wú)法進(jìn)行吹掃，從而延遲點(diǎn)火。將磨煤機(jī)停運(yùn)信號(hào)改為磨運(yùn)行信號(hào)取非，解決了上述隱患。汽輪機(jī)跳閘聯(lián)跳鍋爐保護(hù)設(shè)計(jì)為汽機(jī)主汽門(mén)關(guān)閉脈沖跳閘鍋爐，但在實(shí)際跳閘中如出現(xiàn)主汽門(mén)卡澀，就會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)跳閘無(wú)法發(fā)出，從而機(jī)跳爐無(wú)法實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)研究增加了邏輯設(shè)計(jì)，增加一路汽機(jī)已跳閘信號(hào)，它直接取自三取二打閘油壓信號(hào)或DEH系統(tǒng)“汽輪機(jī)已脫扣”信號(hào)，保證了保護(hù)的可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

鍋爐主保護(hù)系統(tǒng)的隱患排查必須要堅(jiān)持不懈，注意日常積累。隨著對(duì)設(shè)備認(rèn)知情況的變化，甚至隨著現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備周圍環(huán)境的變換，隱患都會(huì)隨之產(chǎn)生。作為熱控技術(shù)人員要充分借鑒新上馬機(jī)組的設(shè)計(jì)，因?yàn)樾陆ㄔO(shè)的機(jī)組必然有新設(shè)計(jì)、新技術(shù)，要敢于創(chuàng)新。技術(shù)人員一定要在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收各個(gè)階段中按照規(guī)程規(guī)范開(kāi)展工作，這樣設(shè)備隱患才會(huì)越來(lái)越少。

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