淺談火電廠熱工安全故障原因與處理

李鵬飛

（大唐甘谷發(fā)電廠，甘肅天水741000）

淺談火電廠熱工安全故障原因與處理

李鵬飛

（大唐甘谷發(fā)電廠，甘肅天水741000）

對熱工保護(hù)誤動和拒動的原因進(jìn)行了分析和總結(jié)，并提出了防止熱工保護(hù)誤動和拒動應(yīng)采取的措施和對策。這對提高DCS系統(tǒng)整體的可靠性、保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的參考價(jià)值。

熱工保護(hù)；誤動；原因；故障

1 引言

熱控保護(hù)系統(tǒng)是火力發(fā)電廠一個(gè)十分重要的不可缺少的組成部分，其對提高機(jī)組主輔設(shè)備的可靠性和安全性具有十分重要的作用。它在主、輔設(shè)備發(fā)生某些可能引發(fā)嚴(yán)重后果的故障時(shí)，能夠及時(shí)采取相應(yīng)措施軟化故障，保護(hù)設(shè)備，使設(shè)備停機(jī)待修，從而避免發(fā)生重大設(shè)備損壞或人身傷亡事故。在主輔設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，如果保護(hù)系統(tǒng)因自身故障而引起動作，造成主輔設(shè)備停運(yùn)，稱為保護(hù)誤動，這會造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；在主輔設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)因發(fā)生故障而不動作，稱為保護(hù)拒動，這會造成事故不可避免地?cái)U(kuò)大。隨著DCS控制系統(tǒng)的不斷成熟和發(fā)展，系統(tǒng)熱工自動化程度越來越高，憑借其巨大的優(yōu)越性，機(jī)組的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性得到了很大提高。但是，由于設(shè)計(jì)選型、安裝調(diào)試、檢修維護(hù)、技術(shù)管理等各種復(fù)雜原因，使得熱工自動化系統(tǒng)在設(shè)備質(zhì)量的可靠性、邏輯控制的完善性及合理性、熱工保護(hù)信號的取信方式及配置、熱工保護(hù)聯(lián)鎖信號的定值及延時(shí)時(shí)間的設(shè)置、熱工技術(shù)的管理及人員的技能等許多方面，都還存許多不盡人意之處，由此會引發(fā)熱工保護(hù)系統(tǒng)不必要的誤動時(shí)有發(fā)生。

2 熱工故障類型及原因

根據(jù)電廠故障原因的分析和本人參加現(xiàn)場事故原因分析查找過程的體會，將熱工自動化系統(tǒng)異常引起機(jī)組二類及以上故障的原因分為以下幾種。

2.1 測量模件故障

測量模件“異常”引起機(jī)組跳閘的故障占比較高，但相對來講其故障原因的分析查找和處理較容易。引起模件“異?！钡脑蛴杏残怨收虾蛙浶怨收蟽煞N，硬性故障只能通過更換模件才能恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，而軟性故障通過復(fù)位或初始化有問題的模件，即可使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。比較典型的這類故障案例有四種：應(yīng)分而未分模件的共用模件故障；冗余輸入信號共用同一模件故障；未冗余配置的輸入／輸出信號模件故障；I／O模件損壞導(dǎo)致的其它I／O模件及其對應(yīng)的主模件故障。

值得指出的是，若模件配置合理，上述有些故障可以避免。

2.2 主控制器故障

重要系統(tǒng)的主控制器冗余配置，可大大減少主控制器“異?！彼l(fā)的機(jī)組跳閘次數(shù)。主控制器“異?！倍酁檐浌收?，通過復(fù)位或初始化能恢復(fù)其正常工作，但也有少數(shù)會引起機(jī)組跳閘，其多發(fā)生在雙機(jī)切換不成功時(shí)，如某機(jī)組發(fā)生給水操作站運(yùn)行DPU死機(jī)，備用DPU不能自啟動，導(dǎo)致汽包水位失控，運(yùn)行手動MFT；又如風(fēng)煙系統(tǒng)I／O站運(yùn)行DPU發(fā)生異常，自動向備份DPU切換不成功，引起在同一控制站內(nèi)的空預(yù)器甲、乙擋板突然關(guān)閉等。

2.3 DAS 系統(tǒng)異常

DAS系統(tǒng)是構(gòu)成自動保護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但由于受到自身及其接地系統(tǒng)可靠性、現(xiàn)場磁場干擾及安裝調(diào)試等質(zhì)量的影響，DAS信號值可能會瞬間較大幅度地變化而導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)誤動，甚至導(dǎo)致機(jī)組誤跳閘發(fā)生。比較典型的這類故障有：模擬量信號漂移；DCS故障診斷功能設(shè)置不全或未設(shè)置；DCS故障診斷功能設(shè)置錯(cuò)誤等。

2.4 DCS 軟件故障

軟件原因引起的故障，多數(shù)發(fā)生在投運(yùn)不久的新系統(tǒng)上，而在老系統(tǒng)上發(fā)生的概率相對較少。但此類故障一旦發(fā)生，查找真正原因比較困難，需對控制系統(tǒng)軟件有較全面地了解和掌握，才能通過分析、試驗(yàn)來判斷可能的故障原因，其通常都需廠家人員到現(xiàn)場一起進(jìn)行。這類故障主要有：軟件不成熟引起的系統(tǒng)故障；通信阻塞引發(fā)的故障；軟件安裝或操作不當(dāng)引起的故障；總線通訊故障；軟件組態(tài)錯(cuò)誤引起的故障等。

2.5 電源系統(tǒng)故障

DCS的電源系統(tǒng)，通常采用1：1冗余方式供電（一路由機(jī)組的大UPS供電，另一路由電廠的保安電源供電），任何一路電源的故障不會影響到相應(yīng)過程控制單元內(nèi)模件及現(xiàn)場I／O模件的正常工作。在實(shí)際運(yùn)行中，子系統(tǒng)及過程控制單元柜內(nèi)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況為數(shù)不少，主要有：電源模件故障；電源系統(tǒng)連接處接觸不良故障；后備UPS功能失效故障；電源開關(guān)質(zhì)量引起的故障等。

2.6 SOE 信號準(zhǔn)確性

一旦機(jī)組發(fā)生MFT或跳機(jī)時(shí)，運(yùn)行人員首先要根據(jù)SOE信號發(fā)生的先后順序來進(jìn)行設(shè)備故障的判斷。因此，SOE記錄信號的準(zhǔn)確性對快速分析查找機(jī)組設(shè)備故障原因有著重要作用。這方面曾碰到過的問題主要有：SOE系統(tǒng)的信號分辨力無從了解；SOE報(bào)告內(nèi)容凌亂；SOE報(bào)表上多個(gè)點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)志相同。

2.7 控制系統(tǒng)接線

控制系統(tǒng)接線松動、錯(cuò)接引起的機(jī)組故障案例較多，有時(shí)此類故障原因很難查明。此類故障直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行，故障原因主要為接線松動、接線錯(cuò)誤、通訊或接插件接頭松動等。

針對此類原因所引起的故障，在基建監(jiān)督檢查和機(jī)組檢修中，已將手拉接線以確認(rèn)是否可靠的方法列入了質(zhì)量驗(yàn)收內(nèi)容，減少了因接線原因所引起的機(jī)組誤動。同時(shí)，電廠也制定了熱工控設(shè)備通訊電纜隨機(jī)檢修緊固制度。

2.8 單點(diǎn)信號引發(fā)熱工保護(hù)系統(tǒng)誤動和停機(jī)

通過對近幾年熱工保護(hù)異常動作情況的分析，發(fā)現(xiàn)由單點(diǎn)信號故障導(dǎo)致機(jī)組跳閘的誤動故障主要有以下幾類：測溫元件或測量系統(tǒng)故障；振動探頭異常故障；位置開關(guān)故障；變送器故障；壓力開關(guān)故障；檢修維護(hù)不當(dāng)故障等。

2.9 電纜

（1）冗余設(shè)備未分電纜測量與控制：某機(jī)組1＃EH油泵跳泵后，2＃EH油泵不能自啟，油壓低保護(hù)動作跳機(jī)，重啟過程中因運(yùn)行處理不當(dāng)，導(dǎo)致軸瓦燒損停機(jī)。其起因是兩臺EH油泵共用一根DCS柜至油泵就地柜的控制電纜，且其短路接地，兩臺EH油泵的控制電源的熔絲熔斷了。事故后兩油泵采取分電纜控制加以改進(jìn)。本例事故證實(shí)了“同用途設(shè)備分模件、分電纜、分電源控制”的重要性。

（2）電纜不符合環(huán)境要求時(shí)，會引起過熱或絕緣損壞。

（3）電纜絕緣下降、接線不規(guī)范（松動、毛刺等）、信號線拆除后未及時(shí)恢復(fù)等也會引起熱工系統(tǒng)異常。此外，隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的延長，電纜原先緊固的接頭或接線可能會因氣候、氧化等原因而發(fā)生松動，電纜的絕緣性能也可能因此而下降。

2.10 接地問題

電力、電子設(shè)備的接地是保障操作人員安全、消除外界各種干擾、保證設(shè)備正常運(yùn)行的前提，但因接地故障而引起的熱工系統(tǒng)異常情況也時(shí)有發(fā)生，例如：某電廠運(yùn)行中突然發(fā)生在晚上到第二天早上9點(diǎn)之間，風(fēng)機(jī)軸承參數(shù)顯示有較大幅度波動；某機(jī)組DCS改造運(yùn)行后不久，發(fā)現(xiàn)600個(gè)左右的熱電偶信號中有大約200個(gè)信號白天會大幅跳躍，而到了晚上這些信號跳躍的幅度會小很多。

2.11 設(shè)備環(huán)境

有些DCS的模件對灰塵和靜電比較敏感，如果模件上的積灰較多可能會造成該模件的部分通道不能正常工作，因此要做好電子室孔洞的封堵，以保持空氣的清潔度。停機(jī)檢修時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行模件的清掃，但應(yīng)注意，有些機(jī)組的DCS模件在吹掃、清灰之后，往往會發(fā)生故障率升高的現(xiàn)象（有電廠曾發(fā)生過內(nèi)部電容爆炸事件），其可能原因與拔插模件吹掃時(shí)的防靜電措施不當(dāng)、壓縮空氣的干燥度和吹掃后模件及插槽的清潔度不夠等有關(guān)，因此，在模件工作時(shí)，應(yīng)確保其防靜電措施可靠，吹掃用壓縮空氣有過濾措施（最好采用氮?dú)獯祾撸?，吹掃后模件及插槽?nèi)清潔。

2.12 熱工信號

機(jī)組的軟報(bào)警點(diǎn)未分級或分級不完善、描述錯(cuò)誤、報(bào)警值設(shè)置與設(shè)計(jì)或運(yùn)行實(shí)際不符時(shí)，會導(dǎo)致操作畫面上不斷出現(xiàn)誤報(bào)警信號，而使運(yùn)行人員疲倦于真實(shí)報(bào)警信號，從而無法及時(shí)發(fā)覺異常設(shè)備。

應(yīng)對軟報(bào)警點(diǎn)組織專項(xiàng)核對清理，整理并修改數(shù)據(jù)庫里軟報(bào)警量程和上、下限值；通過數(shù)據(jù)庫和在裝軟件的邏輯比較，矯正和修改錯(cuò)誤描述，刪除重復(fù)和沒有必要的軟報(bào)警點(diǎn)；對所有軟報(bào)警重新進(jìn)行分組、分級；用不同的顏色并開通操作員聲音報(bào)警；使軟報(bào)警在運(yùn)行監(jiān)控中發(fā)揮作用。

2.13 原因不明故障案例分析

有些軟件故障，通過分析判斷，故障原因有些已查明，有些至今仍不明，不排除外部電磁波干擾引起保護(hù)信號誤動而跳閘的可能性。在確認(rèn)非硬件引起故障的前提下，建議松開屏蔽電纜的屏蔽線與地間的連接，測量屏蔽線與地間的絕緣是否符合要求，檢查回路信號端子間及與信號端子臨近端子間的絕緣，是否有其它信號通過絕緣損壞的臨近端子竄入而造成誤動。

2.14 控制系統(tǒng)可靠性與其它專業(yè)的關(guān)系

需要指出的是熱工保護(hù)系統(tǒng)誤動作的次數(shù)與相關(guān)部門的配合、相關(guān)人員的事故處理能力密切相關(guān)，有些故障可轉(zhuǎn)危為安，有些故障可導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。有關(guān)部門與熱工人員良好配合，可減少或加速一些誤動隱患的消除。要減少機(jī)組跳閘次數(shù)，除需要提高熱工設(shè)備可靠性和自身因素外，還需要熱工人員和機(jī)務(wù)人員協(xié)調(diào)配合及有效工作，才能達(dá)到對熱工自動化設(shè)備的全方位管理。需要運(yùn)行人員做好事故預(yù)判，完善相關(guān)事故操作指導(dǎo)，以提高監(jiān)控管理能力和事故處理能力。

3 防止熱工保護(hù)誤動、拒動應(yīng)采取的措施及對策

由于熱控設(shè)備覆蓋到熱力系統(tǒng)和熱力設(shè)備的所有參數(shù)，各系統(tǒng)相互聯(lián)系又相互制約，任何環(huán)節(jié)的故障都有可能使熱工保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出跳機(jī)停爐信號，從而造成不必要的損失。因此，如何提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性是一項(xiàng)十分重要而又迫切的工作。

應(yīng)盡可能地采用冗余設(shè)計(jì)。目前，過程控制站的電源和CPU冗余設(shè)計(jì)已十分普遍。一些保護(hù)執(zhí)行設(shè)備（如跳閘電磁閥）的動作電源也應(yīng)該監(jiān)控起來。對一些重要的熱工信號也應(yīng)該進(jìn)行冗余設(shè)置，并且對來自同一取樣的測點(diǎn)信號進(jìn)行有效監(jiān)控和判斷，重要測點(diǎn)的測量通道應(yīng)布置在不同的卡件里以分散危險(xiǎn)，提高其可靠性。重要測點(diǎn)就地取樣孔也應(yīng)該盡量采用多點(diǎn)并相互獨(dú)立的方法取樣，以提高其可靠性，并方便故障處理。一個(gè)取樣、多點(diǎn)并列的方法有待進(jìn)一步改進(jìn)，比如本廠給水流量的三個(gè)測點(diǎn)中有兩個(gè)來自同一個(gè)取樣點(diǎn)，這會導(dǎo)致處理其中一個(gè)測點(diǎn)時(shí)會跳給水泵?？傊哂嘣O(shè)計(jì)對故障查找、軟化和排除十分快捷和方便。

應(yīng)盡量采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件。隨著熱控自動化程度的提高，對熱控元件的可靠性要求也越來越高。采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件對提高DCS系統(tǒng)整體的可靠性有著十分重要的作用。隨著熱控自動化要求的不斷提升，熱控設(shè)備的投資也在不斷增加，切不可為了節(jié)省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下，一定要選用品質(zhì)和運(yùn)行業(yè)績較好的就地?zé)峥卦O(shè)備，以提高DCS系統(tǒng)的整體可靠性及保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和安全性。

［1］電廠自動化，2001，（1）.

［2］電廠自動化，2001，（2）.

Discussion on reason and treatment of thermal power faults in thermal power plant

LI Peng－fei

（Datang Gangu Power Plant，Tianshui 741000，China）

The mal－operation and the fault of the failure of the thermal power protection in thermal power plant are analyzed and summarized.The protective measures and countermeasures are presented to prevent the maloperation or refuse－operation happening，which can improve the overall reliability of the DCS system，and it also has a certain reference value for the safe and stable operation of the unit.

thermal power protection；mal－function；reason；fault

TM621

A

1005—7277（2016）05—0037—04

李鵬飛（1977－），男，畢業(yè)于重慶電力?？茖W(xué)校計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)，現(xiàn)為大唐甘谷發(fā)電廠設(shè)備部主任。

2016－08－01