電廠熱控保護(hù)誤動及拒動原因淺析及對策

高賀

摘 要：電廠熱工自動化程度的提升，對電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)運行的要求更高。熱控保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)的誤動與拒動等問題，容易造成電廠發(fā)電機(jī)組運行的可靠性與安全性的降低，也是電廠安全生產(chǎn)過程中需要切實解決的問題。本文從電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)安全運行的實際出發(fā)，以電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題為切入點，分析電廠熱控保護(hù)誤動及拒動的原因，從系統(tǒng)軟硬件與具體設(shè)計和人員素質(zhì)等多方面，探討解決電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題的有效措施，以提升電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)的整體可靠性。

關(guān)鍵詞：熱控保護(hù)；誤動；拒動；原因；對策

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0169-02

電廠DCS控制系統(tǒng)的成熟發(fā)展，提升了電廠發(fā)電機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)性，也成為電廠機(jī)組的重要組成部分。從電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)運行的實際情況來看，元器件質(zhì)量及系統(tǒng)設(shè)計與安裝等多方面因素的影響，造成電廠熱控保護(hù)的誤動與拒動問題，對電廠機(jī)組的安全運行不利。考慮到熱控保護(hù)系統(tǒng)在電廠機(jī)組安全運行中發(fā)揮的重要作用，以及熱控保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)的誤動與拒動問題，以防止電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)失靈、保證機(jī)組安全運行為目的，深層次研究熱控保護(hù)誤動與拒動情況的形成原因，發(fā)揮出熱控保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)越性，采取針對性措施解決電廠熱控保護(hù)誤動與拒動問題，提升電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行的可靠性，對保障電廠的安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 電廠熱控保護(hù)誤動及拒動原因分析

保護(hù)誤動是指電廠機(jī)組主輔設(shè)備正常運行過程中因系統(tǒng)自身故障引起非正常保護(hù)動作而造成的設(shè)備停運；保護(hù)拒動是指保護(hù)系統(tǒng)因電廠機(jī)組主輔設(shè)備故障而發(fā)生故障，造成保護(hù)系統(tǒng)不動作。人為因素、保護(hù)邏輯設(shè)計不合理、熱控元件與電纜接線和熱控設(shè)備電源的故障、系統(tǒng)設(shè)計與安裝存在缺陷等多方面原因，容易造成電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動與拒動，影響到電廠機(jī)組運行的安全性，對電廠造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

1.1 保護(hù)邏輯設(shè)計不合理

熱控保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計沒有考慮到電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行的實際需求，保護(hù)邏輯設(shè)計存在不合理之處，與電廠發(fā)電機(jī)組及相關(guān)設(shè)備的性能不匹配，導(dǎo)致電廠機(jī)組運行中因熱控保護(hù)系統(tǒng)自身故障而產(chǎn)生保護(hù)拒動問題[1]。DCS軟件與硬件是組成電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)的重要部分，而熱工保護(hù)中一些過程控制站的加入，以及熱控保護(hù)系統(tǒng)作用的充分發(fā)揮，對提升電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行的安全性有利。在DCS控制系統(tǒng)運行過程中，DCS軟件與硬件的故障以及保護(hù)邏輯的不合理設(shè)計，容易引起熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動；而DCS控制系統(tǒng)中兩個CPU控制器都發(fā)生故障也容易造成設(shè)備停機(jī)。同時，DCS軟硬件故障對系統(tǒng)輸出模塊與設(shè)定值模塊等多個模塊造成的影響，能夠引起電廠熱控保護(hù)誤動與拒動等問題。

1.2 熱控元件故障

在電廠機(jī)組運行中，熱控元件質(zhì)量不過關(guān)與元件老化和冗余設(shè)置缺失等問題，是熱控保護(hù)系統(tǒng)較常出現(xiàn)的熱控元件故障，容易造成電廠機(jī)組主輔設(shè)備保護(hù)誤動與拒動，影響到電廠發(fā)電機(jī)組運行的可靠性。因熱控元件故障而引起的電廠熱控保護(hù)誤動與拒動，也是電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行中較常遇到的問題。

1.3 電纜接線故障

在電廠機(jī)組運行中，電纜接線的實際處理關(guān)系到電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)的可靠運行，也是處理電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題應(yīng)當(dāng)關(guān)注的因素之一。接線柱進(jìn)水及電纜出現(xiàn)老化與絕緣破壞問題，容易造成電廠機(jī)組運行中電纜接線出現(xiàn)斷路與短路和虛接等問題[1]，進(jìn)而引起電廠熱控保護(hù)誤動與拒動。從電廠機(jī)組及相關(guān)設(shè)備的實際運行來看，熱控保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計與安裝過程出現(xiàn)質(zhì)量問題，與電廠機(jī)組主輔設(shè)備的性能不匹配，容易引起熱工保護(hù)誤動或拒動，影響到機(jī)組運行的可靠性。比如，一些電廠的爐膛負(fù)壓取樣管的安裝并未嚴(yán)格按照設(shè)計方案去執(zhí)行，導(dǎo)致電廠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中出現(xiàn)取樣管堵塞與安裝傾斜角度不達(dá)標(biāo)等問題，當(dāng)電廠機(jī)組運行時出現(xiàn)爐膛負(fù)壓保護(hù)拒動，無法保障電廠的安全生產(chǎn)。

1.4 熱控設(shè)備電源故障

電源系統(tǒng)是支撐機(jī)組主輔設(shè)備運行的基礎(chǔ)條件，而隨著熱工自動化程度的提升，對電廠熱控保護(hù)提出更高要求。在電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行過程中，熱控設(shè)備電源出現(xiàn)接插件接觸不良等故障，是引起電廠熱控保護(hù)誤動及誤動的重要原因，進(jìn)而增加電廠機(jī)組運行風(fēng)險，設(shè)備運行故障的發(fā)生幾率偏高。

2 解決電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題的有效措施

針對引起電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題的常見原因，考慮到電廠機(jī)組主輔設(shè)備安全運行的需要，要對熱控元件及其他設(shè)備的選用進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，優(yōu)化熱控保護(hù)邏輯，深化冗余設(shè)計，切實解決熱控保護(hù)誤動及拒動問題，以提升電廠發(fā)電機(jī)組運行的可靠性。

2.1 增強(qiáng)熱控保護(hù)系統(tǒng)的抗干擾能力

DCS控制系統(tǒng)的成熟發(fā)展，加快推動電廠相關(guān)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)的更新，電廠熱控保護(hù)問題逐漸受到重視。接地處理是熱控保護(hù)系統(tǒng)運用所涉及的一個重要問題，在電廠基建安裝過程中，選擇正確的接地地點，優(yōu)化系統(tǒng)接地方式，對提升熱控保護(hù)系統(tǒng)的抗干擾能力有利。根據(jù)電廠基建的整體布局與熱控保護(hù)系統(tǒng)搭建的具體需求，在接地處理過程中采用適宜的接地處理方式，選用截面大于20mm2的通道線，在距離建筑物15m左右的位置進(jìn)行接地處理，結(jié)合電廠機(jī)組主輔設(shè)備的分布，將強(qiáng)設(shè)備與系統(tǒng)接地點之間的距離控制在合理范圍內(nèi)，接地電阻應(yīng)小于2Ω[2]，以便大幅度增強(qiáng)熱控保護(hù)系統(tǒng)的抗干擾能力，為電廠機(jī)組主輔設(shè)備的可靠運行提供保障。

為有效防止電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題，在電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)中，選用帶有屏蔽電力的電纜，避免動力電纜與信號線的平行鋪設(shè)，不可使用同一電纜的不同導(dǎo)線，降低電磁干擾問題的發(fā)生幾率，優(yōu)化配置各類資源，在連接系統(tǒng)與信號電纜時加入濾波器，避免因動力電纜或信號線問題而產(chǎn)生電磁干擾故障，實現(xiàn)信號線與地間的并接，減少后期的維修資金，保證電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行的可靠性。

2.2 改善熱控保護(hù)電源的切換問題

在電廠基建設(shè)計與安裝過程中，針對電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計，充分考慮熱控保護(hù)電源的切換問題，結(jié)合電廠機(jī)組及相關(guān)設(shè)備的整體布局，采用獨立的兩路冗余電源，滿足電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行對電源的要求，切實解決電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題。在電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)中，造成設(shè)備電源故障的原因除了電源相關(guān)元件本身的質(zhì)量缺陷之外，也會因兩條冗余電路的電源切換方式而引起帶電源故障，也是電廠熱工人員在處理熱控保護(hù)誤動及拒動問題時應(yīng)當(dāng)充分考慮的因素，是電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計與安裝中關(guān)鍵性的問題。為改善熱控保護(hù)電源的切換問題，相關(guān)工作人員在電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計與安裝中準(zhǔn)確把握DCS電源供電切換的原理，以熱控保護(hù)誤動及拒動問題為切入點，以DCS系統(tǒng)的電源切換方式為基礎(chǔ)，明確主要的負(fù)載電源與輔助性的供電電源，根據(jù)DCS系統(tǒng)的兩條獨立冗余電源供電設(shè)計，將第一路電源作為主要的負(fù)載電源，每個繼電器承擔(dān)一半的負(fù)荷，輔助供電電源以第二路電源為主，利用UPS為兩路帶能源供電[3]，最大程度減少供電波動情況的發(fā)生，減輕電源環(huán)流的現(xiàn)象，避免設(shè)備電源故障的發(fā)生，保證電源供電及整體電壓的穩(wěn)定性，防止因電源切換問題而引起熱控保護(hù)誤動及拒動，以提升電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行的安全性。

2.3 優(yōu)化熱控保護(hù)邏輯

對于電廠機(jī)組主輔設(shè)備的保護(hù)應(yīng)充分考慮溫度高保護(hù)問題，深入研究熱控保護(hù)誤動及拒動的產(chǎn)生原因，相關(guān)工作人員在電廠基建設(shè)計與安裝中正確認(rèn)識熱控保護(hù)邏輯對熱控保護(hù)系統(tǒng)的影響，全面考慮現(xiàn)場環(huán)境與接線端子松動等多方面因素對機(jī)組主輔設(shè)備中相關(guān)溫度元件的影響，優(yōu)化熱控保護(hù)邏輯組態(tài)。在電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行過程中，以防止電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題為目的，對溫度保護(hù)增加速率限制功能，深化對機(jī)組主輔設(shè)備的溫度高保護(hù)，確保系統(tǒng)檢測到設(shè)備溫度的上升速率不小于205℃/s的情況下，保護(hù)系統(tǒng)能夠及時且準(zhǔn)確地報警，降低熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動與拒動率[4]，為檢修人員及時排查機(jī)組及相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)的故障提供保障。

在電廠基建設(shè)計中，采用技術(shù)成熟且可靠的熱控元件進(jìn)行熱控保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計，選用符合DCS系統(tǒng)要求的軟件與硬件，提升DCS系統(tǒng)的自診斷能力及其整體可靠性，選用運行業(yè)績較好的熱控就地設(shè)備，嚴(yán)格把關(guān)熱控保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計與安裝和調(diào)試質(zhì)量，對電子間的溫度與濕度及灰塵等環(huán)境條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，熱控就地設(shè)備盡可能遠(yuǎn)離熱源與干擾，以保障電廠的熱控自動化運行。

2.4 盡可能采用冗余設(shè)計

在電廠機(jī)組主輔設(shè)備運行中，考慮到過程控制站的電源與CPI控制器冗余設(shè)計廣泛應(yīng)用的現(xiàn)實情況，為防止電廠熱控保護(hù)誤動及拒動故障，盡量采用冗余設(shè)計，加強(qiáng)監(jiān)控跳閘電磁閥等一些保護(hù)執(zhí)行設(shè)備的動作電源，提升電廠發(fā)電機(jī)組運行的安全性。在電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計與安裝中，對重要的熱工信號實施冗余設(shè)置，在不同的卡件上布置一些重要測點的測量通道，采取多點且相互獨立的取樣方法，改進(jìn)多點并列的方法，有效監(jiān)控與判斷同一取樣的測點信號，分散危險，實現(xiàn)對故障的高效查找與處理[5]，提升保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

2.5 提高熱控人員工作素質(zhì)

熱工人員的業(yè)務(wù)能力與素質(zhì)，決定其工作水平，影響著熱工人員在電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)操作中的具體行為。考慮到熱控保護(hù)誤動及拒動一定程度上受到工作人員的行為規(guī)范及系統(tǒng)設(shè)計與安裝質(zhì)量影響這一現(xiàn)實情況，加強(qiáng)對熱工人員等電廠相關(guān)工作人員的專業(yè)技能與文化知識培訓(xùn)，深層次分析熱控保護(hù)誤動及拒動問題的產(chǎn)生原因，強(qiáng)化熱控人員的行為約束管理，落實電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)的規(guī)范操作程序及行為要求，提升電廠熱控人員的業(yè)務(wù)能力與工作素質(zhì)，讓熱工人員在操作熱控保護(hù)系統(tǒng)時嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范操作，深化系統(tǒng)操作的規(guī)定程序，避免因人為因素而引起熱控保護(hù)誤動或拒動，保證電廠機(jī)組主輔設(shè)備的安全運行?？紤]電廠安全生產(chǎn)的實際需要，敦促電廠熱工人員嚴(yán)格執(zhí)行定期維護(hù)制度，提升熱工人員的業(yè)務(wù)水平，做好電廠機(jī)組主輔設(shè)備的維護(hù)管理工作，讓電廠發(fā)電機(jī)組處于良好的工作狀態(tài)，以提高保護(hù)系統(tǒng)的整體可靠性。

3 結(jié)語

新技術(shù)新設(shè)備在電廠中的廣泛應(yīng)用，推動發(fā)電設(shè)備的自動化與智能化發(fā)展，電廠熱工保護(hù)問題更受關(guān)注。以電廠熱控保護(hù)誤動及拒動問題為切入點，以防范系統(tǒng)與設(shè)備故障為目的，全面分析熱控保護(hù)誤動及拒動問題的產(chǎn)生原因，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，改善電源切換問題，優(yōu)化熱控保護(hù)邏輯及冗余設(shè)計，加強(qiáng)對熱控人員的技術(shù)培訓(xùn)，避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，切實預(yù)防與解決熱控保護(hù)誤動及拒動故障，保障電廠的安全生產(chǎn)。

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