火電機(jī)組熱工保護(hù)可靠性分析

張 寧

（華電章丘發(fā)電有限公司,山東 章丘 250216）

火電機(jī)組熱工保護(hù)可靠性分析

張 寧

（華電章丘發(fā)電有限公司,山東 章丘 250216）

熱工保護(hù)系統(tǒng)是火電機(jī)組不可或缺的部分，是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其可靠與否對(duì)于機(jī)組主輔設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。隨著機(jī)組自動(dòng)化程度越來(lái)越高，熱工保護(hù)系統(tǒng)也逐漸成為了被關(guān)注的焦點(diǎn)，

電廠;熱工保護(hù)系統(tǒng);可靠性;誤動(dòng);拒動(dòng)

0 引言

如今，火電機(jī)組的單機(jī)容量和裝機(jī)容量日益增加，熱工保護(hù)系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的地位也在不斷提升，提高其可靠性可以有效地降低機(jī)組運(yùn)行中的不安全事件發(fā)生概率，顯著提高發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是機(jī)組在實(shí)際的運(yùn)行工況中，常常有很多不可控的因素，致使熱工保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)的事件，給發(fā)電企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和設(shè)備損壞。因此，如何提高熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，也逐漸成為火力發(fā)電企業(yè)日益關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 提高熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的意義

熱工保護(hù)系統(tǒng)在火力發(fā)電機(jī)組中占據(jù)著重要的位置，是不可或缺的部分，其可靠性對(duì)于機(jī)組的主輔設(shè)備能否安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)機(jī)組的主輔設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)參數(shù)超出可控范圍時(shí)，熱工保護(hù)系統(tǒng)會(huì)聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備，同時(shí)采取及時(shí)有效的措施對(duì)機(jī)組加以保護(hù)，從而避免出現(xiàn)重大設(shè)備損壞甚至更嚴(yán)重的后果。因此，熱工保護(hù)系統(tǒng)是否可靠是提高發(fā)電機(jī)組主輔設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。近年來(lái)，我國(guó)火電機(jī)組的設(shè)備不斷更新?lián)Q代，直接表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)組的容量增大、參數(shù)提高、熱工自動(dòng)化程度也不斷提升，DCS（分散控制系統(tǒng)）也已廣泛被火電企業(yè)采用，憑借其強(qiáng)大的功能及優(yōu)越性，使機(jī)組的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性都得到極大的提升。但由于機(jī)組容量越來(lái)越大，工藝越來(lái)越發(fā)雜，致使參與保護(hù)控制的熱工測(cè)量參數(shù)也不斷地增多，使得設(shè)備和機(jī)組發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)事件的幾率明顯升高。所以，想要消除或減少誤動(dòng)和拒動(dòng)，就要提高機(jī)組熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

2 熱工保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)及拒動(dòng)的原因

2.1 誤動(dòng)與拒動(dòng)

在機(jī)組主輔設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，由于熱工保護(hù)系統(tǒng)本身存在故障而動(dòng)作，致使機(jī)組主輔設(shè)備停機(jī)，這種情況被稱為保護(hù)誤動(dòng)。還有一種情況為保護(hù)拒動(dòng)，是指機(jī)組主輔設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常，參數(shù)超出可控范圍，但熱工保護(hù)系統(tǒng)因故障而無(wú)法動(dòng)作。熱工保護(hù)誤動(dòng)，會(huì)造成發(fā)電企業(yè)不必要的經(jīng)濟(jì)損失，而拒動(dòng)，會(huì)造成設(shè)備損壞或者更嚴(yán)重的后果。這兩種事件都是我們?cè)谏a(chǎn)運(yùn)行中應(yīng)該極力避免的。

2.2 原因分析

由于當(dāng)今火電機(jī)組的自動(dòng)控制技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，隨之控制系統(tǒng)也越來(lái)越“龐大”，熱工保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)的原因也變得越來(lái)越多樣化?？偨Y(jié)起來(lái)，大致可以歸結(jié)為以下幾類：

（1）人為因素。人為因素多為熱工人員在工作中思想麻痹或者技能不夠成熟導(dǎo)致。例如將端子排接線看錯(cuò)、對(duì)信號(hào)進(jìn)行漏強(qiáng)制或錯(cuò)強(qiáng)制、使用萬(wàn)用表時(shí)操作不當(dāng)造成短路或是走錯(cuò)間隔等等，都會(huì)引起保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)、拒動(dòng)。例如，某廠熱工人員辦理#3機(jī)組（停運(yùn)）火檢系統(tǒng)檢修工作票后，走到#4（運(yùn)行）機(jī)組電子設(shè)備間內(nèi)將火檢控制柜電源斷開，造成#4機(jī)組火檢喪失觸發(fā)鍋爐MFT，聯(lián)動(dòng)汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，機(jī)組被迫停運(yùn)。

（2） 控制系統(tǒng)的軟、硬件故障。隨著DCS（分散控制系統(tǒng)）的日益發(fā)展， BMS（燃燒管理系統(tǒng)）、CCS（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)）、DEH（數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)）、FSSS（爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)）、ETS（汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)）等過(guò)程均納入DCS（分散控制系統(tǒng)），由于加入了這些子功能，使得DCS（分散控制系統(tǒng)）的負(fù)荷越來(lái)越高，其信號(hào)處理卡件、設(shè)定值模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊以及輸出模塊等會(huì)出現(xiàn)故障而引起誤動(dòng)、拒動(dòng)的發(fā)生。

（3） 現(xiàn)場(chǎng)熱控元件故障。控制系統(tǒng)的功能日益強(qiáng)大也意味著生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)越來(lái)越多，如果質(zhì)量不過(guò)關(guān)、維護(hù)不到位、或是存在元件老化和單元件工作等情況時(shí)，就會(huì)誤發(fā)信號(hào)，最終造成保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)或者拒動(dòng)。此類原因引發(fā)的保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的比例相對(duì)較高。

（4）熱工電源系統(tǒng)故障。熱工系統(tǒng)的自動(dòng)化程度不斷提高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟硬件設(shè)置越來(lái)越復(fù)雜，使得熱工電源系統(tǒng)成為保護(hù)系統(tǒng)可靠與否的一個(gè)重要因素。電源的冗余配置、電源監(jiān)視以及失電報(bào)警都應(yīng)該成為電源系統(tǒng)的著重點(diǎn)。某廠曾發(fā)生過(guò)控制柜直流電源模塊損壞而冗余電源切換不及時(shí)造成失電，導(dǎo)致信號(hào)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)機(jī)組保護(hù)動(dòng)作的案例。

（5） 機(jī)組設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試階段存在缺陷、隱患。機(jī)組在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試階段存在的缺陷、隱患也會(huì)導(dǎo)致熱工保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)與拒動(dòng)。例如保護(hù)回路采用單點(diǎn)保護(hù)，尤其是溫度保護(hù)采用單點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)采用熱電阻元件，元件開路時(shí)會(huì)使信號(hào)示值變大，導(dǎo)致超溫保護(hù)動(dòng)作。

3 提高熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性

針對(duì)以上所述，對(duì)于提高熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，可從以下幾方面入手：

（1）增強(qiáng)從業(yè)人員的專業(yè)技能與風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。定期組織技術(shù)講課，提高熱工從業(yè)人員的技能并樹立其風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，杜絕單人作業(yè)，當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組的電子設(shè)備間互通式，應(yīng)設(shè)置明顯的提示和警告標(biāo)識(shí)，將人為的因素降至最低。

（2）嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備的定期維護(hù)，建立完善的設(shè)備維護(hù)臺(tái)賬。加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的日常管理工作，嚴(yán)格執(zhí)行定期維護(hù)工作，建立并完善設(shè)備維護(hù)臺(tái)賬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患，做好維護(hù)和保養(yǎng)工作。利用機(jī)組停運(yùn)的時(shí)機(jī)對(duì)保護(hù)回路進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)。

（3）提高DCS（分散控制系統(tǒng)）的抗干擾能力。DCS（分散控制系統(tǒng)）的抗干擾能力，是關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。從系統(tǒng)的接地、電纜的抗干擾、信號(hào)的防干擾等方面入手，可以有效的提高系統(tǒng)的抗干擾能力。系統(tǒng)應(yīng)正確的選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。應(yīng)采用直接一點(diǎn)接地的接地方式，接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距10米以上。信號(hào)電纜應(yīng)選用鎧裝屏蔽電纜，降低動(dòng)力線產(chǎn)生的電磁干擾。信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類分層敖設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào)，避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾。信號(hào)電纜的屏蔽層應(yīng)單端接地。

（4） 采用技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠的元件。目前熱工保護(hù)系統(tǒng)對(duì)熱控元件可靠性的要求不斷提高，要提高其可靠性就要保證采用的熱控元件技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠。由于控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，熱控設(shè)備的投資也“水漲船高”，切不可為了算經(jīng)濟(jì)賬而“因小失大”。在合理的投資下要選用質(zhì)量可靠、口碑較好的設(shè)備，才會(huì)達(dá)到高“性價(jià)比”。

（5）對(duì)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)控制系統(tǒng)中的保護(hù)回路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量避免單點(diǎn)保護(hù)，采用“三取二”、“三選中”等思路，尤其是溫度保護(hù)，受元件質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、接線松動(dòng)等各種因素的影響，極易出現(xiàn)信號(hào)的跳變。所以在保護(hù)回路的設(shè)計(jì)中應(yīng)采用速率限制，質(zhì)量判斷，并增加聲光報(bào)警，以便第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)處理，消除隱患。

（6） 新建機(jī)組在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試階段嚴(yán)格把關(guān)。新建機(jī)組在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該嚴(yán)格把關(guān)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和不合理的地方，并論證修改。設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝須嚴(yán)格遵循工藝要求和施工規(guī)范，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。調(diào)試階段要做到細(xì)致、認(rèn)真，不放過(guò)每一個(gè)細(xì)節(jié)，及早發(fā)現(xiàn)隱患并及時(shí)處理。

（7）提高和改善就地設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。就地?zé)峥卦O(shè)備應(yīng)盡量避免受潮、受熱、腐蝕，盡量遠(yuǎn)離熱源、輻射源，高緯度地區(qū)的機(jī)組還應(yīng)注意現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的防凍，對(duì)取樣管和儀表柜應(yīng)加裝伴熱系統(tǒng)。

（8）對(duì)重要保護(hù)配備硬手操。對(duì)于一些重要的保護(hù)回路，應(yīng)合理配備硬手操，以防分散控制系統(tǒng)失靈的情況下對(duì)機(jī)組運(yùn)行設(shè)備失控。此時(shí)通過(guò)人工操作，來(lái)直接作用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來(lái)達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。例如MFT（主燃料跳閘）和ETS（汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)）的硬手操，可以實(shí)現(xiàn)在DCS（分散控制系統(tǒng)）失靈的時(shí)候?qū)﹀仩t和汽輪機(jī)的保護(hù)功能。

（9）增加DCS（分散控制系統(tǒng)）硬件的自診斷報(bào)警功能，嚴(yán)格控制電子設(shè)備間的溫度和濕度，保證電子設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與火電機(jī)組主輔設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)，隨著發(fā)電設(shè)備日趨高度自動(dòng)化，系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性也變得日益重要。同時(shí)也對(duì)保護(hù)系統(tǒng)提出了更高的要求。熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的提高也將成為一個(gè)永久的課題。

[1]孫長(zhǎng)生.DL/T 774-2015 火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程[J].

[2]李碩,叢雷.關(guān)于電廠熱工保護(hù)可靠性的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(09)：120.

[3]徐光寶.淺談提高熱工信號(hào)的可靠性[J].華北電力技術(shù),2008(04)：45-47.

[5]李海龍,劉海波.火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2010(19)：142-143.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.143

張寧（1981-），男，山東濟(jì)南人，現(xiàn)擔(dān)任檢修分場(chǎng)熱控班組技術(shù)員。