汽輪機(jī)熱控保護(hù)誤動(dòng)及拒動(dòng)原因

陳付印

[摘 ? ?要 ]汽輪機(jī)是電廠正常運(yùn)作的核心設(shè)備之一，因此，保護(hù)汽輪機(jī)正常工作和穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于電廠熱控的可靠性有重要意義。本文針對(duì)汽輪機(jī)熱控保護(hù)誤動(dòng)及拒動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)行了相關(guān)分析，并通過實(shí)例闡述汽輪機(jī)故障常見原因，提出了相應(yīng)的解決方案，以期提升汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，做好日常維護(hù)工作。

[關(guān)鍵詞]熱控保護(hù);誤動(dòng)和拒動(dòng);處理措施

[中圖分類號(hào)]TM311 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）06–000–02

[Abstract]Steam turbine is one of the core equipment for the normal operation of power plant. Therefore， it is of great significance to protect the normal operation and stable operation of steam turbine for the reliability of thermal control of power plant. This paper analyzes the misoperation and refusal of thermal control protection of steam turbine， expounds the common causes of steam turbine faults through examples， and puts forward corresponding solutions， so as to improve the stability of steam turbine operation and do a good job in daily maintenance.

[Keywords]thermal control protection;Misoperation and refusal to operate;Treatment measures

隨著汽輪發(fā)電技術(shù)水平的提升，對(duì)于熱控設(shè)備的要求和安全性影響也越來越高。近年來電廠事故中，有很大一部分比例都是由于熱控設(shè)備引發(fā)的非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間造成的。因此，對(duì)熱控設(shè)備的穩(wěn)定性要求越來越高。常見的事故中，熱控保護(hù)系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，會(huì)造成整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行不暢，最終導(dǎo)致設(shè)備的停運(yùn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在運(yùn)行過程中，有必要針對(duì)汽輪機(jī)熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)進(jìn)行分析，提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。本文通過熱控保護(hù)系統(tǒng)在安全技能和安全技術(shù)上的創(chuàng)新，降低系統(tǒng)誤動(dòng)和拒動(dòng)故障率，有效加強(qiáng)火電熱控保護(hù)并減少熱控保護(hù)中發(fā)生拒絕和誤操作的可能性。

1 電廠熱控制保護(hù)的意義

隨著我國電力行業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我國發(fā)電量在全世界居于前列，發(fā)電廠相關(guān)技術(shù)也隨之發(fā)展。當(dāng)前，電廠設(shè)備正朝著智能化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化、節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。為了能提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，保障生產(chǎn)生活的有序進(jìn)行，需要加強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。現(xiàn)代供電網(wǎng)絡(luò)中，智能化方向的發(fā)展需要引入相應(yīng)的智能化控制設(shè)備，汽輪機(jī)熱控制系統(tǒng)就是發(fā)電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)中不可缺少的關(guān)鍵組成，保證了發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。但是，由于熱控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，受到諸多影響因素的共同作用，導(dǎo)致在運(yùn)行過程中常常發(fā)生誤動(dòng)與拒動(dòng)故障，進(jìn)而引起保護(hù)系統(tǒng)精度的變化，影響熱控制系統(tǒng)安全運(yùn)行，不利于系統(tǒng)的有效可靠運(yùn)行。鑒于此，需要采取相應(yīng)的措施，加強(qiáng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使汽輪機(jī)熱控制系統(tǒng)的精度保持在合理的范圍內(nèi)，減少系統(tǒng)的誤動(dòng)操作與拒動(dòng)的可能性，是本文研究的主要內(nèi)容。

2 汽輪機(jī)熱控保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)及拒動(dòng)的常見原因分析

2.1 DCS軟硬件系統(tǒng)故障

電廠熱控制系統(tǒng)是由多種硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)的，其中，常見的故障通常發(fā)生在硬件設(shè)備上，主要包含以下幾種設(shè)備：信號(hào)處理器、輸入輸出模塊、DEH控制站等。正常情況下，電廠熱控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，經(jīng)常是由于幾個(gè)設(shè)備之間的協(xié)調(diào)配合出問題，或者是DEH控制站出現(xiàn)了問題，從而導(dǎo)致熱控制系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)或者拒動(dòng)操作。

2.2 熱控元件故障

熱控制系統(tǒng)的集成元件在系統(tǒng)中具有重要的作用，也是核心組成部分之一。熱控元件中的傳感器，具有采集信號(hào)的功能，能夠?qū)崟r(shí)采集電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)，傳達(dá)給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)依據(jù)這些數(shù)據(jù)決定如何操作。因此，元件的信號(hào)傳輸穩(wěn)定性是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件。由于熱控元件產(chǎn)品質(zhì)量、接口松動(dòng)以及維護(hù)原因，在運(yùn)行一段時(shí)間后如果出現(xiàn)信號(hào)異常情況，將會(huì)引起誤動(dòng)現(xiàn)象。為了使熱控元件正常運(yùn)行，大部分電廠都將熱控元件的敏感度調(diào)到最高級(jí)別。即使如此，在高溫工作環(huán)境中，熱控元件的信號(hào)穩(wěn)定性和敏感度，也隨著使用壽命的延長而出現(xiàn)衰減。

2.3 電纜故障

發(fā)電廠工作環(huán)境的維護(hù)可以為內(nèi)部設(shè)施和員工提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的環(huán)境。然而，火力發(fā)電需要高溫燃燒進(jìn)行發(fā)電，導(dǎo)致工作環(huán)境常常受到影響。大量的粉塵顆粒在工作環(huán)境中聚集，影響了相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)行。高溫蒸汽讓生產(chǎn)環(huán)境變得潮濕，惡劣的工況條件使得電纜更加容易老化變形，形成潛在的故障隱患。老化變形的電纜會(huì)導(dǎo)致短路或者接觸不良情況的發(fā)生，電纜的虛接和誤接也會(huì)引起相關(guān)的電路故障。造成熱控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信號(hào)的變化，從而引起誤動(dòng)和拒動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 人為因素影響

管理問題是電廠的另一核心問題，管理問題的實(shí)質(zhì)是人員的合理配置因素。電廠技術(shù)人員由于高溫環(huán)境工作特點(diǎn)，無法避免地會(huì)有生理原因帶來的高難度工作。雖然大部分電廠已經(jīng)采用了自動(dòng)化工作方式，減少人為因素造成的影響。但是工作過程中的技術(shù)人員、工作人員難以協(xié)調(diào)，工作人員的素質(zhì)和認(rèn)知層次相對(duì)較低，在實(shí)際溝通過程中不能完全理解管理層和相關(guān)技術(shù)人員的要求，導(dǎo)致溝通不暢;工作過程中沒有建立起相應(yīng)的監(jiān)督審核機(jī)制，對(duì)于工作技術(shù)人員的要求不統(tǒng)一，導(dǎo)致每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求參差不齊，沒有得到很好的質(zhì)量管控。在此背景下，熱電廠需要積極引進(jìn)人才，提升技術(shù)與工作人員的綜合素質(zhì)。例如常見的人為隱患，端子排接線的接線錯(cuò)誤、監(jiān)督檢查工作的隨意性、沒有嚴(yán)格地按照兩票三制的制度執(zhí)行、萬用表使用不規(guī)范。

3 汽輪機(jī)熱控保護(hù)誤動(dòng)及拒動(dòng)的對(duì)策

3.1 DCS電源切換準(zhǔn)確

DCS供電方式主要形式是二重電源，在電源切換的過程中，如果電壓有變動(dòng)或者切換時(shí)間過長都會(huì)造成電力回流，系統(tǒng)不通電，進(jìn)而引起熱控制系統(tǒng)的誤動(dòng)與拒動(dòng)。因此，要優(yōu)化電源切換過程，減少切換帶來的影響。在切換過程中，應(yīng)該分為前后，主副優(yōu)化過程。先把兩個(gè)線路分為主機(jī)電源和輔助電源，其中輔助電源可以為大型UPS電源或柴油發(fā)電機(jī)，確保主電源故障時(shí)，備用電源可以及時(shí)切換，保證系統(tǒng)電源正常切換，切換過程中，保證輔助電源聯(lián)通的情況下，切換主機(jī)電源，完成切換過程后，再進(jìn)行輔助電源的切換。通過流程的優(yōu)化，可以有效保證切換過程沒有電源回流，時(shí)刻處于穩(wěn)定供電狀態(tài)。

DCS軟件故障，提高系統(tǒng)軟件的可靠性和穩(wěn)定性，及時(shí)清理歷史數(shù)據(jù)，嚴(yán)格審核保護(hù)邏輯的合理性，避免誤動(dòng)和拒動(dòng)，并且合理利用軟件實(shí)現(xiàn)誤動(dòng)報(bào)警功能，給熱控人員提供處理故障的時(shí)間，避免保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)。

3.2 提高DCS抗干擾措施

熱控制系統(tǒng)的誤動(dòng)與拒動(dòng)很大程度上是電力波動(dòng)造成的，這些波動(dòng)的來源是各種電力干擾因素。火力發(fā)電廠的工作環(huán)境特殊，外界干擾因素眾多，因此，需要提高工作環(huán)境的穩(wěn)定性。嚴(yán)格落實(shí)電力電纜施工規(guī)程，避免控制電纜和電源電纜交叉鋪設(shè)。例如，提升電纜的抗干擾措施中，就可以在進(jìn)行接地的過程中，選用截面在20 mm2以上的通道線，并將接地電阻、接地極與建筑物的距離、接地點(diǎn)與強(qiáng)設(shè)備的距離分別控制在2 Ω以下、15 m左右和10 m以上，加強(qiáng)設(shè)備的抗干擾能力，保證電力和信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3.3 注重?zé)峥卦馁|(zhì)量和使用規(guī)范及檢查

為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，需要加強(qiáng)熱控元件的質(zhì)量，把控好熱控元件的使用流程，從采購、驗(yàn)收、使用全面落實(shí)熱控元件的使用制度，避免三無產(chǎn)品入庫，做好驗(yàn)收使用記錄，使用前做好儀器儀表的校驗(yàn)，不合格的儀器儀表絕對(duì)不能使用。在使用規(guī)范上要按照技術(shù)規(guī)程執(zhí)行，不能隨意接線、安裝。此外，還需要對(duì)熱控元件指定合理的更換和檢查管理周期。采用系統(tǒng)分類的方法，對(duì)高溫高壓狀態(tài)下的易損元件做好防高溫老化的措施，提高更換頻率，同時(shí)，優(yōu)先采購質(zhì)量過硬的國外進(jìn)口熱控元件，保持系統(tǒng)的高品質(zhì)運(yùn)行。制定管理制度時(shí)，首先要根據(jù)熱控元件安裝過程中具體的環(huán)境設(shè)定適合的敏感度。制定更換和檢查周期，對(duì)每次檢查結(jié)果，需要詳細(xì)記錄，通過信息化手段保存檔案。相關(guān)工作者要根據(jù)實(shí)際情況制定出科學(xué)的維修計(jì)劃，并且在工作驗(yàn)收人員的監(jiān)督下進(jìn)行修復(fù)工作，確保對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維修后，能夠在較長的時(shí)間內(nèi)高效率、高穩(wěn)定地工作。

4 熱控保護(hù)誤動(dòng)案例分析

4.1 事件經(jīng)過

電廠2臺(tái)300 MW機(jī)紐并網(wǎng)運(yùn)行，#1機(jī)負(fù)荷150 MW，#2機(jī)組負(fù)荷250 MW。#1機(jī)組因軸承振動(dòng)不正常，6 kV廠用電工作段仍由啟動(dòng)/備用變壓器供電。事故發(fā)生時(shí)，#2機(jī)突然跳閘，發(fā)出抗燃油（EH）油壓低、EH油泵C泵跳閘、發(fā)電機(jī)失磁、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)跳閘等信號(hào)。

4.2 原因分析

此次事故為控制板故障導(dǎo)致閥門誤關(guān)，屬于控制元件故障，在#5低加出水電動(dòng)門誤關(guān)后，凝結(jié)水中斷，凝結(jié)水母管壓力升高，大量凝結(jié)水導(dǎo)致ETS動(dòng)作停機(jī)。當(dāng)遇到大量凝結(jié)水近10 min的噴射后，開關(guān)積水短路、接地導(dǎo)致ETS保護(hù)誤動(dòng)停機(jī)。

4.3 解決對(duì)策

（1）#2機(jī)組原有的ETS系統(tǒng)在保護(hù)配置和硬件配置上均未達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。ETS具備汽輪機(jī)緊急跳閘控制過程中的所有電動(dòng)閥開關(guān)控制功能，包括開關(guān)數(shù)據(jù)的獲取，處理，計(jì)算和實(shí)時(shí)輸出，并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制操作站。實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換互備功能，設(shè)置不同的保護(hù)倒換開關(guān)，總解體保護(hù)倒換開關(guān)，先進(jìn)復(fù)位開關(guān)和ETS重置開關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)時(shí)，先實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，在控制界面顯示故障，由熱控人員及時(shí)查看處理，看是否發(fā)生故障或者誤動(dòng)，應(yīng)采取保護(hù)雙備功能，實(shí)現(xiàn)兩路保護(hù)同時(shí)邏輯與滿足時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)顯示功能：具有保護(hù)信號(hào)顯示，保護(hù)信號(hào)超安全值顯示和報(bào)警以及先進(jìn)先出保護(hù)動(dòng)作的原因顯示，實(shí)現(xiàn)ETS保護(hù)功能。

（2）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)容易開關(guān)積水的部分進(jìn)行大排查，并做好防范措施，確保即使凝結(jié)水噴水，也不允許出現(xiàn)噴射到開關(guān)上，特別是保護(hù)動(dòng)作的設(shè)備上，從而提供設(shè)備的可靠性，避免短路導(dǎo)致ETS保護(hù)誤動(dòng)停機(jī)。

（3）接地故障功能用于三線制系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要比正常接地感測(cè)更低，獨(dú)立的最小跳閘值。接地故障允許Form6重合器控制裝置檢測(cè)并授權(quán)重合器在經(jīng)過選擇的確定時(shí)間后，對(duì)于高于SEF最小跳閘水平的接地電流跳閘。靈敏接地故障具有可編程的鎖定設(shè)置和重合閘間隔。與菜單中的所有功能一樣，敏感接地故障可對(duì)每個(gè)保護(hù)配置文件進(jìn)行獨(dú)立選擇。原始ETS保護(hù)跳閘硬接線電路中的4個(gè)AST跳閘電磁閥電路是DC110VDC控制電路，AST1，AST3是一組，AST2，AST4是一組，并且主保護(hù)電路處于停用狀態(tài)。AST的主電路通過跳閘中間繼電器工作。

（4）加強(qiáng)控制系統(tǒng)元件的檢查和維護(hù)，定期清掃，利用停機(jī)消缺機(jī)會(huì)，檢查控制系統(tǒng)元件的靈敏性和穩(wěn)定性，并做好記錄。同時(shí)與采購部門溝通，要求提高控制系統(tǒng)系統(tǒng)元件的質(zhì)量，最好使用技術(shù)等級(jí)高、設(shè)備質(zhì)量高的控制系統(tǒng)元件，杜絕使用不合格產(chǎn)品。

5 結(jié)束語

隨著我國對(duì)電力供應(yīng)的需求量逐步增大，發(fā)電設(shè)備朝著自動(dòng)化、智能化發(fā)展。熱控保護(hù)系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，會(huì)造成整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行不暢，最終導(dǎo)致設(shè)備的停運(yùn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在運(yùn)行過程中，有必要針對(duì)汽輪機(jī)熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)進(jìn)行分析，提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。本文通過熱控保護(hù)系統(tǒng)在安全技能和安全技術(shù)上的創(chuàng)新，降低系統(tǒng)誤動(dòng)和拒動(dòng)故障率，有效加強(qiáng)火電熱保護(hù)并減少熱保護(hù)中發(fā)生拒絕和誤操作的可能性。

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