火電廠熱控保護裝置的維護策略

吳 超，朱 波，郭 驍，程 發(fā)

（黃岡大別山發(fā)電有限責任公司，湖北 黃岡 438000）

0 引言

隨著火力發(fā)電廠汽輪機的裝機容量和蒸氣參數(shù)與以往相比有了較大的變化，但其熱力系統(tǒng)的自動化水平較高，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)也比較復(fù)雜，這就需要火力發(fā)電廠的安全生產(chǎn)。系統(tǒng)裝有熱控制自動保護裝置，以保證電力系統(tǒng)的安全、可靠地工作。當電網(wǎng)出現(xiàn)故障或危險時，該保護設(shè)備會自動發(fā)出警告和跳閘指令，防止電網(wǎng)出現(xiàn)重大安全事故。因此，在保證電力系統(tǒng)的安全運行中，火力發(fā)電廠的熱控制自動保護裝置是十分必要的。但是，保證火力發(fā)電系統(tǒng)的安全運行，需要保證熱控制自動化設(shè)備的安全運行。所以，在火力發(fā)電廠，要加強對自動熱控制裝置的安全檢查和維護。本課題的研究對于改善電力系統(tǒng)中的自動保護功能具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 火電廠熱控保護裝置的維護重要性

熱控系統(tǒng)中的分布式控制裝置是以計算機為基礎(chǔ)進行信息傳輸和操作的，DCS 的控制系統(tǒng)中，以分布式網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，保障了數(shù)據(jù)的建立。同時，由于計算機與信息處理技術(shù)相結(jié)合，在熱控自動控制系統(tǒng)的幫助下，可以有效地處理各種數(shù)據(jù)和信息，使工作效率得到極大的提升。DCS 系統(tǒng)還可以將主電源和二級控制裝置相結(jié)合，對主要設(shè)備的問題進行分析，在出現(xiàn)內(nèi)部運行問題時，DCS 在通訊控制中起到很好的作用。該保護系統(tǒng)的主要目的是通過對主電源系統(tǒng)的模型參數(shù)、功能等方面的檢查，確保所有的參數(shù)都符合設(shè)計要求，從而確保整個設(shè)備運行的安全性和穩(wěn)定性[1]。

同時，火力發(fā)電廠的熱控制保護系統(tǒng)能夠精確地獲取各個機組的工作狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下工作的同時，工作效率也會大幅提升。在國內(nèi)，熱控系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)是非常關(guān)鍵的，只要系統(tǒng)的工作正常，就可以有效地監(jiān)測和控制系統(tǒng)的工作，從而減少了系統(tǒng)的經(jīng)濟損失。在國內(nèi)電廠中，熱控制是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其可靠度直接關(guān)系到整個電廠的安全運行。在電廠機組的發(fā)電設(shè)備工作狀態(tài)發(fā)生了改變，超過了標準的時候，熱控制系統(tǒng)就會將相應(yīng)的控制系統(tǒng)與其他設(shè)備連接起來，以防止事故的發(fā)生。因此，機組能否順利地工作取決于其熱控制裝置的穩(wěn)定性。

2 熱控自動化系統(tǒng)分析

2.1 視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像頭、傳輸、控制、顯示、記錄，其中，高清攝像機采集電廠設(shè)備的操作、工作人員的工作視頻、聲音等，并將視頻經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳送至計算機主機，由計算機向各顯示器及視頻裝置分發(fā)視頻。主機和員工可以通過PTZ 來控制攝像機的方位，并進行縮放動作，實現(xiàn)了對主機的多路控制。視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可以實現(xiàn)視頻處理，實現(xiàn)輸入、播放、存儲等功能，當電廠發(fā)生異常時，可以通過錄像回放來查找故障的原因。通過對電廠無人值班的控制，可以有效地降低電廠自動控制系統(tǒng)的運行阻力。

2.2 分散控制體系

分散控制體系包括開發(fā)、維護、控制、運行、聯(lián)網(wǎng)等部分，這樣才能將通訊網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)有機地融合在一起，形成相應(yīng)的流程控制系統(tǒng)。利用模塊合理靈活地配置了系統(tǒng)的功能[2]。比如，一個電廠的控制系統(tǒng)，覆蓋了水、煤、灰等輔助設(shè)備，集中的監(jiān)控點分布在各個單元控制室，與整個電廠的獨立控制體系相連，從而達到了一個統(tǒng)一的中央控制體系。該系統(tǒng)具有以下特點：輔助車間的設(shè)備狀態(tài)信息都集中在數(shù)據(jù)倉庫中，具有報表、報警、歷史記錄、運行記錄等多種功能。并且，操作人員可以在操作站點中對各系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備進行監(jiān)測；采用雙冗余的結(jié)構(gòu)和雙服務(wù)器結(jié)構(gòu)，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，實現(xiàn)了多個PLC 系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)的整合，有利于分析、管理和優(yōu)化生產(chǎn)。

3 火電廠熱控自動化保護裝置在運行中存在的問題

3.1 熱控自動化保護裝置工作時存在的問題

在熱控制自動保護設(shè)備的正常操作期間，在對其進行性能檢查時，若不符合規(guī)定的標準進行試驗，則需要對其進行精度控制；這將造成對控制系統(tǒng)的熱控制自動防護設(shè)備的工作能力評價不準確；如果不認真地對其進行分析，很容易造成安全問題，危及到火電廠的熱控制自動控制系統(tǒng)的正常工作。

3.2 熱控自動化保護裝置在維護中存在的問題

對火力發(fā)電廠的熱控自動保護設(shè)備進行維護是一項十分重要的工作，同時，火力發(fā)電廠的熱控自動保護系統(tǒng)也是一項涉及各種高精度的設(shè)備，因此，在維護火力發(fā)電廠的自動熱控保護設(shè)備時，需要對熱控自動化保護裝置進行維護，很有可能會遇到各種各樣的問題。一般來說，故障發(fā)生的主要原因是在對自動熱控系統(tǒng)進行維護時，不了解自動熱控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，很難迅速、高效的找到故障所在的區(qū)域。同時，負責維護熱控機的工作人員，也沒有意識到在維護熱控機過程中存在的諸多問題，并沒有嚴格的執(zhí)行維護規(guī)程[3]。

3.3 熱控自動化保護裝置管理中存在的問題

由于火力發(fā)電廠在保障人們的日常生活中起著舉足輕重的作用，因此，通常來說，火力發(fā)電廠擁有的發(fā)電設(shè)備、供熱設(shè)備的數(shù)量和規(guī)模都比較大，這就給火力發(fā)電廠的設(shè)備維護和管理帶來了諸多問題?；鹆Πl(fā)電廠的設(shè)備管理人員，每天都要面臨著大量的檢修問題，這些問題往往會使火力發(fā)電廠的設(shè)備運行出現(xiàn)問題，使其無法正常的生產(chǎn)。同時，如果火力發(fā)電廠的工作人員不能及時發(fā)現(xiàn)故障（比如線路故障），火力發(fā)電廠的設(shè)備就會發(fā)生各種故障，從而影響機組的正常運轉(zhuǎn)。

3.4 調(diào)試過程不合理

調(diào)試完畢并不意味著就是完成，還需要一段時間的測試，確認系統(tǒng)、熱控元件是否有問題，才能真正完成測試。但是，一些調(diào)試技術(shù)人員對此還不了解，存在著一種急于上進的情況，在調(diào)試完畢后馬上停止測試，這就造成了很多的安全隱患。同時，缺少靜態(tài)調(diào)試，也是導(dǎo)致熱控系統(tǒng)性能不能充分發(fā)揮的主要因素，從而制約了熱控系統(tǒng)保護作用的發(fā)揮。

3.5 系統(tǒng)穩(wěn)定性不佳

目前，電力系統(tǒng)的耗能情況越來越嚴峻，大部分電力所需的地區(qū)都是距離較遠、目標較多，過程比較復(fù)雜，運輸速度也比較慢，所以在火力發(fā)電廠的熱控系統(tǒng)中出現(xiàn)了一系列的故障，系統(tǒng)故障會導(dǎo)致電能的大量損失。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該定期進行設(shè)計、運行、安裝、調(diào)試、后期維護，避免關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)故障，從而影響到整個系統(tǒng)的正常使用，制定合理、經(jīng)濟、科學(xué)的設(shè)計方案。

4 火電廠熱控自動化保護裝置的維護方法

4.1 建立完善的裝置維護程序

為更有效地推進火力發(fā)電企業(yè)的熱控式自動防護設(shè)備維護工作，有關(guān)單位要結(jié)合現(xiàn)場實際，結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，制定健全的維護規(guī)程，保證設(shè)備維護工作的順利進行。例如ETS，其保護環(huán)境主要有軸承振動大、鍋爐滅火MFT、EH 油壓較小、主保護等。在電力生產(chǎn)實際中，蒸汽機車在能源轉(zhuǎn)化中起著至關(guān)重要的作用。ETS 一旦出現(xiàn)故障，在一定的防護狀況下，其防護效率將大幅下降，或徹底失去作用，這將會對電力系統(tǒng)的運行造成不利影響。因此，若有關(guān)單位能建立健全的維護流程，并對ETS 進行定期的維護，則可使ETS 的安全性問題得到有效的解決；通過對ETS 的分析，可以把安全隱患扼制在搖籃中，并能有效減少ETS 系統(tǒng)的失效所造成的負面效應(yīng)。

在整個流程中，ETS 系統(tǒng)維護流程應(yīng)當包括設(shè)備簡介、維護范圍、維護目的、風險分析策略、危險識別方法、操作條件、維護過程、維護工具、品質(zhì)規(guī)范，以及ETS的維護日志。在實施維護工作中，維護人員需要針對現(xiàn)場的具體工況，對ETS 的轉(zhuǎn)速探頭、壓力開關(guān)、主汽門關(guān)沖程開關(guān)進行檢查；對電磁閥門、I/O 模具等進行整體的表面形貌進行全面的檢驗，并根據(jù)產(chǎn)品的品質(zhì)和維護需求，對其進行更新?lián)Q代和維護。維護結(jié)束后，維護員要對其進行操作測試，從中找出可能存在的微小問題和潛在危險，并制定出科學(xué)、合理的改進方案，為裝置的良好運轉(zhuǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。

4.2 實行熱控控制的邏輯優(yōu)化，降低誤動和拒動

如果單個的故障信號是連鎖的，則會導(dǎo)致故障發(fā)生，導(dǎo)致熱監(jiān)控設(shè)備的工作不正常，從而影響到整個系統(tǒng)的正常工作。不管是系統(tǒng)自身的故障，還是外部的外部環(huán)境對它們的工作造成了不利影響，都會使這些單一的測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生不尋常的變化，從而引起更多的故障。因此，在新機組的邏輯設(shè)計，以及在日常工作中的操作中，都可以使用容錯邏輯來進行，并對可能存在的問題進行改進。減少了誤動、拒動的可能性，保證了系統(tǒng)的安全工作[4]。

4.3 熱控自動化保護裝置的靜態(tài)維護

熱控制裝置的靜態(tài)維護時要確保設(shè)備的電力供應(yīng)。如果電源出了問題，整個系統(tǒng)就會癱瘓，甚至?xí)χ鳈C產(chǎn)生很大的影響。在對其進行靜態(tài)維護時，務(wù)必按照維護作業(yè)的規(guī)范次序進行實際作業(yè)。首先，要對設(shè)備的絕緣特性和接地電阻的連接狀態(tài)進行全面的檢查，如果連接狀態(tài)良好，則保證電力設(shè)備在操作中的穩(wěn)定性。其次，需要對熱控制裝置中的模具進行全面的檢查，這主要是由于外回路的功率大，會直接地破壞模具部件。所以，需要要加強對它的維護，在檢查I/O 模具的時候，要把它的外部和電源的連接和安全都切斷，然后對模具進行徹底的檢查。再次，在進行深入的系統(tǒng)測試時，還需要對終端柜和外回路進行檢查，以保證熱控設(shè)備的正常工作，保證火力發(fā)電廠的安全運行，真正的滿足人民群眾的用電需要。

4.4 優(yōu)化對熱自動控制裝置的控制

對熱控信號的檢測是火力發(fā)電廠自動保護系統(tǒng)維護中的一個重要環(huán)節(jié)，當溫度（工控）控制系統(tǒng)出現(xiàn)不合格、不穩(wěn)定時，維護人員要對其進行全方位的檢修，確定其信號是否受外部環(huán)境的干擾，是否出現(xiàn)了問題。同時，有關(guān)單位要加強對自控系統(tǒng)的監(jiān)控，對外部環(huán)境的影響進行科學(xué)、合理的排除，認真查找各種故障和問題，提出一種可行的方法來改善系統(tǒng)的運行（工作或控制）控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。針對某些比較特殊的熱（工控型）控制系統(tǒng)，維護人員要時刻保持高度的警覺，定期進行維護和保養(yǎng)，并做好日志，以保證機組的安全穩(wěn)定。針對頻繁發(fā)生問題的機組，要針對其內(nèi)部問題進行深層次的剖析，針對其具體狀況，進行科學(xué)、合理的改造。這樣，維護人員就可以及時向有關(guān)單位匯報，以便能有效地推動設(shè)備更新，使電廠機組的安全、穩(wěn)定得到進一步改善。

4.5 積極研發(fā)新技術(shù)

在實際操作中，應(yīng)注意以下幾個問題：首先是建立數(shù)據(jù)管理部門，負責儲存與熱控制自動化設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)、信息，為后續(xù)維護工作提供可靠的基礎(chǔ)和支撐；其次，對維護數(shù)據(jù)進行分類、存檔，防止數(shù)據(jù)遺失，增強數(shù)據(jù)的完整性[5]。此外，可在現(xiàn)有的熱工自動化設(shè)備中進行研究，將EIC 集成技術(shù)應(yīng)用于其中，EIC 集成技術(shù)是將儀器控制設(shè)備與電腦控制設(shè)備相結(jié)合，并由DCS來實現(xiàn)，從而提高了系統(tǒng)的整體控制力，并賦予各個子系統(tǒng)相應(yīng)的控制功能。更好地適應(yīng)集成系統(tǒng)，持續(xù)推進熱控制與保護設(shè)備的發(fā)展。

4.6 減少預(yù)期故障產(chǎn)生的可能性

在實際使用中，一些問題可以提前發(fā)現(xiàn)，因此，要對相關(guān)的危險進行及時的排除，需要進行深層次的研究，要充分了解所有的故障情況，并制定出有針對性的解決方案。如果在工作時，可以事先設(shè)定一個專用的警報，當這個信號被發(fā)送以后，就會自動地進行還原操作；同時，排除了現(xiàn)場存在的一切有可能造成系統(tǒng)故障的原因，并提醒值班工作人員注意監(jiān)控系統(tǒng)周圍的環(huán)境，并對監(jiān)控設(shè)備進行檢查和驗證。檢查的時候，需要按照設(shè)計圖，將連接線、通訊電纜和接地線，都安裝到基本的維護體系之中，這樣就不會出現(xiàn)接地線松動引起的信號傳輸，降低了安全性。

5 結(jié)語

在國家有針對性的技術(shù)檢修和安全維護管理政策的支持下，滿足這類保護裝置穩(wěn)定的運行要求，降低該保護裝置在火電廠日常生產(chǎn)活動使用過程中的運行風險。有效地維護熱控系統(tǒng)的自動保護裝置，可以進一步優(yōu)化火力發(fā)電廠的設(shè)備運行環(huán)境，全面地保護鍋爐的性能，保證鍋爐的安全，這樣可以使熱控自動保護設(shè)備更加高效，從而有效地提高火電廠的生產(chǎn)效率。