超超臨界火電機組熱控自動化保護裝置的檢修維護措施

王 鵬

（國能平羅發(fā)電有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

熱控自動化保護裝置是火電廠能正常運行的重要保障，能夠確?；痣姀S的安全運行和可靠供電。對熱控自動化保護裝置進行合理檢修與維護，能夠有效改善火電廠的運行環(huán)境，使火電廠設(shè)備得到充分保護，從而進一步提升火電廠的發(fā)電效率。

1 火電廠熱控自動化保護裝置檢修維護的必要性

火電廠的熱控自動化保護裝置的主要作用就是在主設(shè)備與輔設(shè)備發(fā)生嚴重故障時保護整個熱力工作系統(tǒng)，軟化發(fā)生故障的部位，進行相應(yīng)的停機檢修工作，防止發(fā)生設(shè)備上的損壞以及工作人員的傷亡，避免由事故導(dǎo)致的經(jīng)濟損失[1]。

2 火電廠熱控自動化DCS控制系統(tǒng)

2.1 熱控自動化DCS控制系統(tǒng)的構(gòu)成

近年來，DCS控制系統(tǒng)的成熟與發(fā)展極大地推動了熱工自動化程度的提高[2]。DCS系統(tǒng)可以看作是由多個微處理機以控制功能分散、管理集中統(tǒng)一的控制邏輯，對整個火電廠設(shè)備系統(tǒng)進行自動化參數(shù)控制的微機保護系統(tǒng)。在火電廠的實際應(yīng)用中，DCS系統(tǒng)采用分級子系統(tǒng)的形式對下級鍋爐裝置、泵組、調(diào)壓閥門的斷通、開合動作與運行參數(shù)進行靈活調(diào)控[3]。火電廠的熱控系統(tǒng)主要指DCS系統(tǒng)控制下的各類自動化儀表以及調(diào)節(jié)控制的閥門裝置。

2×660 MW火電廠熱控自動化DCS控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）5個子系統(tǒng)共同組成[4]。

2.2 熱控自動化DCS控制系統(tǒng)的工作原理

熱控自動化保護裝置是由集中控制系統(tǒng)、保護系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等組成[5]。自動化保護裝置的核心是集中控制系統(tǒng)。熱控自動化保護裝置是為了保護鍋爐、汽輪機等高溫高壓設(shè)備[6]，控制其操作過程中的溫度、壓力等條件，防止其超過安全界限而發(fā)生危險，主要功能是監(jiān)測和保護火電廠，是一種重要的熱力設(shè)備。

熱控自動化保護裝置的工作原理是利用DCS系統(tǒng)，通過對熱力設(shè)備的監(jiān)測和控制，采集設(shè)備的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)熱力設(shè)備的狀態(tài)實時監(jiān)控和控制其運行情況，熱控自動化保護裝置進行數(shù)據(jù)處理，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，與其他控制系統(tǒng)聯(lián)動，及時發(fā)出警報并采取相應(yīng)的保護措施，實現(xiàn)自動控制設(shè)備的安全運行[7]。依據(jù)熱控自動化保護裝置的高可靠性、穩(wěn)定性、自動化等特點，實現(xiàn)對火電廠熱力設(shè)備的全程監(jiān)測和控制，進而保證火電廠的安全運行和可靠供電[8]。

3 2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置檢修維護

3.1 2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置的檢修

2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置的檢修流程和具體操作方法有7個步驟：待停機后將所有電源切斷；將各種傳感器、執(zhí)行器線纜與設(shè)備外殼利用接地棒進行接地工作；檢查記錄元器件、設(shè)備狀態(tài)，包括元器件型號、電路圖和技術(shù)參數(shù)等；檢查外觀是否完好，檢查元器件是否存在裂痕或其他機械損傷，檢查各連接處是否松動；逐個檢查各元器件的接線是否正確合理，各指示燈是否能正常發(fā)光；進行設(shè)備模擬測試，模擬現(xiàn)場實際操作環(huán)境，檢查各執(zhí)行器是否按照預(yù)期運行；如果出現(xiàn)故障，根據(jù)不同的故障代碼采取相應(yīng)的處理措施，對于傳感器接觸不良問題，應(yīng)檢查并重新插拔傳感器與元器件的連接插頭；對于執(zhí)行器故障，應(yīng)檢查執(zhí)行器電源和線路是否正常；對于軟件問題，應(yīng)嘗試重新加載或更新相應(yīng)軟件。

檢修完成后對設(shè)備再次進行模擬、電氣測試，并清掃和維護設(shè)備，保證設(shè)備能正常運行。對于重要的設(shè)備，為確保其可靠性，檢修后可以開展負荷測試和長時間試運行。檢修2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置時，需要注意操作前必須讓具有相應(yīng)的技術(shù)水平的操作人員操作，熟知相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和電路原理；操作時嚴格按照規(guī)定的操作流程和安全操作規(guī)程進行操作，嚴格遵守操作規(guī)定，嚴禁隨意修改設(shè)備參數(shù)或連接線路；檢修時應(yīng)做好安全防護，包括佩戴防靜電手套、不誤碰高壓元器件；如果在檢修中發(fā)現(xiàn)難以解決的問題，應(yīng)及時告知電氣和機械部門的技術(shù)人員處理，嚴禁擅自操作；檢修后詳細記錄并建立檢修臺賬，方便下次檢修。

3.2 2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置的維護

首先，對于熱控自動化保護裝置的維護技術(shù)，要做好設(shè)備的清潔工作，正常運行的設(shè)備上方經(jīng)常會堆積灰塵和臟物，需要對設(shè)備定期清洗，清除灰塵和臟物，保持設(shè)備的清潔狀態(tài)。其次，需要定期檢查設(shè)備，包括檢查各傳感器、執(zhí)行器是否正常工作，檢查設(shè)備的接線是否松動或斷線，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，避免發(fā)生安全事故。最后，加強日常巡檢工作，運行的設(shè)備需要監(jiān)視設(shè)備運行狀況、溫度、電壓等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)和處理隱患問題，避免故障的發(fā)生。

4 2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置應(yīng)用

4.1 火電機組#1機組再熱器保護動作非停分析

對汽輪機數(shù)字電液系統(tǒng)（DEH）的控制柜內(nèi)卡件狀態(tài)和報警信號、就地電磁閥接線情況進行了排查，均未發(fā)現(xiàn)異常。通過調(diào)取歷史曲線和操作記錄，運行人員手動將汽機主控由初壓模式切至限壓模式，汽輪機調(diào)節(jié)閥指令異常突降，與高調(diào)閥反饋偏差大于設(shè)定值（25%），導(dǎo)致高調(diào)閥快關(guān)，聯(lián)鎖中調(diào)閥快關(guān)，當汽輪機調(diào)節(jié)閥關(guān)閉且旁路保持關(guān)閉狀態(tài)，觸發(fā)再熱器保護動作，導(dǎo)致鍋爐主燃料跳閘。

4.2 解決措施

經(jīng)仔細檢查，工作人員發(fā)現(xiàn)該熱控自動化保護裝置的故障原因為熱控自動化保護裝置的軟件程序出現(xiàn)錯誤，可能是程序設(shè)計不當或程序執(zhí)行過程出現(xiàn)異常導(dǎo)致。加強檢測，建立臺賬，優(yōu)化熱控自動化保護裝置的檢測程序，并增加了報警功能，及時發(fā)現(xiàn)和排除故障。熱控專業(yè)技術(shù)檔案材料臺賬清單如表1所示。

表1 熱控專業(yè)技術(shù)檔案材料臺賬清單

5 模擬量定值擾動試驗

5.1 試驗方法

觀察穩(wěn)態(tài)的控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，檢查控制邏輯中PID參數(shù)、控制前饋量、控制死區(qū)、被調(diào)量處理邏輯、相關(guān)切手動條件和超弛邏輯。

記錄相關(guān)參數(shù)，如果穩(wěn)態(tài)情況下控制效果不佳，進行參數(shù)微調(diào)，仍未改善控制品質(zhì)，可聯(lián)系運行人員將該控制系統(tǒng)切為手動，從而區(qū)分是控制參數(shù)問題還是熱力系統(tǒng)的問題?？刂葡到y(tǒng)穩(wěn)定投入后，按照規(guī)程的要求擾動量進行定值擾動試驗，觀察動態(tài)控制過程，記錄相關(guān)控制指標。對照規(guī)程檢驗控制指標是否滿足規(guī)程要求，如果滿足規(guī)程要求則記錄該次試驗的控制趨勢圖，采樣數(shù)據(jù)。在定值擾動試驗過程中，如果控制系統(tǒng)控制指標不滿足規(guī)程要求，先查明是控制策略還是控制參數(shù)的問題，如果是控制策略的問題可提出優(yōu)化建議并體現(xiàn)在后續(xù)報告中，如果是控制參數(shù)的問題可先對照同類型機組該控制系統(tǒng)控制參數(shù)，再計算熱力系統(tǒng)開環(huán)增益，對比當前控制參數(shù)是否存在量綱差別，最后結(jié)合控制曲線，精細調(diào)整控制參數(shù)并反復(fù)進行定值擾動試驗驗證。試驗結(jié)束后，需要完整記錄試驗過程曲線，采樣數(shù)據(jù)。

5.2 模擬量控制系統(tǒng)技術(shù)措施

主要參數(shù)（機組功率、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、爐膛壓力、氧量）波動幅度大，危及機組安全運行時，應(yīng)立即退出試驗，手動操作。參加試驗的人員，應(yīng)了解試驗的主要內(nèi)容，職責(zé)明確。

試驗過程中若機組重要參數(shù)達到報警值，應(yīng)立即停止試驗，運行人員按照規(guī)程調(diào)整；若主體設(shè)備參數(shù)超過保護動作值而保護裝置沒有動作時，運行人員應(yīng)立即手動跳閘。試驗過程中出現(xiàn)事故，運行人員應(yīng)按有關(guān)規(guī)程處理，由試驗總指揮下達命令停止試驗，按照電廠事故預(yù)案處理。為便于處理事故，必要時試驗人員應(yīng)立即撤離現(xiàn)場，所有試驗人員應(yīng)在試驗總指揮組的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下協(xié)調(diào)工作，不得擅離職守，不得違反運行規(guī)程操作。模擬量控制子系統(tǒng)定值擾動調(diào)節(jié)品質(zhì)指標如表2所示。

6 結(jié)語

為了保證熱控保護裝置具有準確的在線測量信號，需要對各測量儀表實施科學(xué)管理，建立設(shè)備的基礎(chǔ)臺賬，實現(xiàn)日常維護工作的系統(tǒng)化、程序化管理。影響熱控保護裝置檢修維護水平的因素較多，如熱控測量是否準確，控制設(shè)備與邏輯控制是否可靠，信號的取樣是否合理，檢修和維護人員的工作水平是否足夠等。目前，我國各大火力發(fā)電廠熱控保護裝置的檢修維護水平還有較大的上升空間，還需要投入更多的人力、物力去研究。