提高熱工設備運行可靠性的技術措施

董春雷

（浙能溫州發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325602）

浙江浙能溫州發(fā)電有限公司3-6號機組容量為300 MW，主設備分別為上海汽輪機廠生產(chǎn)的中間再熱凝汽式汽輪機，上海鍋爐廠制造的亞臨界壓力一次再熱控制循環(huán)、四角切向燃燒鍋爐，中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，燃用具有中等結渣性的煙煤。3，4號機組的控制系統(tǒng)采用Infi90系統(tǒng)，5，6號機組采用Symphony系統(tǒng)。

投產(chǎn)運行以來，發(fā)生多起因熱工系統(tǒng)設備原因而導致的機組跳閘，其中火焰檢測 （簡稱火檢）、汽機跳閘保護（ETS）、風機振動、風量信號失準、磨煤機油站控制系統(tǒng)等問題尤為突出，影響機組的安全穩(wěn)定運行。為此進行了隱患排查與整治，采取了一些有效的改進措施，提高了熱工系統(tǒng)的運行可靠性。

1 火檢系統(tǒng)

1.1 問題分析

由于部分火焰檢測器質(zhì)量缺陷，運行中時有信號誤發(fā)造成制粉系統(tǒng)誤跳閘，甚至導致全爐膛滅火等不安全事件發(fā)生。

某日4號機組負荷210 MW，A，B，C 3套制粉系統(tǒng)運行，在加負荷過程中啟動D給煤機，啟動后堵煤，疏通后煤量變化，煤量前饋加至二次風調(diào)節(jié)，引起風量調(diào)節(jié)不穩(wěn)，爐膛負壓波動，爐膛燃燒不穩(wěn)。而此時各層火檢相繼失去，最后全爐膛失火主燃料跳閘（MFT）。

事后分析認為，事件的直接原因是煤量變化引起燃燒不穩(wěn)，但主要原因是火焰檢測裝置運行不可靠，誤發(fā)無火信號所致。該類火焰檢測器運行以來，一直存在以下問題：

（1）火檢系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，在制粉啟停、火焰飄動較大等情況下，有時會發(fā)出自檢故障信號，甚至無火信號，而且自檢故障信號不能由系統(tǒng)自動復歸，只能手動復位，從而埋下了誤發(fā) “全爐膛失火”信號的隱患。

（2）在機組運行過程中，火檢光纖組件不能更換。若出現(xiàn)光纖鏡片積灰、光纖鏡片燒毀、光纖損壞等情況只能等停爐、搭設腳手架后在爐膛內(nèi)部重新安裝，不僅影響機組的正常監(jiān)控而且維護不便。

1.2 改進措施

（1）更換該類火焰檢測裝置，從根本上提高裝置運行可靠性，減少誤發(fā)信號的概率。

（2）更換2臺火檢冷卻風機，確保滿足冷卻風管末端的一次風壓力要求，消除火焰探頭因冷卻風量不足引起的損壞。

（3）由于內(nèi)外導管前端都是軟體部分，安裝的時候如未加注意，前端軟體部分彎曲，使火檢光纖透光性變差，出現(xiàn)火檢模擬量閃動的現(xiàn)象。機組檢修時應加強檢查和處理，確保前端軟體部分處于拉直狀態(tài)。

（4）加強火檢系統(tǒng)的日常巡查，及時消除火檢缺陷，減少火檢系統(tǒng)強制退出現(xiàn)象。

實施以上措施后，強制火檢信號和誤發(fā)無火信號的情況基本消失，火檢系統(tǒng)的運行可靠性得到提高。

2 ETS系統(tǒng)

2.1 問題分析

（1）壓力開關動作值偏移大，開關接頭滲油現(xiàn)象嚴重，需要提高安裝工藝保證嚴密性。

（2）操作器面板按鈕偏大且位置設置不合理，“試驗確認”鍵上方為“試驗退出”按鈕，間隔很小，操作時存在誤碰的可能。退出試驗邏輯設計不完善、IO站和控制器的通訊及IO站模件電源未冗余、部分冗余信號2個點設計在同一DI模件上。

（3）部分ETS系統(tǒng)由繼電器硬接線搭成，無首出記錄或記錄數(shù)據(jù)不全，不能為機組故障跳閘原因分析查找提供有效的參數(shù)。

（4）管理措施不到位，尤其在進行ETS定期試驗時，存在試驗程序不夠嚴謹或措施執(zhí)行不到位現(xiàn)象。

如某日5號機組進行每月定期的ETS通道試驗，當時負荷293 MW。按操作票操作順序做“通道1”試驗，在進行到試驗項目 “軸向位移GV”時，軸向位移信號“試驗確認”后“通道1”遮斷亮，在按“輸入狀態(tài)”時，汽機跳閘，首出遮斷信號是“軸向位移大”。事后檢查ETS系統(tǒng)及相關歷史記錄信號，未發(fā)現(xiàn)任何異常。結合ETS試驗過程和跳機時的曲線分析，并經(jīng)模擬試驗，認為故障原因是試驗時運行人員在按“試驗確認”按鈕（即觸發(fā)“軸向位移大”信號）2 s左右后誤碰了“試驗確認”鍵上方的 “試驗退出”按鈕，此時軸位移保護信號尚未恢復，由于“試驗退出”邏輯設計不完善，因而造成了軸向位移保護動作。

2.2 改進措施

（1）操作器面板按鈕改小，對“退出試驗”邏輯增加延時和軸位移信號的閉鎖電路。

（2）更換并增加 RIO（遠程I/O）模件及RIO站的電源模件，使ETS系統(tǒng)的通訊和電源具備冗余功能。

（3）更換ETS壓力開關，改造壓力取樣管路，消除了壓力開關動作值漂移和現(xiàn)場壓力取樣管路泄漏現(xiàn)象。

（4）將由繼電器硬接線搭成的ETS系統(tǒng)改造為冗余的2套可編程控制器（PLC）控制，完善了首出記錄信號。數(shù)字電液調(diào)節(jié)（DEH）系統(tǒng)增加隔膜閥油壓、自動停機遮斷油壓力 （ASL）、自動停機遮斷油先導壓力 （ASP）模擬量參數(shù)顯示，將ETS系統(tǒng)的中間電磁閥狀態(tài)和ASL油壓低信號引入事件順序記錄系統(tǒng)（SOE）進行記錄，轉速保護改為三取二，以此提高ETS系統(tǒng)故障時的分析能力。

（5）重新制定ETS試驗制度，要求試驗過程需相關專業(yè)到場確認，確保試驗過程嚴謹規(guī)范。

3 風機振動系統(tǒng)

3.1 問題分析

風機振動保護是發(fā)電廠三大風機的重要保護之一，但部分風機振動保護設計不合理，對信號誤發(fā)等現(xiàn)象考慮不足，由此造成風機誤跳閘事件頻發(fā)，影響了機組的安全經(jīng)濟運行。

某日5號機組負荷180 MW時，一次風機B在運行中跳閘，機組快速減負荷（RB）動作。檢查CRT振動顯示趨勢，發(fā)現(xiàn)振動趨勢正常，但振動HH（高高）開關量已發(fā)信。再檢查B一次風機就地二次表箱，發(fā)現(xiàn)二次表接線螺絲有受潮生銹現(xiàn)象，導致絕緣下降使振動HH信號誤發(fā)而引起B(yǎng)一次風機跳閘。

通過對風機誤跳情況的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)引起風機跳閘的主要原因，除了風機振動保護信號設計不合理（均為單點信號保護），容易發(fā)生風機誤跳外，安裝、檢修工藝不到位，也是一個因素。

3.2 改進措施

（1）對部分安裝工藝不佳的風機振動系統(tǒng)設備進行了改造和完善。

（2）增加振動探頭，原單點信號保護邏輯增加冗余信號。

（3）改造保護邏輯，將引風機X，Y方向的“高”與“高高”信號相“與”，將一次風機同側2個探頭的振動“高”與“高高”信號相“與”。

4 風量信號

4.1 問題分析

在風量信號測量系統(tǒng)中，由于大量使用了先進智能變送器，使風量測量系統(tǒng)中的變送器故障率大為降低，但仍存在測點積灰的問題，雖有各種防堵取樣裝置，但其防堵功能并不理想，且一旦堵后就難以疏通。

如某日5號機組停機過程中，A，B制粉系統(tǒng)，AB層4支油槍和BC層1，2，3號油槍運行。二次風量突然在13 s內(nèi)從336 t/h急劇減少到198 t/h，并引起送、引風機擋板波動，調(diào)節(jié)過程中總風量大幅波動，在第三個波谷處總風量低于25%并超過15 s，引發(fā)機組風量低MFT?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)二次風量測點積灰，尤其正壓側積灰嚴重，停爐時二次風壓較低，造成部分時段二次風量測點正壓側壓力波動而引發(fā)了風量低保護動作。

6號機組給煤機曾頻繁出現(xiàn)因一次風量低引起跳閘，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)機組出灰系統(tǒng)工作不正常，使一次風量測點帶灰嚴重，而出灰問題只能在機組檢修時解決。在此之前，因一次風量測點發(fā)生積灰未及時疏通而導致一次風量低給煤機跳閘的事件頻發(fā)。

4.2 改進措施

風量測量裝置帶灰問題可能長期存在，測點在達到一定的積灰量后會使測量信號失準，由于難以根治，所以只有預先判斷并進行處理才能有效提高其可靠性。根據(jù)長期積累的檢修經(jīng)驗，采用趨勢比對分析法進行預先判斷，并依據(jù)判斷結果采取相應措施是一種有效的方法。

（1）相似趨勢比對分析：如針對二次風量信號的分析，6個測點為A，B側各3個，每日先對A側3個測量信號進行趨勢比對分析，對運行趨勢異于其它信號的測點采取相應措施 （如測點吹掃、變送器標定等）；再用相同比對分析法對B側3個測量信號進行排查。然后，將A，B側測量信號進行相互比對，分析不同之處并進行相應處理。

（2）相關趨勢比對分析。如針對磨煤機一次風量信號的分析，將每臺磨煤機相關參數(shù)進行趨勢組態(tài)，內(nèi)容包括磨煤機的一次風量、風壓、風溫、調(diào)門開度、給煤量，在日常工作時，對相關趨勢進行比對分析，判斷磨煤機一次風量處理是否有異常情況，如一次風量變化與一次風壓反向、風門變化不匹配等，并采取相應措施。

5 磨煤機油站控制系統(tǒng)

5.1 問題分析

磨煤機油站的PLC控制器安裝在磨煤機附近，由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，導致磨煤機油站控制系統(tǒng)頻頻出現(xiàn)故障，并引起信號誤發(fā)。而且就地PLC控制系統(tǒng)無信息采集功能，給故障分析判斷也帶來困難。

某日4號機組負荷300 MW，D磨煤機跳閘，首出磨煤機油站故障，RB動作。檢查發(fā)現(xiàn)D磨煤機油站PLC溫度模件故障，導致溫度保護誤動作。

又如某日6號機組負荷300 MW時，B制粉系統(tǒng)跳閘 （首出為潤滑油系統(tǒng)故障），機組RB動作，負荷至245 MW，就地控制柜PLC電源不能合上?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，進入B磨煤機油站PLC控制的溫度開關的接線絕緣皮破損并連接至外殼，由于油站控制柜中所有信號測點的火線均并聯(lián)在PLC控制電源上，從而導致PLC控制電源的火線接地，開關跳閘且不能重合。

5.2 改進措施

針對繁發(fā)的故障案例，對磨煤機的油站控制系統(tǒng)進行了改造。

（1）取消就地PLC控制系統(tǒng)，將磨煤機油站各控制信號（包括溫度、油位等）改由分散控制系統(tǒng)（DCS）采集，避免了因就地環(huán)境惡劣影響模件的因素。

（2）更換新的電控柜，每臺電控柜包含磨煤機油泵、加熱器、盤熱管加熱帶的就地啟停操作按鈕及狀態(tài)反饋信號。

（3）將就地PLC控制器實現(xiàn)的邏輯移至DCS實現(xiàn)。包括：磨煤機潤滑油系統(tǒng)正常信號（作為磨煤機的啟動條件之一）、磨煤機潤滑油系統(tǒng)故障（跳磨條件之一），以及油泵、油箱加熱器、盤熱管加熱帶的啟停邏輯。

（4）在各臺磨煤機油站操作畫面中增加了油箱加熱器、盤熱管加熱帶的操作塊，以及磨煤機潤滑油系統(tǒng)相關熱控信號的報警。

改造后磨煤機潤滑油系統(tǒng)的控制邏輯在DCS中實現(xiàn)，油泵、油箱加熱器、伴熱帶可實現(xiàn)就地操作、CRT遠方操作，不但方便了運行操作監(jiān)視，也大大降低了磨煤機的誤跳次數(shù)。

6 取得的成效

通過對熱工系統(tǒng)問題的分析，制定相應的技術措施進行專項整治后，火檢信號強制現(xiàn)象和誤發(fā)無火信號的情況基本消除，ETS系統(tǒng)的熱工安全隱患得到有效控制，風機振動系統(tǒng)誤發(fā)信號的情況得到明顯改善，因風量測點問題引發(fā)的不安全事件率有效降低，磨煤機油站控制系統(tǒng)改造不僅方便了運行操作監(jiān)視，而且大大降低了磨煤機的誤跳次數(shù)。熱工系統(tǒng)的運行可靠性得到了很大提高，因熱工系統(tǒng)引起的機組跳閘事件逐年減少，2009年全廠降為零次。

改進措施的執(zhí)行重在到位、貴在堅持。只有重視安全、堅持不懈地提高設備的可靠性，機組才能真正安全運行。

[1]張麗香，王琦.模擬量控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]DL/T 5175-2003火力發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)設計技術規(guī)定[S].北京：中國電力出版社，2003.