鄭永全

摘要：火力發(fā)電廠在電力行業(yè)中有著久遠(yuǎn)的歷史，筆者希望通過探討火力發(fā)電廠發(fā)電的熱工保護(hù)科學(xué)合理性，從邏輯設(shè)計(jì)、配置以及發(fā)電廠維護(hù)管理等方面入手，通過一些科學(xué)的舉措來滿足國內(nèi)典型配置的熱工保護(hù)要求，對熱工單元模塊進(jìn)行有效的保護(hù)，減少故障的發(fā)生，將我國熱工保護(hù)的可靠穩(wěn)定性提上去。希望本文的研究和分析，可以為今后類似的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：熱工保護(hù)；火力發(fā)電廠；熱工單元模塊

伴隨著火力發(fā)電廠中機(jī)組容量的日益增大，機(jī)組控制在智能化的方向上不斷邁進(jìn)，如何確保熱工保護(hù)的安全性、可靠性已成為非常重要的議題，保護(hù)拒動和保護(hù)誤動的發(fā)生，會給企業(yè)帶來無法彌補(bǔ)的損失。本文從火力發(fā)電廠的現(xiàn)實(shí)角度出發(fā)研究了如何提高熱工保護(hù)的安全性，并對于改進(jìn)方案和措施提出了建議。

1 熱工保護(hù)拒動誤動原因分析

1.1 控制系統(tǒng)本身造成的保護(hù)誤動

中央控制器、輔助設(shè)備、信號輸入輸出裝置、相關(guān)的一些必要的模塊和電源系統(tǒng)是控制系統(tǒng)主要構(gòu)成元素。常見的故障包括CPU故障、指令或者信號傳輸過程中的某些問題（也被稱為信號中斷問題），電源控制系統(tǒng)故障等等。這些發(fā)生概率高的故障都是由誤操作造成的。發(fā)電廠機(jī)組當(dāng)中的相關(guān)機(jī)器經(jīng)常要面臨連環(huán)跳閘的情況，進(jìn)而導(dǎo)致電廠中的高壓主蒸汽閥門出現(xiàn)意外，整個(gè)系統(tǒng)因此無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 外圍設(shè)備造成的保護(hù)誤動

外圍設(shè)備會影響到一些物理量的測量精確度，物理量包括溫度、爐內(nèi)的壓力和鍋爐水的流量、液壓開關(guān)、鍋爐的閥門等。有些問題是器件自身的原因，其中尤為重要的原因是自然老化，如果設(shè)備安裝過程中存在操作不當(dāng)?shù)男袨橐矔霈F(xiàn)問題

電路誤啟動，有可能導(dǎo)致系統(tǒng)的主、輔設(shè)備出現(xiàn)故障。發(fā)電廠內(nèi)1套200兆瓦機(jī)組，有可能會突然關(guān)閉，導(dǎo)致爐內(nèi)壓力在10秒內(nèi)升高1900帕，造成高壓鍋爐爐膛保護(hù)設(shè)施癱瘓，MFT動作使得整個(gè)系統(tǒng)關(guān)機(jī)。主機(jī)6W的溫度測量點(diǎn)出現(xiàn)意外，過溫保護(hù)信號傳到中央控制器，渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)功能，單元跳閘，由此導(dǎo)致1個(gè)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組無法運(yùn)作。

1.3 邏輯設(shè)計(jì)及軟件造成的保護(hù)誤動

邏輯設(shè)計(jì)不科學(xué)有可能導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，設(shè)定值不正確，PID 參數(shù)會自動調(diào)整，可能相當(dāng)大的誤差。如果發(fā)電廠有一臺300MW機(jī)組的風(fēng)機(jī)，它的反饋和指令出現(xiàn)偏差，由于控制是由同一模塊驅(qū)動的2個(gè)風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)主模塊經(jīng)過100秒的正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，輔助模塊又容易出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐無法順利運(yùn)轉(zhuǎn)，爐內(nèi)的溫度下降，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)難以運(yùn)作。

2 熱工保護(hù)故障的應(yīng)對策略

2.1 優(yōu)化保護(hù)系統(tǒng)配置

（1）系統(tǒng)當(dāng)中非常重要的一點(diǎn)就是輔助設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中存在相當(dāng)多的子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)最重要的結(jié)構(gòu)就是測試點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)需要對故障進(jìn)行檢測時(shí)可以檢測所有的子系統(tǒng)，可以通過檢測每個(gè)子系統(tǒng)的測試點(diǎn)使得辦事效率獲得巨大提高。檢查所有的子系統(tǒng)，不能有疏漏，這樣可以保障系統(tǒng)的正常運(yùn)作。任何一個(gè)子系統(tǒng)都可以看作一個(gè)單元，如果出現(xiàn)故障則不用檢測整個(gè)系統(tǒng)，有此節(jié)約時(shí)間。所以需要對子系統(tǒng)的檢測點(diǎn)進(jìn)行全方位的檢測研究。

（2）DCS是ETS蒸汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行保障，有些系統(tǒng)依然是獨(dú)立控制的。不論修復(fù)工作是用什么樣的方式，我們都需要為系統(tǒng)作一個(gè)備份，這些都可以通過PLC可編程軟件里面的控制器來得到運(yùn)作，這樣可以產(chǎn)生更加穩(wěn)定的系統(tǒng)，可以有效的解決故障，不會因?yàn)楣收鲜艿教蟮挠绊憽?/p>

2.2 強(qiáng)化保護(hù)信號管理

（1）輸入或者輸出口的冗余點(diǎn)的連接應(yīng)該是不盡相同的；通過線路進(jìn)行安裝的雙向開關(guān)應(yīng)該要有保護(hù)觸點(diǎn)，以防那些錯(cuò)誤操作引起的抖動和斷線；同樣不要忘記防備那些非常重要的輔助裝置，在收到指令之后，進(jìn)行接下來的操作時(shí)，MFT可以憑借斷路器的開關(guān)觸點(diǎn)獲取相應(yīng)的信息。

（2）保護(hù)信號采樣裝置的使用方法類與量筒等帶刻度的設(shè)備類似，爐內(nèi)壓力、潤滑油壓力、真空度、速度等重要參數(shù)開始實(shí)施冗余配置，需要使用其他相關(guān)的邏輯信號，加強(qiáng)信號的穩(wěn)定性。

（3）在保護(hù)裝置、點(diǎn)火系統(tǒng)和防火層等重要電路中，火災(zāi)探測信號是MF的主要標(biāo)準(zhǔn)，不論是強(qiáng)化維修火災(zāi)探測信號還是防止火災(zāi)檢查出現(xiàn)遺漏，都可以使得鍋爐保護(hù)電路失去作用的情況大大減少，避免鍋爐防火誤操作事故可以通過脫扣和粉化系統(tǒng)來避免。

2.3 優(yōu)化邏輯設(shè)計(jì)

（1）全部重要的模擬信號輸入設(shè)計(jì)理應(yīng)具有如下功能：限制數(shù)量，判斷變化率以及精確信號；三個(gè)選定邏輯中的一個(gè)或者兩個(gè)出現(xiàn)問題就代表著一個(gè)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障，這時(shí)候系統(tǒng)會自動進(jìn)行優(yōu)化；當(dāng)系統(tǒng)的手動關(guān)閉無法進(jìn)行時(shí)，就會有自動的光聲報(bào)警等等。

（2）如果要使安全防護(hù)發(fā)生錯(cuò)誤的概率降到最低，那么就需要相關(guān)的編程軟件作為設(shè)備當(dāng)中的安全電路的后臺支持；設(shè)定值一定要科學(xué)合理，如鍋爐水位保護(hù)的固定值設(shè)定，根據(jù)鍋爐廠參考水平測量確定不同的計(jì)算和安裝過程數(shù)據(jù)。

2.4 加強(qiáng)維護(hù)管理

（1）要有專業(yè)人士對各個(gè)模塊進(jìn)行看守，責(zé)任落實(shí)到位，同時(shí)相關(guān)人員要非常熟悉整個(gè)熱工系統(tǒng)的流程，不光是理解掌握圖像處理這方面，還要理解好對所有子系統(tǒng)是如何操作的。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，要高效準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題的根源，尤其需要留意工作人員在操作系統(tǒng)進(jìn)行手動輸入的地方，減少這種因?yàn)槿藶槭д`造成的系統(tǒng)崩潰，應(yīng)注意定期在屏幕上檢查工作，做好隨時(shí)切換測試設(shè)備的準(zhǔn)備，操作人員挨個(gè)檢查，主要檢查保護(hù)和待機(jī)輔助聯(lián)鎖（待機(jī)）輸入。

（2）如果手續(xù)沒有按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行辦理，就要禁止進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的操作，并強(qiáng)制參加 DCS 中的信號點(diǎn)保護(hù)；如果熱保護(hù)裝置系統(tǒng)（包括檢測設(shè)備）發(fā)生事故，就需要總工程師快速下達(dá)如何處理工作指令，機(jī)組運(yùn)行時(shí)低油壓保護(hù)裝置禁止出現(xiàn)在出口處；應(yīng)在關(guān)機(jī)期間進(jìn)行配置更改，并對于結(jié)果和相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行模擬測試，確保設(shè)備符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）寄存器保留的之前的數(shù)據(jù)可以用來進(jìn)行在線監(jiān)測，檢查硬件設(shè)備的日常性能。DCS 設(shè)備具有恢復(fù)歷史記錄參數(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測的優(yōu)良功能，如果要查詢檢測元件和夾持件，那么可以通過這些裝置來進(jìn)行，并且實(shí)時(shí)觀察端子板和其他通道的操作特性，以此尋找硬件具有的問題，方便相關(guān)的工作人員進(jìn)行維護(hù)和修理。

2.5 保護(hù)電源系統(tǒng)

熱工電源系統(tǒng)如果出現(xiàn)了問題，熱工設(shè)備的正常運(yùn)行會受到嚴(yán)重影響，甚至引發(fā)保護(hù)的誤動，使得機(jī)組出現(xiàn)非計(jì)劃停運(yùn)。熱工保護(hù)設(shè)備的電源供給通常為交流220V系統(tǒng)及直流24V系統(tǒng)。交流220V主電源使用UPS電源，備用電源使用廠用電電源。直流24V系統(tǒng)使用兩路直流電源并聯(lián)的方式運(yùn)行，都具有很好的可靠性。接下來對如何將電源系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步改善提一些想法。

2.5.1 交流220V電源系統(tǒng)

控制系統(tǒng)中交流220V系統(tǒng)通常供給直流24V電源模塊、人機(jī)接口站、網(wǎng)絡(luò)路由器、機(jī)柜照明及風(fēng)扇。兩路直流電源模塊由UPS電源和廠用電電源分別供給即可，無需切換。

短路或接地很容易由機(jī)柜照明及風(fēng)扇引起，可以將其單獨(dú)剝離出來，敷設(shè)線路，從其他熱工電源柜單獨(dú)接取。網(wǎng)絡(luò)路由器、人機(jī)接口站需要兩路電源的切換輸出，為加強(qiáng)安全性，改進(jìn)方案如下：兩路電源裝置各帶一半負(fù)荷同時(shí)工作，如果其中一路電源裝置被損害，另一路電源裝置自動帶全部負(fù)荷，這種供電方式比較科學(xué)，保護(hù)功能較強(qiáng)，科學(xué)合理的解決了電源切換這一難題。

2.5.2 直流24V電源系統(tǒng)

目前控制系統(tǒng)過程控制單元、I/O卡件一般采用24V直流電源。

2.5.3 電源系統(tǒng)公用線的處理

交流220V電源零線或直流24V電源com線一般作為公用線，在端子排跨接，一般做法只在端子排首個(gè)端子排接一根公用來線，這樣一旦中間任一端子松動會造成該點(diǎn)以下信號拒動?？梢酝ㄟ^端子排首尾各接一根公用來線來改進(jìn)。

3 結(jié)語

本文著眼于熱工保護(hù)，針對不同的著手點(diǎn)進(jìn)行相對應(yīng)的熱工保護(hù)措施，這樣就可以確實(shí)的提升熱工保護(hù)的安全性，將失誤或者由于其他原因?qū)е碌膿p失在最大程度上降到最低，盡可能地地防止保護(hù)誤動、拒動的情況，讓整個(gè)系統(tǒng)能夠平穩(wěn)地運(yùn)作下去。

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