提高機組熱控主保護可靠性的措施

金曉東

（江蘇華電揚州發(fā)電有限公司，江蘇 揚州225000）

某公司有2臺330 MW燃煤機組及2臺400 MW級燃氣機組，2×330 MW燃煤機組的汽輪機型號為N330-16.7/538/538，是哈爾濱汽輪機廠生產的亞臨界中間一次再熱凝汽式汽輪機，單軸、雙缸雙排汽，高中壓合缸。鍋爐鍋爐為東方鍋爐廠生產的DGl036/18.2—Ⅱ4型鍋爐。鍋爐為亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒方式、自然循環(huán)汽包爐。#6機組DCS、DEH系統(tǒng)為上海新華公司的XDPS-400e系統(tǒng)，#7機組DCS、DEH系統(tǒng)為國電南自的MAX ICS系統(tǒng)。

1 背景

由于熱控保護的存在，電廠中的各種熱力設備在非正常運行狀態(tài)下不會出現(xiàn)過大或毀滅性的損壞，從而大大提高了電廠的安全性和可恢復性。熱工保護可分為兩級保護，即事故處理回路和事故跳閘回路的保護。事故處理的目的是維持機組繼續(xù)運行。但是，當事故處理回路或其他自動控制系統(tǒng)處理事故無效時，機組設備處于危險工況下，或者這些自動控制系統(tǒng)本身失靈而無法處理事故時，只能被迫進行跳閘處理，使整套機組停止運行。跳閘處理的目的是防止機組產生機毀人亡的惡性事故，所以跳閘處理是熱工保護最極端的保護手段，也稱主保護。從近期集團內外的安全通報可以看出，由于主保護誤動或者拒動導致的機組非停、設備和人身事故仍然很多，迫切需要從這些事故中汲取教訓，改善和提升熱控主保護的可靠性[1]。

隨著計算機及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，DCS技術得以飛速發(fā)展，熱控主保護控制方式也越來越成熟。現(xiàn)在的熱控主保護多采用軟件加硬接線技術，在DCS系統(tǒng)故障或失靈的時候仍然可以安全地停運機組；源頭設備大多采用三取二方法采集信號，過程傳輸采用冗余技術。但DCS的硬件或者軟件出現(xiàn)問題仍會引起主保護系統(tǒng)出現(xiàn)誤動和拒動；線路斷路或者虛接會引起系統(tǒng)保護故障；熱控設備電源故障也會引起主保護系統(tǒng)失靈；現(xiàn)場傳感設備、計算機及網(wǎng)絡系統(tǒng)的基礎元件仍然是電子產品，隨著使用年限的增加，出現(xiàn)故障的概率在不斷增大，所以迫切需要提高熱控主保護系統(tǒng)的可靠性。

2 技術層面的幾個重要提升措施

2.1 完善主保護邏輯，合理設置主保護的定值

增加了主油箱油位的主保護，原來的油位是由油位變送器（差壓式）送模擬量信號至DCS系統(tǒng)，增加了兩路雷達式液位計，加上原有變送器信號共三路，根據(jù)油位低低定值產生三個開關量信號，經過三取二邏輯后，輸出兩路DO點，串聯(lián)后形成跳閘信號至機組ETS系統(tǒng)。

增加了MFT邏輯中的點火失敗邏輯，根據(jù)實際情況將點火失敗的時間定為1 h。增加了總風量低邏輯。

原空預器全停延時時間為4 s，未考慮空預器馬達電機啟動時間，一臺空預器跳閘后，另外一臺來不及啟動，機組可能就已跳閘。將空預器全停延時時間修改為30 s?；饳z冷卻風壓低低延時時間為5 s，不合理，改為延時2 min。

2.2 將重要的輔機信號分散到不同的DPU中布置

重要的輔機信號在同一DPU中，可能會因該DPU故障造成重大損失。分散控制系統(tǒng)應遵循機組重要功能分開的獨立性配置原則，各控制功能應遵循任一組控制器或其他部件故障對機組影響最小。

分部利用某次DCS系統(tǒng)改造的機會，將兩臺火檢冷卻風機、兩臺定子冷卻水泵、兩臺開式水泵、閉式水泵A/B、真空泵A/B、兩臺循環(huán)水泵、兩臺凝結水泵、兩臺項軸油泵、交流油泵和直流油泵分散到不同的DPU中，極大地提升了機組的安全性。

2.3 將重要的信號由單信號源改成三取二邏輯判斷

在某次檢修中，將TSI中多個單點保護進行改造。#7機組TSI至ETS保護跳機邏輯分別有#1～#6軸承振動大、TSI超速、脹差大、軸向位移大共9條，均為單點保護形式。

改造方案：刪除TSI原組態(tài)中超速三取二判斷跳閘回路、脹差二取二判斷跳閘回路、軸向位移四取二判斷跳閘回路；在TSI系統(tǒng)組態(tài)中將#1/#3/#5軸振大跳機信號組成或邏輯、#2/#4/#6軸振大跳機信號組成或邏輯，并分別送出三路信號；三塊超速卡均根據(jù)實際轉速判斷超速信號，并分別輸出，送至ETS用作三取二跳機；在TSI組態(tài)中，對四路軸向位移信號進行比較判斷，分別送一路跳機信號至ETS用作“（1+2）*（3+4）”四取二判斷；脹差跳機信號擴展至2路，分別送一路跳機信號至ETS用作二取二判斷。

2.4 對主要輔機“運行”“停止”信號采用開關合閘、分閘、電流信號三取二進行狀態(tài)判斷

對兩臺機組參與主保護的主要輔機，如送風機、引風機、一次風機、空預器等，在邏輯中將“運行”“停止”信號采用開關合閘、分閘、電流信號三取二進行狀態(tài)判斷項目，提升了保護系統(tǒng)的可靠性。

2.5 原邏輯中信號源為通訊點，改為硬接線方式

空預器全停主保護邏輯中，信號為通訊號。通訊點作為保護信號不可靠，保護誤動、拒動風險較高。

原邏輯中空預器A、B的停運判斷邏輯分別位于DPU17、DPU18中，判斷結果以單點網(wǎng)絡通訊的方式傳輸至DPU16，用于FSSS邏輯判斷。本次改造在DPU17中新增3個空預器A停運信號DO點，DPU18中新增3個空預器B停運信號DO點。同時，在DPU16中新增3個空預器A停運信號DI點及3個空預器B停運信號DI點，DO、DI點之間通過硬接線連接的方式進行信號傳遞。

2.6 信號在同一塊卡件未分散布置，改為分散到不同卡件布置

每臺機組設置有5層共20條煤火檢信號，用于FSSS系統(tǒng)作保護判斷條件。由于機組投產時間較早，火檢信號以層為單位，分別布置在5塊DI卡上。DI卡故障導致煤層滅火信號存在誤發(fā)的可能。

3 管理層面的幾項重要舉措

3.1 建立健全完善的熱控主保護投入和切出管理制度，并嚴格遵照執(zhí)行

近年來，部門從實際出發(fā)，先后制定和修訂了《熱控控制系統(tǒng)管理規(guī)定》《熱控分部保護自動及計算機系統(tǒng)投入退出管理制度》《熱控分部保護切投操作票制度》《熱控分部保護及邏輯修改制度》等多項切實可行的制度。在此基礎上，公司下發(fā)了《公司熱控保護、熱控定值及邏輯管理辦法》，并在實際工作中，狠抓制度的落實，嚴格制度的執(zhí)行，有力地防止了主保護系統(tǒng)人為誤操作和故障的發(fā)生，從源頭上保證了主保護系統(tǒng)的安全性[2]。比如第4條規(guī)定，機組運行過程中，主保護必須全程投入；第5條規(guī)定，機組運行中主保護因故被迫退出運行時，必須由主管生產的副總經理或總工程師同意，制定落實可靠的安全運行措施，并在8 h內恢復；第12條規(guī)定，熱控主保護投退，由分部專工負責操作并設監(jiān)護人，操作前應做好危險點分析，并對操作的正確性負責。

3.2 提升日常巡迥檢查質量，每日必查主保護設備，發(fā)現(xiàn)異常及時處理

為了提高巡迥檢查的效果，分部制定了《巡迥檢查制度》，制度要求各班組每天對燃機、煤機相關主保護的設備進行仔細檢查。包括以下幾方面：①主保護系統(tǒng)硬件，包括就地設備（測點、探頭、變送器、壓力開關等）、TSI機柜、ETS機柜等；②主保護系統(tǒng)軟件，包括DCS系統(tǒng)、DEH系統(tǒng)、TSI系統(tǒng)、ETS系統(tǒng)的DPU、卡件、通信模件等的運行狀況；③外部環(huán)境，包括工程師站、電子設備間、就地端子箱、就地設備等的溫度、濕度檢查記錄，對空調運行情況檢查；④對相關設備的電源系統(tǒng)進行檢查，保證雙路電源全部正常，發(fā)現(xiàn)異常需及時匯報給班組、分部。

3.3 機組檢修及調停時間超過15 d，對熱控主保護系統(tǒng)性能及參數(shù)進行全面試驗

分部根據(jù)相關規(guī)程及規(guī)范要求，制定了《熱控分部DCS系統(tǒng)定期試驗制度》，要求機組大、小修及調停時間超過15 d，需對熱控主保護系統(tǒng)性能及參數(shù)進行全面試驗，并嚴格執(zhí)行。

對熱控主保護系統(tǒng)性能及參數(shù)全面試驗包括以下幾方面：①必要時對相關機柜及卡件柜進行清灰工作；②對主保護系統(tǒng)相關的電源進行切換試驗；③必要時對相關的就地設備、延伸電纜、前置模塊等進行檢查、校驗；④對信號電纜的絕緣進行檢查；⑤對相關邏輯進行檢查和試驗；⑥對DPU、卡件模塊等冗余模件進行切換試驗；⑦模擬動作信號，檢查主保護動作情況；⑧檢查相關的硬接線回路、繼電器、按鈕等設備。

4 結論

通過提高熱控主保護可靠性，機組的安全穩(wěn)定運行得到了充分保障。在今后的工作中，將一如既往對監(jiān)測其他電廠發(fā)生的熱控主保護事故，認真排查設備隱患，把事故苗頭消滅在萌芽狀態(tài)。并不斷汲取行業(yè)內的先進經驗和做法，不斷提升熱控主保護系統(tǒng)的性能。