完善電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性措施淺析

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摘要：熱工保護(hù)系統(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組不可缺少的重要組成部分，熱工保護(hù)的可靠性對(duì)提高機(jī)組主輔設(shè)備的可靠性和安全性具有十分重要的作用。特別是在電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，發(fā)電廠的熱工保護(hù)成為越來(lái)越關(guān)鍵的技術(shù)，需要我們不斷的加以研究和完善。 

關(guān)鍵詞：熱電廠設(shè)備  熱工保護(hù)  可靠性  意義          0 引言          熱工保護(hù)作為發(fā)電廠至關(guān)重要的核心技術(shù)之一，在近幾年得到快速提升，這在一定程度上為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，但是在機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不可控的因素時(shí)常發(fā)生，使得熱工保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)，造成機(jī)組停機(jī)，這不僅給企業(yè)的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)額外損失，還會(huì)因危脅電網(wǎng)穩(wěn)定而產(chǎn)生負(fù)面影響。          1 提高熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的意義          熱工保護(hù)系統(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組不可缺少的重要組成部分，熱工保護(hù)的可靠性對(duì)提高機(jī)組主輔設(shè)備的可靠性和安全性具有十分重要的作用。熱工保護(hù)系統(tǒng)的功能是當(dāng)機(jī)組主輔設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)超出正常可控制的范圍時(shí)，自動(dòng)緊急聯(lián)動(dòng)相關(guān)的設(shè)備，及時(shí)采取相應(yīng)的措施加以保護(hù)，從而軟化機(jī)組或設(shè)備故障，避免出現(xiàn)重大設(shè)備損壞或其他嚴(yán)重的后果。但在主輔設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)因自身故障而引起動(dòng)作，造成主輔設(shè)備停運(yùn)，稱為保護(hù)誤動(dòng)，并因此造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；在主輔設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)也發(fā)生故障而不動(dòng)作，稱為保護(hù)拒動(dòng)，并因此造成事故的不可避免和擴(kuò)大。          隨著發(fā)電機(jī)組容量的增大和參數(shù)的提高，熱工自動(dòng)化程度越來(lái)越高，尤其是伴隨著DCS分散控制系統(tǒng)在電力過(guò)程中的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)憑借其強(qiáng)大的功能和優(yōu)越性，使機(jī)組的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行得到了很大的提高。但由于參與保護(hù)的熱工參數(shù)也隨著機(jī)組容量的增大而越來(lái)越多，發(fā)生機(jī)組或設(shè)備誤動(dòng)或拒動(dòng)的幾率也越來(lái)越大，熱工保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的情況時(shí)有發(fā)生。因此，提高熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，減少或消除DCS系統(tǒng)失靈和熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)具有非常重要的意義。          2 熱工保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的原因分析          熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的原因大致可以概括為：DCS軟、硬件故障；熱控元件故障；中間環(huán)節(jié)和二次表故障；電纜接線短路、斷路、虛接；熱控設(shè)備電源故障；人為因素；設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試存在缺陷。          2.1 DCS軟、硬件故障 隨著DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展，為了確保機(jī)組的安全、可靠，熱工保護(hù)里加入了一些重要過(guò)程控制站（如：DEH、CCS、BMS等）兩個(gè)CPU均故障時(shí)的停機(jī)保護(hù)，由此，因DCS軟、硬件故障而引起的保護(hù)誤動(dòng)也時(shí)有發(fā)生。主要原因是信號(hào)處理卡、輸出模塊、設(shè)定值模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊等故障引起。          2.2 熱控元件故障 因熱工元件故障（包括溫度、壓力、液位、流量、閥門位置元件、電磁閥等）誤發(fā)信號(hào)而造成的主機(jī)、輔機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)占的比例也比較大，有些電廠因熱工元件故障引起熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)甚至占到了一半。主要原因是元件老化和質(zhì)量不可靠，單元件工作，無(wú)冗余設(shè)置和識(shí)別。          2.3 電纜接線短路、斷路、虛接 電纜接線斷路、斷路、虛接引起的保護(hù)誤動(dòng)主要原因是電纜老化絕緣破壞、接線柱進(jìn)水、空氣潮濕腐蝕等引起。          2.4 設(shè)備電源故障 隨著熱控系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高，熱工保護(hù)中加入了DCS系統(tǒng)一些過(guò)程控制站電源故障停機(jī)保護(hù)。因熱控設(shè)備電源故障引起的熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的次數(shù)也有上升的趨勢(shì)。主要原因是熱控設(shè)備電源接插件接觸不良、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可靠導(dǎo)致。          2.5 人為因素 因人為因素引起的保護(hù)誤動(dòng)大多是由于熱工人員走錯(cuò)間隔、看錯(cuò)端子排接線、錯(cuò)強(qiáng)制或漏強(qiáng)制信號(hào)、萬(wàn)用表使用不當(dāng)?shù)日`操作等引起燒損。          2.6 設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試存在缺陷 許多機(jī)組因熱控設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試存在質(zhì)量缺陷導(dǎo)致機(jī)組熱工保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。          3 完善熱工保護(hù)的原則與措施          3.1 尊重原熱工保護(hù)設(shè)計(jì) 原有的熱工保護(hù)項(xiàng)目是設(shè)備廠家經(jīng)多年的研究和實(shí)踐設(shè)計(jì)出來(lái)的，較為成熟，電廠作為設(shè)備的使用者在征得廠家同意前不應(yīng)隨意對(duì)其進(jìn)行更改、更不能進(jìn)行刪減，只能進(jìn)行補(bǔ)漏和完善。 3.2 建立設(shè)備試運(yùn)記錄 對(duì)重要熱工保護(hù)系統(tǒng)所用的硬件設(shè)備實(shí)行跟蹤記錄制度。熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與系統(tǒng)硬件設(shè)備的可靠性直接相關(guān)，所以必須保證系統(tǒng)硬件設(shè)備的可靠性，尤其是保護(hù)出口卡件的可靠性，常規(guī)的做法是每次保護(hù)投入運(yùn)行前對(duì)檢測(cè)元件及卡件進(jìn)行校驗(yàn)，確認(rèn)合格就可以使用。但是實(shí)際應(yīng)用中還是會(huì)出現(xiàn)校驗(yàn)合格的檢測(cè)元件或卡件在運(yùn)行中故障造成設(shè)備誤動(dòng)的事件。這是因?yàn)闊峥卦O(shè)備尤其是電子設(shè)備對(duì)環(huán)境和安裝要求比較苛刻，不認(rèn)真的安裝以及無(wú)有效的產(chǎn)品保護(hù)都會(huì)造成故障的出現(xiàn)，有些特殊的故障還會(huì)很隱秘的存在，所以很可能將事故隱患忽視?；诖祟惽闆r出現(xiàn)的可能，在調(diào)試運(yùn)行中只有做好記錄，嚴(yán)格跟蹤保護(hù)系統(tǒng)校驗(yàn)的每一個(gè)過(guò)程，才能有效避免事故的發(fā)生。         3.3 在熱控系統(tǒng)中，盡可能地采用冗余設(shè)計(jì) 過(guò)程控制站的電源和CPU冗余設(shè)計(jì)已成為普遍，對(duì)一些保護(hù)執(zhí)行設(shè)備(如跳閘電磁閥)的動(dòng)作電源也應(yīng)該監(jiān)控起來(lái)。對(duì)一些重要熱工信號(hào)也應(yīng)進(jìn)行冗余設(shè)置，并且對(duì)來(lái)自同一取樣的測(cè)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行有效的監(jiān)控和判斷，同一參數(shù)的多個(gè)重要測(cè)點(diǎn)的測(cè)量通道應(yīng)布置在不同的卡件以分散由于某一卡件異常而發(fā)生危險(xiǎn)，從而提高其可靠性。重要測(cè)點(diǎn)就地取樣孔也應(yīng)該盡量采用多點(diǎn)并相互獨(dú)立的方法取樣，以提高其可靠性，并方便故障處理。一個(gè)取樣，多點(diǎn)并列的方法有待考慮改進(jìn)?？傊?，冗余設(shè)計(jì)對(duì)故障查找、軟化和排除十分快捷和方便。         3.4 盡量采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件 隨著熱控自動(dòng)化程度的提高，對(duì)熱控元件的可靠性要求也越來(lái)越高，所以，采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件對(duì)提高DCS系統(tǒng)整體可靠性有著十分重要的作用。根據(jù)熱控自動(dòng)化的要求，熱控設(shè)備的投資也在不斷地增加，切不可為了節(jié)省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下，一定要選用品質(zhì)好、運(yùn)行業(yè)績(jī)佳的就地?zé)峥卦O(shè)備，以提高DCS系統(tǒng)的整體可靠性和保護(hù)系統(tǒng)的安全性。         3.5 對(duì)保護(hù)邏輯組態(tài)進(jìn)行優(yōu)化 在電廠中，溫度高保護(hù)是主輔機(jī)設(shè)備保護(hù)的必不可少的一項(xiàng)重要保護(hù)。由于溫度元件受產(chǎn)品質(zhì)量、接線端子松動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等各種因素的影響，在運(yùn)行一定周期后極其容易導(dǎo)致信號(hào)波動(dòng)，從而引起保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。針對(duì)此，可在溫度保護(hù)中增加加速度限制(壞質(zhì)量判斷)，具體措施為：對(duì)溫度保護(hù)增加速率限制功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫度以≥20℃/s的速率上升時(shí)，即閉鎖該溫度保護(hù)的動(dòng)作，并且在DCS系統(tǒng)畫面上報(bào)警，同時(shí)通知檢修人員進(jìn)行排查故障。這樣通過(guò)優(yōu)化保護(hù)邏輯組態(tài)，對(duì)提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性、安全性，降低熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)、拒動(dòng)率具有十分重要的意義。         3.6 提高DCS硬件質(zhì)量和軟件的自診斷能力。         3.7 對(duì)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、檢修質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。         3.8 嚴(yán)格控制電子間的環(huán)境條件。         3.9 提高和改善熱控就地設(shè)備的工作環(huán)境條件。         如:就地設(shè)備接線盒盡量密封防雨、防潮、防腐蝕；就地設(shè)備盡量遠(yuǎn)離熱源、輻射、干擾；就地設(shè)備應(yīng)盡量安裝在儀表柜內(nèi)，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)取樣管和柜內(nèi)采取防凍伴熱等措施。         3.10 嚴(yán)格執(zhí)行定期維護(hù)制度 做好機(jī)組的大、小修設(shè)備檢修管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，使設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。做好日常維護(hù)和試驗(yàn)。停機(jī)時(shí)，對(duì)保護(hù)系統(tǒng)檢修徹底檢修、檢查，并進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)試驗(yàn)。         4 結(jié)語(yǔ)         隨著電力事業(yè)和高新技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)電設(shè)備日趨高度自動(dòng)化和智能化，系統(tǒng)的安全性、可靠性變得日益重要。雖然，無(wú)論多么先進(jìn)的設(shè)備，都不可能做到絕對(duì)可靠。但對(duì)熱工保護(hù)系統(tǒng)在技術(shù)上、管理制度上應(yīng)采取相應(yīng)的措施后，可以極大地提高熱工保護(hù)的可靠性，從而提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 參考文獻(xiàn)：  [1]江寧《電廠熱工保護(hù)完善原則的探討》[J].福建電力與電工.2004（4）. 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