电厂热工保护系统的可靠性分析

电厂热工保护系统的可靠性分析

摘要：进入二十一世纪，随着科学技术的不断进步，发电设备向着大型化、复杂化的方向发展，大量电气设备的控制也都接入热控系统，电厂的热控系统也就越来越复杂，作为电厂的主要控制、监视系统，其控制逻辑设计是否合理、设备是否可靠、日常维护是否适当，将直接影响到机组的安全稳定运行。本文结合本厂机组的控制逻辑、热工设备及日常维护等方面所做的可靠性技术优化及有效实践，为其他机组提供借鉴经验。

关键词：热控；保护系统；可靠性

引言

热工保护系统是火力发电机组中必不可少的一部分，热工保护系统可不可以使动作准确、可靠，关系着机组运行的稳定、安全。可是当机组运行时，通常由于一些原因，如设计安装缺陷、DCS软／硬件故障、人为因素、热控元件故障、电源故障、电缆接线虚接／断路／短路等和有拒动或误动事件出现在热工保护中。这些状况轻则就会导致机组的负荷下降快，重则会造成停机，使企业受到经济损失。所以，当机组运行的过程中，要把日常巡视加强，操作要规范，对设备进行的隐患排查要认真，当事故发生到主／辅机之前，要马上采取与之相对应的保护措施，方能防止有停机或减负荷的事件出现在机组中，进而减少经济损失。通过持续改进与完善，提高了DCS系统的性能与功能，提高了发电机组经济、安全、稳定的运行，但实际工作中还是经常发生热工保护的拒动或误动事件。如何提高热工保护的可靠性，对于DCS保护的优化细节中存在不少值得讨论的地方。

1电厂热工保护系统可靠性提升的特点

火力发电机组是发电厂重要设备之一，而热工保护系统是设备主要组成部分，其可靠性会影响到设备运行安全性、可靠性，以“辅助”角色存在，在火力发电机组运行阶段对其各项参数检测，一旦超出标准范畴，系统内的自动紧急联动功能会启动，有具体的措施进行保护，避免引发软化机组故障、设备故障等问题，降低电力企业的经济损失。近几年，随着发电厂的创新发展，在发电机组容量、参数等方面均提出不同要求，促使热电自动化技术水平不断提升，在电力工程中广泛应用，发挥着重要作用。同时，在应用过程中借助热工保护系统对发电机组运行情况实时监测，凸显热工保护系统功能性、优越性等特点，只有保证发电机组运行安全性，才能为发电厂创造巨大的经济效益。但是，也有部分发电厂只重视发电机组容量增大，却忽视热工保护系统可靠性提升，导致发电机组运行阶段的故障频率持续升高，整体效果不理想。对此问题解决，也充分说明了热工保护系统可靠性提升的必要性，依据热工保护系统与发电机组运行关系，保证基础条件充足才能为发电厂创新巨大的经济效益。同时，还能消除热上保护误动、拒动等失误提示，从而满足发电厂各项工作需求。

2热工保护系统可靠性出现问题的原因

2.1系统设计及安装存在漏洞

热控设备安装是火电厂基建工作内容的一部分，在安装过程中，由于对系统的认识不足或者安装使用的侧重点不同，就会留下可靠性的隐患。当前，大多数火电厂在系统的设计及安装过程，更多的是从使用的角度进行考虑，例如更好的提高设备的运行状态，更大限度的提高热控效率，但是，在提高系统的可靠性层面投入的较少。这种设计以及安装的思路，会导致很多大型机组在投产运行的初期，出现大量的非计划停运，从而极大的降低了整体机组的工作效率。由此可以看出，系统设计以及安装过程中存在的客观漏洞使得控制设备的可靠性较低，无法满足实际大型机组的工作需求。

2.2、DCS保护逻辑的进一步优化

DCS系统经过多个阶段的发展，在各方面已日趋完善，但保护逻辑的严密性在细节方面还有很多值得改进的地方，在实际运用中通过优化改进能进一步减少保护的误动或拒动。针对多次因保护误动而造成机组非停，对相关逻辑进行了优化。因#1高压调门（CV1）关闭信号误发，最终造成机组停机，东汽原设计高调门关闭为“四取三”逻辑，虽然已考虑了单个调门信号误动的风险，但实际运行中未考虑到汽机切换到顺序阀后，在低负荷运行时两个调门关闭的工况，此时保护逻辑实际已由“四取三”变成了“二取一”，如此保护的可靠性就大大降低。通过与主机厂沟通，对该逻辑进行了以下优化：（1）“高调门关闭”逻辑中，增加调门（CV1、CV2、CV3、CV4、ICV1、ICV2）模拟量信号判断，即当每个调门关行程开关发出且模拟量开度＜5%才作为该阀关闭信号。（2）将高调门关闭逻辑由“四取三”改为“四取四”，如图1所示。

图1高调门关闭“四取四”逻辑图

2.3设备电源故障

因热控制系统自动化显著提高，使热工保护系统逐渐“加入”到DCS分散控制系统中，主要目的是对电源保护，解决电源停机状态下的故障问题。而在热控制系统运行阶段，会使热工保护误动、拒动次数增多，不仅未达到预期保护效果，反而会增大设备电源故障发生率，给发电厂带来较大的经济损失。例如：出现设备电热控制设备电源未插好；电源系统设计缺乏合理性等。

3热工保护系统的可靠性策略

3.1采用冗余设计

当前，发电机组的热工保护系统中，比较普遍的是过程控制站的电源和CPU冗余设计，为了提高热工保护的效率，对一些执行保护的设备，如跳闸电磁阀等设备的动作也应该要监控起来，对热工保护系统中的一些比较重要的热工信号也要进行冗余设置，并且要对来自同一个样本的测点信号进行记录和有效地判断，对重要的测点进行测量，应该要将卡件分布在不同的地方，以提高系统的可靠性，对重要的测量点进行取样要对多个点进行取样，并且各个点之间要保持相对的独立，也是保证可靠性的一个重要措施，当前的取样方式多是多点并列取样的，这种方法还有待改进，热工系统的冗余设计对于查找故障并且对故障进行软化和排除都十分方便。

3.2设备检修到边到角

机组停机设备检修期间严格按照工序卡、文件包要求做好每一步，做到应修必修、应检必检。明确责任，杜绝侥幸心理，拒绝偷工减料、减少步序，保证设备检修完后能处于完好状态。重要设备应安排清扫热工装置积灰，清灰时要防止静电损伤设备，防止人为损坏设备，按要求紧固仪器控制设备的通信电缆、接线端子，定期吹扫涉及保护调节的一、二次风系统中风量取样管路等，确保机组安全稳定运行。按《二十五项反措》规定完成锅炉、汽机的相关重要联锁保护试验和阀门传动试验，确保各设备正常工作。

3.3加大热工保护设备维护力度，降低设备故障发生率

因热工保护系统运行阶段所面临的影响因素较多，其中就包括基础设备，为解决其故障问题，也需在设备管控与维护阶段引起重视，在条件运行情况下，建议发电厂能对热工保护设备维护加大力度，组建专业化、独立化的工作队伍，主要负责此项工作，并编制完善的维护方案与工作计划，在此阶段借助信息化技术能一边维护一边储存信息数据，为热工保护系统故障问题解决与可靠性提升提供科学依据。此外，综合探究热工保护理念与设备设计理念，保证维护工在设备生产阶段就引起厂家们的重视，经过不断的钻研与实践，能保证所设计出的热工保护设备性能较强，无论是技术技巧还是性能等越来越成熟。在热工保护设备应用阶段，监管部门积极参与，严格包括设备应用规范性，未经设计厂家允许，不能对其随意更改或者删除相关信息数据，通过对热工保护设备维护与管控，可对热工保护系统可靠性提升带来积极影响。

3.4现场人员要有事故预想

针对不同情况、案例，制定合理的防范措施。重点对控制逻辑的条件合理性和系统完善性、保护信号的取信方式和配置、保护联锁信号定值和延时时间设置、系统的安装调试和检修维护质量、热控技术监督力度和管理水平等方面进行评估。通过对设备微观变化的分析，掌握设备状况的变化趋势，以此判断安全程度，采取预防措施，防患于未然。通过评估工作的开展，促进热控系统全过程监督的科学化、规范化、精细化管理，提高监督工作的实效性和机组运行的可靠性。

结语

综上所述，热工保护系统的可靠性与火电机组主辅设备的安全稳定运行息息相关，随着发电设备日趋高度自动化，系统的安全性、稳定性也变得日益重要，同时也对保护系统提出了更高的要求，热工保护系统可靠性的提高也将成为一个永久的课题。

参考文献

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