完善電廠(chǎng)熱工保護系統可靠性措施淺析

摘要：熱工保護系統是火力發(fā)電機組不可缺少的重要組成部分，熱工保護的可靠性對提高機組主輔設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)競爭日益激烈的今天，發(fā)電廠(chǎng)的熱工保護成為越來(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(chǎng)設備  熱工保護  可靠性  意義
        0 引言
        熱工保護作為發(fā)電廠(chǎng)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組的安全穩定運行提供了保障，但是在機組的實(shí)際運行過(guò)程中，不可控的因素時(shí)常發(fā)生，使得熱工保護出現誤動(dòng)，造成機組停機，這不僅給企業(yè)的運營(yíng)帶來(lái)額外損失，還會(huì )因危脅電網(wǎng)穩定而產(chǎn)生負面影響。
        1 提高熱工保護系統可靠性的意義
        熱工保護系統是火力發(fā)電機組不可缺少的重要組成部分，熱工保護的可靠性對提高機組主輔設備的可靠性和安全性具有十分重要的作用。熱工保護系統的功能是當機組主輔設備在運行過(guò)程中參數超出正�？煽刂频姆秶鷷r(shí)，自動(dòng)緊急聯(lián)動(dòng)相關(guān)的設備，及時(shí)采取相應的措施加以保護，從而軟化機組或設備故障，避免出現重大設備損壞或其他嚴重的后果。但在主輔設備正常運行時(shí)，保護系統因自身故障而引起動(dòng)作，造成主輔設備停運，稱(chēng)為保護誤動(dòng)，并因此造成不必要的經(jīng)濟損失；在主輔設備發(fā)生故障時(shí)，保護系統也發(fā)生故障而不動(dòng)作，稱(chēng)為保護拒動(dòng)，并因此造成事故的不可避免和擴大。
        隨著(zhù)發(fā)電機組容量的增大和參數的提高，熱工自動(dòng)化程度越來(lái)越高，尤其是伴隨著(zhù)DCS分散控制系統在電力過(guò)程中的廣泛應用和不斷發(fā)展，DCS控制系統憑借其強大的功能和優(yōu)越性，使機組的可靠性、安全性、經(jīng)濟性運行得到了很大的提高。但由于參與保護的熱工參數也隨著(zhù)機組容量的增大而越來(lái)越多，發(fā)生機組或設備誤動(dòng)或拒動(dòng)的幾率也越來(lái)越大，熱工保護誤動(dòng)和拒動(dòng)的情況時(shí)有發(fā)生。因此，提高熱工保護系統的可靠性，減少或消除DCS系統失靈和熱工保護誤動(dòng)、拒動(dòng)具有非常重要的意義。
        2 熱工保護誤動(dòng)和拒動(dòng)的原因分析
        熱工保護誤動(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)節和二次表故障；電纜接線(xiàn)短路、斷路、虛接；熱控設備電源故障；人為因素；設計、安裝、調試存在缺陷。
        2.1 DCS軟、硬件故障 隨著(zhù)DCS控制系統的發(fā)展，為了確保機組的安全、可靠，熱工保護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)的停機保護，由此，因DCS軟、硬件故障而引起的保護誤動(dòng)也時(shí)有發(fā)生。主要原因是信號處理卡、輸出模塊、設定值模塊、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(mén)位置元件、電磁閥等）誤發(fā)信號而造成的主機、輔機保護誤動(dòng)、拒動(dòng)占的比例也比較大，有些電廠(chǎng)因熱工元件故障引起熱工保護誤動(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)冗余設置和識別。
        2.3 電纜接線(xiàn)短路、斷路、虛接 電纜接線(xiàn)斷路、斷路、虛接引起的保護誤動(dòng)主要原因是電纜老化絕緣破壞、接線(xiàn)柱進(jìn)水、空氣潮濕腐蝕等引起。
        2.4 設備電源故障 隨著(zhù)熱控系統自動(dòng)化程度的提高，熱工保護中加入了DCS系統一些過(guò)程控制站電源故障停機保護。因熱控設備電源故障引起的熱工保護誤動(dòng)、拒動(dòng)的次數也有上升的趨勢。主要原因是熱控設備電源接插件接觸不良、電源系統設計不可靠導致。
        2.5 人為因素 因人為因素引起的保護誤動(dòng)大多是由于熱工人員走錯間隔、看錯端子排接線(xiàn)、錯強制或漏強制信號、萬(wàn)用表使用不當等誤操作等引起燒損。
        2.6 設計、安裝、調試存在缺陷 許多機組因熱控設備系統設計、安裝、調試存在質(zhì)量缺陷導致機組熱工保護誤動(dòng)或拒動(dòng)。
        3 完善熱工保護的原則與措施
        3.1 尊重原熱工保護設計 原有的熱工保護項目是設備廠(chǎng)家經(jīng)多年的研究和實(shí)踐設計出來(lái)的，較為成熟，電廠(chǎng)作為設備的使用者在征得廠(chǎng)家同意前不應隨意對其進(jìn)行更改、更不能進(jìn)行刪減，只能進(jìn)行補漏和完善。

     3.2 建立設備試運記錄 對重要熱工保護系統所用的硬件設備實(shí)行跟蹤記錄制度。熱工保護系統的可靠性與系統硬件設備的可靠性直接相關(guān)，所以必須保證系統硬件設備的可靠性，尤其是保護出口卡件的可靠性，常規的做法是每次保護投入運行前對檢測元件及卡件進(jìn)行校驗，確認合格就可以使用。但是實(shí)際應用中還是會(huì )出現校驗合格的檢測元件或卡件在運行中故障造成設備誤動(dòng)的事件。這是因為熱控設備尤其是電子設備對環(huán)境和安裝要求比較苛刻，不認真的安裝以及無(wú)有效的產(chǎn)品保護都會(huì )造成故障的出現，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�；�于此類(lèi)情況出現的可能，在調試運行中只有做好記錄，嚴格跟蹤保護系統校驗的每一個(gè)過(guò)程，才能有效避免事故的發(fā)生。
        3.3 在熱控系統中，盡可能地采用冗余設計 過(guò)程控制站的電源和CPU冗余設計已成為普遍，對一些保護執行設備(如跳閘電磁閥)的動(dòng)作電源也應該監控起來(lái)。對一些重要熱工信號也應進(jìn)行冗余設置，并且對來(lái)自同一取樣的測點(diǎn)信號進(jìn)行有效的監控和判斷，同一參數的多個(gè)重要測點(diǎn)的測量通道應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，從而提高其可靠性。重要測點(diǎn)就地取樣孔也應該盡量采用多點(diǎn)并相互獨立的方法取樣，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�，冗余設計對故障查找、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(zhù)熱控自動(dòng)化程度的提高，對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、可靠的熱控元件對提高DCS系統整體可靠性有著(zhù)十分重要的作用。根據熱控自動(dòng)化的要求，熱控設備的投資也在不斷地增加，切不可為了節省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下，一定要選用品質(zhì)好、運行業(yè)績(jì)佳的就地熱控設備，以提高DCS系統的整體可靠性和保護系統的安全性。
        3.5 對保護邏輯組態(tài)進(jìn)行優(yōu)化 在電廠(chǎng)中，溫度高保護是主輔機設備保護的必不可少的一項重要保護。由于溫度元件受產(chǎn)品質(zhì)量、接線(xiàn)端子松動(dòng)、現場(chǎng)環(huán)境等各種因素的影響，在運行一定周期后極其容易導致信號波動(dòng)，從而引起保護誤動(dòng)現象的發(fā)生。針對此，可在溫度保護中增加加速度限制(壞質(zhì)量判斷)，具體措施為：對溫度保護增加速率限制功能，當系統檢測到溫度以≥20℃/s的速率上升時(shí)，即閉鎖該溫度保護的動(dòng)作，并且在DCS系統畫(huà)面上報警，同時(shí)通知檢修人員進(jìn)行排查故障。這樣通過(guò)優(yōu)化保護邏輯組態(tài)，對提高保護系統的可靠性、安全性，降低熱控保護系統的誤動(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 對設計、施工、調試、檢修質(zhì)量嚴格把關(guān)。
        3.8 嚴格控制電子間的環(huán)境條件。
        3.9 提高和改善熱控就地設備的工作環(huán)境條件。
        如:就地設備接線(xiàn)盒盡量密封防雨、防潮、防腐蝕；就地設備盡量遠離熱源、輻射、干擾；就地設備應盡量安裝在儀表柜內，必要時(shí)還應對取樣管和柜內采取防凍伴熱等措施。
        3.10 嚴格執行定期維護制度 做好機組的大、小修設備檢修管理，及時(shí)發(fā)現設備隱患，使設備處于良好的工作狀態(tài)。做好日常維護和試驗。停機時(shí)，對保護系統檢修徹底檢修、檢查，并進(jìn)行嚴格的保護試驗。
        4 結語(yǔ)
        隨著(zhù)電力事業(yè)和高新技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)電設備日趨高度自動(dòng)化和智能化，系統的安全性、可靠性變得日益重要。雖然，無(wú)論多么先進(jìn)的設備，都不可能做到絕對可靠。但對熱工保護系統在技術(shù)上、管理制度上應采取相應的措施后，可以極大地提高熱工保護的可靠性，從而提高機組的安全性和經(jīng)濟性。
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