火電廠熱控保護系統可靠性淺析

李鵬

摘 要： 發電廠在我國工業發展中占有重要地位，它利用各種原料燃料源源不斷地產生國家和人們生產和生活所需的電能。發電廠的正常運作離不開熱控系統的協助，熱控系統能否安全可靠地運行直接關系著發電廠是否能夠正常工作。文章對發電廠熱控保護可靠性進行了論述。

關鍵詞： 火電廠；熱控保護；可靠性

前言

電廠企業若想在激烈的市場競爭中立于不敗之地，在其發展過程中要遵循“預防為主，防治結合”的原則，重視安全的生產方針；積極面對電廠熱控系統經常出現的故障、常見的事故，操作管理及維護管理中出現的問題，將加強熱控系統的可靠性和機組運行的安全穩定性作為電廠企業發展的重要課題。

熱控技術在不斷的提高、發展和不停的改進，熱控系統的自動化程度在不斷提高，設備也隨之不斷更新，由此對熱控系統的可靠性有了更高的要求。從目前的發展情況來看，熱控技術被電廠的很多部分熱力系統和熱力設備所使用，因為每個設備和系統都是緊密相連、相互制約的，所以熱控系統不論哪一個環節出現故障都會影響所控制的生產過程和整個機組的運行安全。因而對熱控系統可靠性的提高勢在必行。

一、熱工保護系統概述

熱工保護系統，是為了應對當發電機組的主輔設備在運行過程中各種參數都超過了可以控制的范圍時，系統自動聯動發電機組的相關設備，及時采取相應的措施對出現的問題進行解決，降低設備的故障，保護發電機組的設備不受損害或者避免出現更加嚴重的后果，隨著發電機組的設備質量、技術水平以及人員綜合能力素養的提高，當前發電機組的可靠性有了很大的提升，但從整個電力行業的發展情況來看，由于一些原因導致熱工保護誤動，仍然是當前電力行業中存在的一個大問題。

二、熱工保護系統結構

熱工保護系統由以下部分構成：

1、保護測量元件：主要包括壓力（差壓）開關、溫度開關、液位開關、行程開關、振動傳感器、轉速傳感器等。

2、執行機構：主要包括電動（氣動）閥門及擋板、油槍、電動機、油動機等。

3、控制系統電源。

4、控制裝置：主要由分散控制系統DCS或可編程控制器PLC或現場總線控制系統FCS等實現。設備主要包括機柜、電源模件、卡件、控制元器件等。

5、電纜線路、取樣管路、氣源管路等。

三、火電廠熱控系統運行現狀

1、質量監控不到位

隨著經濟和科技水平的發展，雖然熱控系統的質量監控水平不斷提高，但隨著控制范圍的擴張，中間環節也越來越多，出現故障的概率也增加。熱控系統是一項十分復雜的項目，主要內容包括安裝、維護、運行以及調試等多個環節。一旦某個環節出現差錯就會影響整體的運轉協調性，因此加強對每個環節的實時質量監控能夠保證系統運行的安全可靠性，并有了強有力的技術基礎。

2、管理水平和管理模式落后

目前，還有很多電廠對熱控保護裝置的管理模式及表計校驗周期存在本本主義現象，整體管理相對落后，不夠靈活。很多保護用的重要裝置和表計按照規定，需要半年或一年進行一次校驗，但有時候只要是碰到機組大、小修，很多電廠就會把所有保護裝置和表計都進行一次校驗，擔心表計出問題，怕拒動或誤動，而校驗的結果往往就是合格率接近100%。應該提高管理手段和措施，優化管理模式和方法，科學進行設備評級，制定合理的表計校驗周期，減少工作量，也降低由于表計頻繁拆裝所帶來的安全隱患。

3、系統設計存在漏洞和不足

由于各種原因，熱控系統設計的科學性與可靠性、控制邏輯的條件合理性和系統完善性、保護信號的取信方式和配置、保護聯鎖信號定值和延時時間設置、系統的安裝調試和檢修維護質量、熱控技術監督力度和管理水平等都還存在不盡人意之處，由此引發熱控保護系統可預防的誤動仍時有發生。隨著電力建設的快速發展和發電成本的提高，電力生產企業面臨的安全考核風險將增加，市場競爭環境將加劇。因此，如何提高機組設備運行的安全性、可靠性和經濟性是電廠經營管理工作中的重中之重。

四、提高熱控系統可靠性的策略

1、后備停機裝置及主要參數監視裝置的設計

目前火電廠機組FSSS及ETS保護功能大多采用DCS系統實現，當DCS系統出現故障時，設置后備停機裝置就顯得尤為重要。具體措施是在集控室運行人員的操作臺上設置后備操作按鈕和主要參數監視裝置，用繼電器設置一套硬跳閘回路，控制觸點直接接至燃料系統及停機電磁閥，實現獨立于DCS系統之外的跳閘系統。當DCS系統出現故障時，運行人員可通過后備主要參數監視裝置進行監視，必要時通過緊急跳閘按鈕切斷主燃料及跳閘需要保護的設備。

2、DCS硬件冗余設計

用于保護用的一次測量元件（如邏輯開關等）根據其重要性采取雙重冗余或三重冗余設置，將冗余測點信號分配在DCS系統不同的卡件上以避免因一塊卡件損壞就影響機組正常運行。用于保護用的信號盡量放在DCS系統同一控制器中處理，當必須跨控制器時采用硬接點信號，不允許采用通訊點用于保護系統，以增加保護系統的可靠性。DCS系統控制器必須冗余配置。

3、優化熱控保護邏輯

要持續優化熱控保護邏輯，不斷提高系統的穩定性。首先要從熱控系統信號的延時時間、變化速率判別等進行科學的設計，要設置壞值信號剔除功能，以此來發揮其對故障進行診斷的基本功能。為了減少或者避免熱電阻、干擾信號和接線松動而引起的信號波動以及進一步導致的熱控系統故障，可以設計相應的報警邏輯程序，或者切除保護聯鎖信號的壞值。

4、提高熱控系統的抗干擾能力

火電廠的熱控系統工作環境存在大量復雜的干擾，其結果輕則影響測量的準確性和系統工作的穩定性，嚴重時將引起設備故障或控制系統誤發信號造成機組跳閘，因此熱控系統最重要的問題之一就是如何有效地抑制干擾，提高所采集信號的可靠性。正確的接地是抑制干擾、提高 DCS 可靠性的有效辦法之一，本應引起足夠的重視，然而在基建和生產過程中，卻發現大量的熱控保護誤動事件都與接地不正確或未采用屏蔽電纜有一定的關聯。如某電廠機組振動信號柜內及電纜屏蔽層接地連接不規范，在機組整套啟動期間，六大風機因振動信號跳變超過保護動作定值全部跳閘而導致 MFT。隨著近幾年因接地原因導致熱控系統運行異常案例的增多，接地不正確與干擾問題已成為熱控專業的疑難問題之一。

5、提高相關設備的維護水平

做好設備維護工作對保障機組運行的安全性、穩定性有著非常重要的作用。做好日常的設備維護工作可以及時發現設備存在的安全隱患，及時排除，使設備處于良好的工作狀態。加強定期維護工作和試驗，對邏輯組態進行定期備份，定期清理操作員站的磁盤。定期更換鍵盤、鼠標，以避免因鼠標、鍵盤失靈引發機組運行問題。定期清掃設備，這對提高設備性能，延長使用壽命、保障設備穩定運行有著極其重要的作用。設備的維護還包括備件準備的充要與妥善保管，確保備件可靠備用。

6、展開質量評估工作

在火力發電廠，熱控系統的質量可靠性評測工作是十分關鍵的，這項工作是否做好關系到一個企業能否在激烈的市場競爭中占有優勢和提高經濟以及社會效益。我國電力企業已經逐步關注安全評估工作，在運行設備的評估、檢測和監督等方面有了較大的進步，但是這項工作取得的效果卻不甚理想。由于這項評估標準還不夠完善，在實際操作過程中容易脫節，無法真正使用到實踐過程中，使得熱控系統的質量安全評估工作難以取得長足的進步和發展。所以，應該將質量檢驗工作的重點放在建立一套完善的評估報告體系上，一切從實際出發，將提高熱控系統運行的安全可靠性作為一項長遠的發展戰略。將質量評估工作貫穿整個機組的運行過程。本項工作涉及了整個機組運行的方方面面，通過掌握設備運行的多方面內容，將每個環節的質量評估工作落實到位，提高熱控系統的可靠性。

五、結語

影響熱控系統可靠性的因素有很多，熱控元件出現故障和它的設計、安裝存在的缺陷等使得對熱控系統的就地設備可靠性、制訂方案可靠性、傳導路線的可靠性、管理方案的可靠性和操作人員技能等都提出了很高的要求。所以我們更要致力于建立系統硬件完好、優化系統設計和加強管理制度落實，還有人員的操作水平等全方位一體化的監管系統，從而提高熱控系統的穩定性。