提高熱工設備運行可靠性的技術措施

董春雷

（浙能溫州發電有限公司，浙江 溫州 325602）

浙江浙能溫州發電有限公司3-6號機組容量為300 MW，主設備分別為上海汽輪機廠生產的中間再熱凝汽式汽輪機，上海鍋爐廠制造的亞臨界壓力一次再熱控制循環、四角切向燃燒鍋爐，中速磨直吹式制粉系統，燃用具有中等結渣性的煙煤。3，4號機組的控制系統采用Infi90系統，5，6號機組采用Symphony系統。

投產運行以來，發生多起因熱工系統設備原因而導致的機組跳閘，其中火焰檢測 （簡稱火檢）、汽機跳閘保護（ETS）、風機振動、風量信號失準、磨煤機油站控制系統等問題尤為突出，影響機組的安全穩定運行。為此進行了隱患排查與整治，采取了一些有效的改進措施，提高了熱工系統的運行可靠性。

1 火檢系統

1.1 問題分析

由于部分火焰檢測器質量缺陷，運行中時有信號誤發造成制粉系統誤跳閘，甚至導致全爐膛滅火等不安全事件發生。

某日4號機組負荷210 MW，A，B，C 3套制粉系統運行，在加負荷過程中啟動D給煤機，啟動后堵煤，疏通后煤量變化，煤量前饋加至二次風調節，引起風量調節不穩，爐膛負壓波動，爐膛燃燒不穩。而此時各層火檢相繼失去，最后全爐膛失火主燃料跳閘（MFT）。

事后分析認為，事件的直接原因是煤量變化引起燃燒不穩，但主要原因是火焰檢測裝置運行不可靠，誤發無火信號所致。該類火焰檢測器運行以來，一直存在以下問題：

（1）火檢系統工作不穩定，在制粉啟停、火焰飄動較大等情況下，有時會發出自檢故障信號，甚至無火信號，而且自檢故障信號不能由系統自動復歸，只能手動復位，從而埋下了誤發 “全爐膛失火”信號的隱患。

（2）在機組運行過程中，火檢光纖組件不能更換。若出現光纖鏡片積灰、光纖鏡片燒毀、光纖損壞等情況只能等停爐、搭設腳手架后在爐膛內部重新安裝，不僅影響機組的正常監控而且維護不便。

1.2 改進措施

（1）更換該類火焰檢測裝置，從根本上提高裝置運行可靠性，減少誤發信號的概率。

（2）更換2臺火檢冷卻風機，確保滿足冷卻風管末端的一次風壓力要求，消除火焰探頭因冷卻風量不足引起的損壞。

（3）由于內外導管前端都是軟體部分，安裝的時候如未加注意，前端軟體部分彎曲，使火檢光纖透光性變差，出現火檢模擬量閃動的現象。機組檢修時應加強檢查和處理，確保前端軟體部分處于拉直狀態。

（4）加強火檢系統的日常巡查，及時消除火檢缺陷，減少火檢系統強制退出現象。

實施以上措施后，強制火檢信號和誤發無火信號的情況基本消失，火檢系統的運行可靠性得到提高。

2 ETS系統

2.1 問題分析

（1）壓力開關動作值偏移大，開關接頭滲油現象嚴重，需要提高安裝工藝保證嚴密性。

（2）操作器面板按鈕偏大且位置設置不合理，“試驗確認”鍵上方為“試驗退出”按鈕，間隔很小，操作時存在誤碰的可能。退出試驗邏輯設計不完善、IO站和控制器的通訊及IO站模件電源未冗余、部分冗余信號2個點設計在同一DI模件上。

（3）部分ETS系統由繼電器硬接線搭成，無首出記錄或記錄數據不全，不能為機組故障跳閘原因分析查找提供有效的參數。

（4）管理措施不到位，尤其在進行ETS定期試驗時，存在試驗程序不夠嚴謹或措施執行不到位現象。

如某日5號機組進行每月定期的ETS通道試驗，當時負荷293 MW。按操作票操作順序做“通道1”試驗，在進行到試驗項目 “軸向位移GV”時，軸向位移信號“試驗確認”后“通道1”遮斷亮，在按“輸入狀態”時，汽機跳閘，首出遮斷信號是“軸向位移大”。事后檢查ETS系統及相關歷史記錄信號，未發現任何異常。結合ETS試驗過程和跳機時的曲線分析，并經模擬試驗，認為故障原因是試驗時運行人員在按“試驗確認”按鈕（即觸發“軸向位移大”信號）2 s左右后誤碰了“試驗確認”鍵上方的 “試驗退出”按鈕，此時軸位移保護信號尚未恢復，由于“試驗退出”邏輯設計不完善，因而造成了軸向位移保護動作。

2.2 改進措施

（1）操作器面板按鈕改小，對“退出試驗”邏輯增加延時和軸位移信號的閉鎖電路。

（2）更換并增加 RIO（遠程I/O）模件及RIO站的電源模件，使ETS系統的通訊和電源具備冗余功能。

（3）更換ETS壓力開關，改造壓力取樣管路，消除了壓力開關動作值漂移和現場壓力取樣管路泄漏現象。

（4）將由繼電器硬接線搭成的ETS系統改造為冗余的2套可編程控制器（PLC）控制，完善了首出記錄信號。數字電液調節（DEH）系統增加隔膜閥油壓、自動停機遮斷油壓力 （ASL）、自動停機遮斷油先導壓力 （ASP）模擬量參數顯示，將ETS系統的中間電磁閥狀態和ASL油壓低信號引入事件順序記錄系統（SOE）進行記錄，轉速保護改為三取二，以此提高ETS系統故障時的分析能力。

（5）重新制定ETS試驗制度，要求試驗過程需相關專業到場確認，確保試驗過程嚴謹規范。

3 風機振動系統

3.1 問題分析

風機振動保護是發電廠三大風機的重要保護之一，但部分風機振動保護設計不合理，對信號誤發等現象考慮不足，由此造成風機誤跳閘事件頻發，影響了機組的安全經濟運行。

某日5號機組負荷180 MW時，一次風機B在運行中跳閘，機組快速減負荷（RB）動作。檢查CRT振動顯示趨勢，發現振動趨勢正常，但振動HH（高高）開關量已發信。再檢查B一次風機就地二次表箱，發現二次表接線螺絲有受潮生銹現象，導致絕緣下降使振動HH信號誤發而引起B一次風機跳閘。

通過對風機誤跳情況的統計分析，發現引起風機跳閘的主要原因，除了風機振動保護信號設計不合理（均為單點信號保護），容易發生風機誤跳外，安裝、檢修工藝不到位，也是一個因素。

3.2 改進措施

（1）對部分安裝工藝不佳的風機振動系統設備進行了改造和完善。

（2）增加振動探頭，原單點信號保護邏輯增加冗余信號。

（3）改造保護邏輯，將引風機X，Y方向的“高”與“高高”信號相“與”，將一次風機同側2個探頭的振動“高”與“高高”信號相“與”。

4 風量信號

4.1 問題分析

在風量信號測量系統中，由于大量使用了先進智能變送器，使風量測量系統中的變送器故障率大為降低，但仍存在測點積灰的問題，雖有各種防堵取樣裝置，但其防堵功能并不理想，且一旦堵后就難以疏通。

如某日5號機組停機過程中，A，B制粉系統，AB層4支油槍和BC層1，2，3號油槍運行。二次風量突然在13 s內從336 t/h急劇減少到198 t/h，并引起送、引風機擋板波動，調節過程中總風量大幅波動，在第三個波谷處總風量低于25%并超過15 s，引發機組風量低MFT。現場檢查發現二次風量測點積灰，尤其正壓側積灰嚴重，停爐時二次風壓較低，造成部分時段二次風量測點正壓側壓力波動而引發了風量低保護動作。

6號機組給煤機曾頻繁出現因一次風量低引起跳閘，現場檢查發現機組出灰系統工作不正常，使一次風量測點帶灰嚴重，而出灰問題只能在機組檢修時解決。在此之前，因一次風量測點發生積灰未及時疏通而導致一次風量低給煤機跳閘的事件頻發。

4.2 改進措施

風量測量裝置帶灰問題可能長期存在，測點在達到一定的積灰量后會使測量信號失準，由于難以根治，所以只有預先判斷并進行處理才能有效提高其可靠性。根據長期積累的檢修經驗，采用趨勢比對分析法進行預先判斷，并依據判斷結果采取相應措施是一種有效的方法。

（1）相似趨勢比對分析：如針對二次風量信號的分析，6個測點為A，B側各3個，每日先對A側3個測量信號進行趨勢比對分析，對運行趨勢異于其它信號的測點采取相應措施 （如測點吹掃、變送器標定等）；再用相同比對分析法對B側3個測量信號進行排查。然后，將A，B側測量信號進行相互比對，分析不同之處并進行相應處理。

（2）相關趨勢比對分析。如針對磨煤機一次風量信號的分析，將每臺磨煤機相關參數進行趨勢組態，內容包括磨煤機的一次風量、風壓、風溫、調門開度、給煤量，在日常工作時，對相關趨勢進行比對分析，判斷磨煤機一次風量處理是否有異常情況，如一次風量變化與一次風壓反向、風門變化不匹配等，并采取相應措施。

5 磨煤機油站控制系統

5.1 問題分析

磨煤機油站的PLC控制器安裝在磨煤機附近，由于現場環境惡劣，導致磨煤機油站控制系統頻頻出現故障，并引起信號誤發。而且就地PLC控制系統無信息采集功能，給故障分析判斷也帶來困難。

某日4號機組負荷300 MW，D磨煤機跳閘，首出磨煤機油站故障，RB動作。檢查發現D磨煤機油站PLC溫度模件故障，導致溫度保護誤動作。

又如某日6號機組負荷300 MW時，B制粉系統跳閘 （首出為潤滑油系統故障），機組RB動作，負荷至245 MW，就地控制柜PLC電源不能合上。現場檢查發現，進入B磨煤機油站PLC控制的溫度開關的接線絕緣皮破損并連接至外殼，由于油站控制柜中所有信號測點的火線均并聯在PLC控制電源上，從而導致PLC控制電源的火線接地，開關跳閘且不能重合。

5.2 改進措施

針對繁發的故障案例，對磨煤機的油站控制系統進行了改造。

（1）取消就地PLC控制系統，將磨煤機油站各控制信號（包括溫度、油位等）改由分散控制系統（DCS）采集，避免了因就地環境惡劣影響模件的因素。

（2）更換新的電控柜，每臺電控柜包含磨煤機油泵、加熱器、盤熱管加熱帶的就地啟停操作按鈕及狀態反饋信號。

（3）將就地PLC控制器實現的邏輯移至DCS實現。包括：磨煤機潤滑油系統正常信號（作為磨煤機的啟動條件之一）、磨煤機潤滑油系統故障（跳磨條件之一），以及油泵、油箱加熱器、盤熱管加熱帶的啟停邏輯。

（4）在各臺磨煤機油站操作畫面中增加了油箱加熱器、盤熱管加熱帶的操作塊，以及磨煤機潤滑油系統相關熱控信號的報警。

改造后磨煤機潤滑油系統的控制邏輯在DCS中實現，油泵、油箱加熱器、伴熱帶可實現就地操作、CRT遠方操作，不但方便了運行操作監視，也大大降低了磨煤機的誤跳次數。

6 取得的成效

通過對熱工系統問題的分析，制定相應的技術措施進行專項整治后，火檢信號強制現象和誤發無火信號的情況基本消除，ETS系統的熱工安全隱患得到有效控制，風機振動系統誤發信號的情況得到明顯改善，因風量測點問題引發的不安全事件率有效降低，磨煤機油站控制系統改造不僅方便了運行操作監視，而且大大降低了磨煤機的誤跳次數。熱工系統的運行可靠性得到了很大提高，因熱工系統引起的機組跳閘事件逐年減少，2009年全廠降為零次。

改進措施的執行重在到位、貴在堅持。只有重視安全、堅持不懈地提高設備的可靠性，機組才能真正安全運行。

[1]張麗香，王琦.模擬量控制系統[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]DL/T 5175-2003火力發電廠熱工控制系統設計技術規定[S].北京：中國電力出版社，2003.