熱電廠熱工控制系統在線安全評價指標體系的確定

楊建明

（寧夏電投銀川熱電有限公司 寧夏 銀川 750021）

0 引言

現代安全管理理論認為，生產事故的發生雖然有其突發性和偶然性，但事故是可以預測、預防和控制的。 因此，研究熱電廠綜合安全評價方法，建立一套熱電廠熱工控制系統在線安全評價體系可以對控制系統發生的事故預防和控制具有重大的意義。通過控制系統的在線安全評價，可及時動態地掌握控制系統的狀態，發現危險隱患，并給出預防控制策略，提高了機組熱工控制系統的整體安全水平。

1 數據采集系統

傳感器是數據采集系統中的重要組成部分，盡管在允許的條件下盡量選用性能良好、可靠性高的儀表。然而，這些部件往往工作在較惡劣的環境下，如熱電偶和熱電阻經常工作在具有腐蝕和流體沖刷的環境中，因而發生故障的概率是很高的。 它們的故障成為影響控制系統安全性主要原因，也是控制系統維修的主要對象。

傳感器的常見故障有：

（1）傳感器斷線：傳感器處于斷開的狀態；

（2）傳感器恒偏差：傳感器的輸出信號和實測值存在較大偏差；

（3）傳感器的增益變化：傳感器的輸出增益衰減或增大；

（4）傳感器卡死：傳感器的輸出不隨被測量值的變化而變化，保持一個恒定的輸出值；

（5）傳感器脈沖性故障：傳感器的輸出突然出現很短時間的突變后又恢復正常。

2 機網協調

機網協調問題關系到電網運行與熱電廠涉網運行設備的配合，主要包括AGC 和一次調頻，其中一次調頻可快速響應電網功率的突變，從而使電網維持在一個較高的頻率水平，主要是由發電機組調速系統的靜態特性來實現的，AGC 則是在單元機組協調控制系統基礎上實現的。

3 FSSS

FSSS 是現代大型熱電機組必須具備的一種監控系統， 它能在鍋爐正常工作和啟停等各種運行方式下，連續地密切監視燃燒系統的大量參數與狀態，不斷的進行邏輯判斷和運算，必要時發出動作指令，通過種種連鎖裝置，使燃燒設備中的有關部件嚴格按照既定的程序完成必要的操作或處理為隨行事故，以保證鍋爐燃燒系統的安全。FSSS 系統分為燃燒器控制系統BCS 和燃料安全系統FSS。BCS 系統的功能是對鍋爐燃燒系統設備進行監視和順序控制，保證點火器、油槍、和磨煤機系統的安全啟動、停止和運行。

4 順序控制系統

順序控制系統是熱工控制系統的重要組成部分， 主要用于鍋爐、汽輪機、發電機及其輔機的啟動和停止操作和局部工藝系統的運行操作。

5 數字電液控制與保護

DEH 系統運行可靠性是機組安全經濟運行的保證，DEH 控制系統運行中經常會出現故障，DEH 系統存在的問題也是熱電廠在熱工控制系統安全上面臨的主要問題之一。

5.1 調速汽門重疊度不滿足要求

調速汽門重疊度設置不合理或隨著機組運行時間延長，調速汽門重疊度變化引起信號異常。

5.2 DEH 組態丟失

某機組曾在準備沖轉時， 運行人員發現在上OIS 無法輸入目標值，檢查發現組態程序丟失30 頁，重裝組態后故障排除。 查閱歷史記錄發現組態程序丟失的原因是之前UPS 電源和保安段電源互切造成。

5.3 VCC 卡故障

VCC 卡故障，一種情況是VCC 卡功放故障，A、P 值正常，飽和電壓、指令使出不能改變，造成閥門全開；另一種情況是VCC 卡芯片故障，閥位指令不能隨著反饋信號變化，反應不出就地的實際開度，導致閥門接到指令輸出一直動作，造成閥門全開或全關。 還可能出現的故障有：與BC 板通信中斷，VCC 板停止運行、LTDT 調整電路異常、綜合放大回路異常等。

5.4 伺服閥故障

當某個伺服閥故障后， 輕則對應得調門將不能正常響應DEH 的輸出指令，從而引起調速系統工作擺動，重則可能造成閥門全開或全關，導致機組停機或不能正常啟動。引起的原因有油質不合格，有渣滓等沉淀物存在，造成伺服閥機械部分卡澀堵塞所致；使用環境惡劣，如某電廠的伺服閥工作所處的環境高于80℃， 伺服閥長期在高溫下工作，對力矩電機的工作特性產生嚴重影響，加速了伺服閥的磨損。

6 模擬量控制系統

模擬量控制系統包括協調控制系統，燃燒控制系統，磨煤機一次風量和出口風粉溫度控制系統，爐膛壓力控制系統，燃燒器二次風流量控制系統，給水控制系統，主汽溫度和再熱汽溫度控制系統，主機潤滑油溫、發電機氫溫、汽輪機軸封、高低加水位、除氧器水位、凝汽器水位控制系統。

機爐協調控制系統是火電機組自動控制系統的主要組成部分其安全性具有極端重要的意義。該系統的故障將導致機組自動退出機緊急停機控制品質下降等事故。所以對于單元機組協調控制系進行安全性評價研究具有十分重要的意義。

執行器作為控制系統的最終實現部分，有著重要的作用，但執行器是過程控制中較薄弱的環節，其故障是控制系統中常見故障之一。

執行器的常見故障有：

（1）反饋與指令間偏差過大；

（2）執行器輸出出現突變型或緩變型偏差；

（3）增益逐漸衰減；

（4）執行器振蕩；

（5）執行器卡死故障等降。

7 DCS

DCS 以其高度的可靠性、強大的功能、靈活的配置在電廠熱控系統中獲得了廣泛的應用，但在使用中也不可避免地會出現影響安全與可靠性的故障。

7.1 主控制器故障

由于重要系統的主控制器冗余配置，大大減少了主控制器“異常”引發機組跳閘的次數。 主控制器“異常”多數為軟件故障，通過復位或初始化能恢復正常工作。 引起機組跳閘的少數故障，多發生在雙機切換不成功時。

7.2 通信阻塞

有臺機組負荷300MW 時，運行人員發現煤量突減，汽機調門速關且CRT 上所有火檢、油槍、燃油系統均無信號顯示。 熱工人員檢查發現機組EHF 系統一柜內的I/0 BUS 接口模件ZT 報警燈紅閃，操作員站與EHF 系統失去藕合，當試著從工作站禍合機進入OS250PC 軟件包調用EHF 系統時，提示不能訪問該系統。 通過分析判斷，故障原因最大的可能是在3 層CPU 切換時， 系統處理信息過多造成中央CPU 與近程總線之間的通信阻塞引起。 經在線處理，通過分別按3 層中央柜內同步模件的SYNC 鍵， 對3 層CPU 進行軟件復位后系統恢復正常。

7.3 電源系統故障

DCS 的電源系統，雖然都采用了1：1 冗余方式，但在實際運行中，子系統及過程控制單元柜內電源系統出現不少故障。 如電源模件故障、UPS 功能失效、電源開關故障等。

8 結束語

總之，熱工控制系統是熱電廠核心設備的重要組成部分，其安全運行與否直接關系到整個單元機組的安全運行過程，對其進行在線安全評價意義重大。同時熱工控制系統在線安全評價也是整個熱電廠在線安全評價的重要組成部分和研究內容。

［1］李沖,楊宗霄,宋磊.火電廠綜合安全評價模型的構建與應用[J].計算機工程與應用,2010,46(2):230-233.

［2］孫奎明,時海剛.熱工自動化[M].北京:中國電力出版社,2009:144-403.

［3］劉武林,張建玲.熱工自動控制系統故障診斷裝置的研究[J].中國電力,2003,36(10):69-73.