300 MW機組熱工系統故障研究和優化

程聲櫻

摘 要：在機組運行過程中，熱工保護系統中的單點信號源、共用模件、共用采樣點等裝置很容易出現通道阻塞、電壓電源冗余、電磁干擾等故障，影響機組正常運行，給安全生產帶來隱患。因此，需要對機組的熱工保護系統進行故障診斷和優化。通過對大量案例進行分析，總結故障原因，做出合理的優化方案，可以減少熱工系統故障，進而達到優化熱工系統故障診斷機制和提高系統可靠性的目的。

關鍵詞：300 MW機組；熱工系統；故障診斷；故障優化

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0026-02

1 機組熱工系統典型故障研究和優化

1.1 共用采樣點故障研究和優化

在機組熱工系統設備的制造與設計之初，機組熱工系統保護信號線的采樣點往往處于共用狀態，使該采樣點成為機組熱工系統正常運行時的故障易發處。例如，當2號機組超負荷運行時，相應的給水泵會中斷工作，水泵汽輪機跳閘，初次診斷信號為“排氣壓力高”。通過查詢以往故障記錄變化曲線，可知有4個真空壓力開關（這些真空壓力開關都在相同取樣點連接）均觸發。但經檢查發現，這4個真空低開關均處于正常工作狀態，檢查結果正常，并且開關接頭、二次門和取樣點管道也都無漏點。通過以上檢查可以排除是壓力開關和連接的問題，這就需要進一步的檢查。最后發現在其中的壓力開關共用的取樣點部位一次門門芯遺落，導致排氣壓力開關出現誤判，間接觸發真空低開關跳閘執行保護動作。

通過上述故障診斷分析可以看出，對系統設備的共用采樣點進行公測是非常有必要的。檢修機組時，對類似的問題進行整改，改造所有使用一次門的共用采樣點，把保護連鎖測點改為單獨取樣，避免日后再發生此類事件。

1.2 電壓電源冗余故障研究和優化

分布式控制系統電源DCS（Distributed Control System）通常采用1﹕1的冗余方式供電，另一端由電廠的保安電源供電，任何一端電源產生故障都不會影響控制單元內部模塊和現場模塊的正常工作。但在實際工作中，主系統與子系統之間控制單元內的電源系統仍然會出現電源模塊故障、連接處接觸不良、后備UPS電源失效等情況。例如：當實際公用系統服務電源突然斷開，導致300 MW機組在工作時，灰、渣、水的控制系統在主控制室內失去監控和操作能力，輔助的網絡系統也會隨之癱瘓。經檢查發現，系統幾路電源電壓偏差過大，冗余裝置內部電阻過小，不能實現冗余。

了解故障產生的原因后，就要對系統電源進行改造，使冗余的電源電壓恢復正常。另外，也可通過MFT繼電器柜對電源兩路進行耦合。正極電路使用二極管耦合，負極電路直接通過端子排連接，同時也進行耦合處理。通過多次對電源進行全面排查，發現存在諸如電源供電、電源冗余切換過長時間，電源冗余不完全等故障，根據以往的經驗和對現有故障的分析，改造故障電源，提高供電系統的可靠性。

1.3 機組系統接地故障研究和優化

將300 MW機組熱工系統和設備接地，是用來保障工作人員安全、消除外接干擾、保證系統設備正常工作的必要措施。根據控制系統的布置方式，對機組采用不同的接地方式。但是由于接地方式本身存在問題或其他原因，未能有效接地時，機組熱工系統工作出現異常。例如：300 MW機組在前期投產時，系統中的部分機組電氣設備的電纜屏蔽信號線是多點接地的，還有部分屏蔽線沒有接地，這樣機組會產生異常工作現象。經過整改，將機組熱工系統與設備的控制信號電纜改造成單點接地，這樣可以有效減少因兩點或多點接地造成的差模干擾現象，進而屏蔽現場信號的干擾，提高300 MW機組熱工系統的穩定性與準確性。

1.4 機組熱工系統單電信號故障研究和優化

機組熱工系統單點保護指由單個輸入信號所觸發的熱工保護回路。熱工單點保護系統會產生一些故障，其中信號故障將會導致機組跳閘。另外，單點信號會引發熱工保護系統誤動或停機，出現溫度傳感器件、溫度測量元件故障，震動探頭發生異常現象，位置開關故障，壓力開關故障和檢修維護不當等。

此組300 MW機組熱工系統在工作初期，工作人員對其熱工單點保護信號進行梳理，將報警后及時經工作人員操作、處理、保證安全這一系列措施改為報警信號。比如設置磨煤機前后軸承溫度單點保護大于95 ℃時，磨煤機開關跳閘，將此信號改為報警信號。

針對保護連鎖系統的模擬信號，設定合理的變化速率保護、延遲時間、縮小量程等故障診斷功能，并設定保護連鎖信號的壞質量剔除功能和報警邏輯功能，降低因接線不牢、信號干擾、設備故障等引起的信號突變。

2 提高300 MW機組熱工系統可靠性的措施

現階段，300 MW機組熱工系統仍然會發生誤動、拒動的情況。結合以往發生的故障和所采取的措施，提出以下幾種提高機組熱工系統可靠性的方式：①對重要的輔助系統，要特別注意系統的單點保護、單點采樣、單一電源等，避免出現問題。在開始設定技術協議時，就要提出相應的要求，并在技術協議中及時落實。②現場總線系統的電纜和系統設備的連接電纜很容易松動或斷開。在這些地方，機組工作時容易產生故障，建議通過電動門分體進行安裝，有效減少故障的出現。③避免使用單點保護。機組建設初期，在對機組進行邏輯設計和運行檢修時，應及時采用容錯邏輯方法，對容易出現故障的設備從控制邏輯上進行優化。④在控制系統內部，電源電壓應該使用冗余匹配，UPS和DCS電源冗余切換時間小于5 ms。對于提供硬接線的回路電源繼電器，切換時間不大于60 ms。利用聲光報警及時控制室內電源故障。

3 結束語

機組熱工系統故障研究和優化涉及機組調試、生產、維護、檢修、改造等相關方面。在不斷發現故障、總結故障、優化系統等過程中，做好相關設備的安全隱患排查工作，并及時進行整改，有效提高300 MW機組熱工系統控制的可靠性。

參考文獻

[1]王寶民.秦電300 MW汽輪機組熱力系統優化研究[D].保定：華北電力大學，2011.

[2]朱北恒.火電廠熱控系統的容錯設計[J].浙江電力，2007，26（5）：1-5.

〔編輯：劉曉芳〕