火電廠儀表自動化安全性

◎陳晨

火電廠儀表自動化安全性

◎陳晨

火力發電廠作為發電系統的重要組成部分，已經實現了工藝設備和工藝生產流程的自動化。自動化設備的使用一定程度上減少了勞動強度，增加了工作效率，保障了人員和生產設備的安全。但是儀表自動化系統自身也存在一定的安全隱患，因此以下我們以煤粉鍋爐火電廠為例對儀表自動化系統安全可靠性進行分析。

火電廠儀表自動化設施安全可靠性分析

儀表自動化設備的防雷和接地安全。儀表自動化系統雷電防護主要采用外部雷電防護和內部雷電防護措施進行綜合防護。外部雷電防護措施，包括現場儀表防雷保護器﹑接閃器﹑引下線﹑接地裝置及控制室屏蔽；內部雷電防護措施有信號線路的防護和供電線路的防護，包括電線電纜的屏蔽，機柜的屏蔽﹑等電位連接﹑合理布線﹑配備雷電電涌防護器（SPD）以及提高儀表系統的抗干擾度等。

儀表自動化系統接地分為室內和室外兩部分。室內接地包括控制室的防雷接地﹑防靜電接地﹑電氣設備的保護接地﹑儀表系統工作接地﹑屏蔽接地﹑電涌防護接地等，應共用接地裝置；室外接地包括現場儀表箱柜﹑儀表電纜槽﹑儀表保護管及36V以上的儀表外殼的保護接地。

儀表自動化設備的防爆安全。由于主廠房的設備處于容易爆炸的煤粉環境中，當粉塵濃度和溫度達到一定值或有火花時，能引起爆炸及火災，因此，鍋爐﹑磨煤系統宜采用安全防爆型儀表和設備。

儀表自動化設備的防火安全。儀表自動化設備引起火災的主要因素有電纜引起的火災和斷路器連接部分發熱﹑閃弧﹑對地短路，引起的火災等。

電纜遇外來火源﹑熱源或電纜短路很容易引起電纜著火，引起電纜著火的主要原因如下：

通過協整檢驗發現，人民幣匯率預期（DNDF）、境內外利差（DLC）與貨物貿易跨境資金流出（DLOHW）存在至少兩個協整關系，人民幣匯率預期（DNDF）、境內外利差（DLC）與證券投資跨境資金流入（DIZQ）之間存在至少兩個協整關系，而人民幣匯率預期（DNDF）、境內外利差（DLC）與剩余八項跨境資金流動指標之間不存在協整關系。

電纜制造時存在缺陷或長期過負荷﹑過熱運行等原因使電纜老化，絕緣強度降低，電纜擊穿短路。

電纜敷設的曲率半徑過小等原因可能使電纜絕緣損壞，而機械損傷﹑潮濕環境或酸﹑堿﹑鹽等腐蝕性介質都有可能使電纜的絕緣強度降低，從而使電纜因絕緣被擊穿而發生短路。

電纜的終端頭和中間接頭是電纜絕緣的薄弱環節，如果接頭盒密封不良，水﹑潮氣進入或灌注的絕緣劑不符合要求，內部留有氣孔，均可使絕緣強度降低，導致絕緣擊穿短路。

敷設在汽輪機油系統附近的電纜，在油系統著火后很有可能被引燃。

輸煤或制粉設備周圍的電纜上，常有煤粉沉積，可能因煤粉自燃而引起電纜著火。

焊接作業時有焊渣落到電纜上，引起電纜著火。

在挖掘施工中，疏于現場管理，野蠻施工等使電纜受到外界損壞，由于電纜絕緣損壞造成短路引燃電纜起火。

避免電纜引起的火災采取的措施：合理布線；采用阻燃電纜；電纜橋架貫穿隔墻﹑樓板的孔洞處，均應實施阻火封堵；電纜橋架每隔100m需做防火封堵；儀表線路敷設應嚴格按爆炸性粉塵環境敷設。

儀表自動化設備電源的安全。機組或主廠房控制系統﹑汽輪機控制系統﹑機組保護回路﹑火焰檢測裝置等的供電電源應有兩路電源供電。其中一路采用不間斷電源，一路采用廠用電，兩路電源宜設自動電源切換裝置，切投時間應確保不影響控制系統的運行，中斷正常電源UPS應能維持30min的用電量。

每組儀表和控制交流動力電源配電箱﹑交流電源盤應各有兩路電源供電，兩路電源分別引自廠用低壓母線的不同段。

控制盤應有兩路電源供電，兩路電源分別引自廠用低壓母線的不同段，控制盤需要直流電源時，應有兩路電源供電，兩路電源均引自電氣兩組獨立的蓄電池組。

控制室自動化設備運行的安全。儀表自動化系統和設備，應選用技術先進﹑質量可靠的設備和元件，并設置獨立于DCS的常規操作手段。

主要控制器應采用冗余配置，重要I/O點應考慮采用非同一板件的冗余裝置。

鍋爐爐膛安全監控系統（FSSS）和汽輪機緊急跳閘系統（ETS）的控制器必須單獨冗余配置，同時FSSS裝置應具有在線自動/手動點火和全部邏輯的試驗功能。

控制系統運行環境要求設置空調設施，房間封閉。做好機房防靜電工作，機房設置防靜電地板或地面，做好防靜電接地工作。

控制柜應可靠接地，箱門和柜體均應與接地體連接。

儀表自動化對鍋爐爐膛安全的保護。鍋爐爐膛安全監控系統（FSSS），是保護爐膛不爆炸的關鍵監控系統，能保證鍋爐燃燒系統中各設備按規定的操作順序和條件安全啟停﹑投切，并能在危急工況下，跳閘相關設備或迅速切斷進入爐膛的全部燃料（包括點火燃料），防止發生爆燃﹑爆炸等破壞性事故的安全保護和順序控制裝置。它的主要內容包括：

總燃料跳閘（MFT），一旦出現危及鍋爐安全的危險工況時，由人工操作或保護信號指令動作快速切斷所有入爐燃料，包括點火器的燃料，它是爐膛安全監控系統主要功能的一部分；燃油跳閘（OFT），由人工操作或保護信號指令動作，快速關閉點火主燃油跳閘閥，切斷進入鍋爐爐膛的燃燒用油；爐膛吹掃，將爐膛和煙道中可能集聚的可燃性混合物清除掉，防止點火時引起的爐膛爆燃；燃燒器各入口自動點火控制；檢漏試驗。

FSSS系統除對鍋爐爐膛安全的自動監控保護外，在控制盤（臺）上還應設置獨立并可直接動作（可經確認或加避免誤動的保護罩）的MFT緊急按鈕，其回路應獨立于FSSS系統的控制器及模件，并由硬接線實現。

儀表自動化對鍋爐汽包安全的保護。鍋爐汽包應至少配置兩臺彼此獨立的就地汽包水位計和兩臺遠傳汽包水位計。水位計的配置應采用兩種以上工作原理共存的配置方式，以保證在任何運行工況下鍋爐汽包水位的正確監視。汽包水位測量系統，應采取正確的保溫﹑伴熱及防凍措施，以保證汽包水位測量系統的正常運行及正確性。

鍋爐汽包水位高﹑低保護應采用獨立測量的二取一的邏輯判斷方式。

鍋爐汽包水位保護在鍋爐啟動前和停爐前應進行實際傳動校檢。

儀表自動化對汽輪發電機安全的保護。利用數字電液式控制系統（DEH）﹑汽輪機緊急跳閘系統（ETS）和汽輪機監視儀表（TSI）等設備對汽輪發電機的運行進行監測﹑控制和保護。

在汽輪機運行的過程中，出現異常時ETS系統能采取必要措施進行處理，并在異常情況繼續發展到危及設備時，能采取斷然措施，停止汽輪機運行。

當機組或主廠房控制系統發生全局性或重大故障時，為確保機組緊急安全停機，在操作臺上應設置停止汽輪機和解列發電機的跳閘按鈕，跳閘按鈕應不通過邏輯直接接至停汽輪機的驅動回路。

維護、修理措施安全可靠性分析

在儀表安裝時要保證維護空間和安全空間，不能安裝在高于離地2米的高空，必要時設置檢修平臺。

（作者單位：中冶京誠（秦皇島）工程技術有限公司）