熱工保護的可靠性分析

周雙雙

摘 要：針對可門電廠近年來熱工保護系統的運行情況及提高其可靠性的幾個舉措，文章從保護信號可靠性、保護邏輯可靠性、保護動作可靠性、后備監控可靠性等幾個方面對熱控保護的可靠性進行了分析和探討。

關鍵詞：熱工保護；可靠性；問題分析；對策

中圖分類號：TM621.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）23-0060-02

隨著機組自動化水平的提高，熱工自動化設備尤其是熱工保護設備的可靠性直接決定著機組運行的安全可靠性。保障熱工保護系統可靠運行，消除熱控設備缺陷隱患，恢復設備系統性能，完善保護系統功能，保證熱控保護正確動作率100%，防止熱工保護拒動和誤動成為熱控專業維護和檢修的重點。本文主要結合可門電廠4×600 MW機組（一期兩臺2×600 MW超臨界機組在2006年8月與11月實現了雙投，二期兩臺2×600 MW超臨界機組在2008年8月與11月實現了雙投）的熱工保護系統的運行情況及近年來提高其可靠性的幾個舉措，從保護信號可靠性、保護邏輯可靠性、保護動作可靠性、后備監控可靠性四個方面對熱工保護可靠性進行了分析和探討。

1 保護信號的可靠性

保護信號是保護回路的源頭，其可靠性尤為重要。保護信號可靠性主要取決于就地設備、傳送信號兩大方面可靠與否。就地設備的可靠性則關鍵在于取源管路的合理性和獨立性、產品質量、安裝規范、設備標識準確清晰、電源配置合理性、運行環境、維護管理、防護措施等。傳送信號的可靠性則應至少警惕電纜共用、卡件共用、屏蔽線共用或不規范三方面。

可門電廠某機組改造前ETS系統潤滑油、真空試驗塊（共用管路）如圖1所示。改造前潤滑油壓低、凝汽器真空低危急遮斷試驗塊各用一個取壓口（即四個壓力開關實際使用同一管路取壓），如果管路出現問題，易導致主機保護動作，安全風險大，不可靠。圖1是實驗塊內部流程圖，如果試驗塊前管路泄壓，試驗塊左側壓力開關63-1/LBO 63-3/LBO與右側壓力開關63-2/LBO 63-4/LBO同時動作即導致跳機。

為此我們更換三個試驗塊（潤滑油壓低試驗塊1塊，凝汽器真空低試驗塊2塊），以提高保護信號源頭的可靠性。以潤滑油壓低試驗塊為例，改進后的實驗模塊內部流程圖，如圖2所示。左右兩側兩組壓力開關使用各自的取壓管，如果其中一路取壓管路泄壓，比如左側壓力開關（63-1/LBO、63-3/LBO）泄壓動作，不會導致跳機。

2 保護邏輯的可靠性

邏輯是保護回路中的大腦部分，其安全隱患往往比較隱蔽，應引起高度重視。為可靠保護邏輯可靠性，建議從單點保護、速率質量判斷、模擬量和開關量選用、保護動作延時時間合理性等方面完善。

其中，關于模擬量和開關量選用方面爭議比較大，模擬量和開關量各具不同優缺點。以爐膛負壓為例，模擬量信號容易發現管路堵塞、信號中斷等缺陷，但卻必須克服干擾可能引起的誤動，而開關量信號雖然避免了干擾誤動，但其開關定值漂移、管路堵塞甚至信號中斷等缺陷卻難以在運行中被發現，同樣存在誤動或拒動風險。另外，目前很多機組發電機斷水保護邏輯形成為“差壓低信號三取二”與“冷卻水流量低”，此方式存在單個流量變送器故障，保護失效。建議將“三個差壓低信號與流量低”四信號四取二，或建議增加一流量變送器，“差壓低三取二”與“流量低二取一”的出口作為保護，既避免了單點保護，又有效提高了其保護的可靠性。

3 保護動作的可靠性

保護動作回路是保護回路的最后一個環節，也是最關鍵的一個環節。保護動作可靠性可從輸出繼電器及其控制電源可靠性、動作信號長脈沖或短脈沖選擇、重要保護需有獨立于DCS的硬回路跳閘三方面重點考慮。

可門電廠某機組改造前小機METS主輔PLC的電源工作原理圖如圖3所示，其通過繼電器實現雙電源冗余切換。其中0J繼電器為雙電源切換繼電器，7，8為線圈接線，（3，5）、（4，6）為常開節點，（1，5）、（2，6）為常閉接點。電源1接在線圈7，8及常開觸點3，4，電源2接在常閉觸點1，2。當L1工作時，觸點（3，5）、（4，6）動作閉合，（5，6）輸出電壓為L1；當L1失去時，（1，5）、（2，6）閉合，（5，6）輸出電壓為L2。該接線方式存在的問題為：當繼電器的總輸出口（即（5，6））存在問題時，可能導致即使雙電源切換正常，也會出現失電現象，因此必須進行改造。

改造后的小機METS主輔PLC的電源工作原理圖如圖4所示，其通過繼電器0J1和0J2實現雙電源冗余切換。當L1工作時，觸點（3，5）、（4，6）動作閉合，0J1的（5，6）輸出電壓Ll供主PLC電源PX-A1，0J2的（5，6）輸出電壓Ll供輔PLC電源PX-B1，有效解決了單個繼電器的總輸出口（即一個（5，6））存在問題時，可能導致即使雙電源切換正常也會出現METS主輔PLC失電的重大隱患。

4 后備監控的可靠性

4.1 后備監視設備的可靠性

隨著機組自動化程度的提高等原因，目前后備監監視方面存在如下問題（以可門電廠為例，但本人認為以下問題是新機組可能存在的共性問題），提高后備監視設備可靠性應著重在于解決以下問題。

后備監視參數設備較少。僅有爐膛火焰電視后備監視，而主蒸汽溫度、主蒸汽壓力等重要信號，主控無獨立于DCS系統的后備監視信號（目前LED大屏信號取自DCS）。

汽輪機主機及輔機振動等重要信號無后備監視（TDM信號取自TSI，TSI一旦故障，DCS和TDM就無法監控）。

采用DCS集中控制后，就地表計大量減少，如主蒸汽溫度（已無就地監視）、主蒸汽壓力、爐膛負壓（已無就地監視）。

硬光字牌信號較少，且部分取于DCS系統不可靠。

本機電源失去報警未送到其他機組或獨立監視。

4.2 后備控制設備的可靠性

后備控制設備可靠性應重點考慮后備控制設備電源可靠性和后備控制回路的合理性。

可門電廠某機組改造前FSSS系統手動MFT信號硬手操回路為兩路按鈕信號并聯后送MFT繼電器柜，存在誤動風險。改造將手動停爐按鈕四個開關信號用獨立的電纜接入FSSS硬保護回路，實現“四取二”真正的全程冗余配置。但是，其MFT硬回路繼電器為脈沖保持式（繼電器為機械保持，非常帶電吸合），即目前雖然有FSSS控制器失電保護動作，但如果硬回路電源失去，硬MFT動作回路即失效。該問題也值得探討。

5 結 語

實踐證明，通過從保護信號可靠性、保護邏輯可靠性、保護動作可靠性、后備監控可靠性四大方面多角度多舉措優化和改造，可門電廠的熱工保護可靠性有效、明顯的提高，為機組安全、穩定、經濟運行提供了強有力的保障。

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