熱工可靠性評估探討和應(yīng)用

周穎珍

摘 要：本文在總結(jié)近幾年熱工設(shè)備異常案例，不斷總結(jié)經(jīng)驗，結(jié)合生產(chǎn)實際，從技術(shù)管理、軟件優(yōu)化、現(xiàn)場防護等方面探討提高熱工可靠性評估因素，提升熱工專業(yè)管理水平。

關(guān)鍵詞：可靠性；評估；穩(wěn)定運行

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.015

1 前言

目前，火電機組容量越來越大，自動化水平也越來越高，對機組的安全穩(wěn)定運行也提出更高的要求。但近幾年，因熱控方面原因引起機組非停問題成為火電企業(yè)的新的焦點。加強熱工技術(shù)監(jiān)督，研究如何提高熱控設(shè)備可靠性，防止保護誤動。對火力發(fā)電廠熱控系統(tǒng)硬件配置、軟件功能、現(xiàn)場設(shè)備安裝、系統(tǒng)防護、技術(shù)管理等方面進行系統(tǒng)的查評，是發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患及管理漏洞的有效手段；通過對評估發(fā)現(xiàn)問題的研究，優(yōu)化控制策略，提升熱工專業(yè)管理水平，提高熱控系統(tǒng)可靠性。

2 熱工可靠性評估關(guān)鍵因素

目前，無論是老企業(yè)還是新建廠，熱控專業(yè)人才都比較緊缺，在技術(shù)管理上存在很大的差距。在管理上，要按照國家相關(guān)規(guī)定，結(jié)合企業(yè)實際，要建立一套詳實的管理制度，明確工作內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)，在認真分析本企業(yè)發(fā)生問題基礎(chǔ)上，加強同行業(yè)的溝通交流，相互學(xué)習(xí)借鑒一下好的管理經(jīng)驗和新的技術(shù)手段。近幾年不斷跟蹤非停事件原因分析，研究完善控制策略，重點把握關(guān)鍵因素，逐步提升熱工可靠性。

2.1 有關(guān)DCS系統(tǒng)管理措施

（1）制定完善的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、電源、控制單元控制器、操作員站、重要卡件等故障時的應(yīng)急預(yù)案。

（2）堅持定期切換制度，利用停機或檢修機會對DCS系統(tǒng)的DPU、冗余網(wǎng)絡(luò)及交換機等進行切換試驗。

（3）機組檢修時，對卡件、電源、保險等進行全面檢查，確保回路可靠，并根據(jù)使用時間及檢查結(jié)果更換回路保險。

2.2 提高熱工設(shè)備信號可靠性，防止保護誤動與拒動

（1）當(dāng)響應(yīng)速度和可靠性滿足要求時，輔機聯(lián)鎖、保護信號宜采用模擬量變送器替代開關(guān)量變送器。

（2）定期檢查安裝在有振動的汽水管道、煙風(fēng)道及閥體等主設(shè)備本體上的熱控設(shè)備及附件。

（3）對重要的角行程執(zhí)行機構(gòu)拐臂鏈接軸銷、直行程閥桿連接件必須有如背冒螺帽、穿孔開口銷、止退墊片等防松脫措施。

（4）就地重要儀表的取樣閥門、排污閥門，若采用手柄式的球閥，應(yīng)設(shè)置鎖定裝置或采取其它防誤碰措施。

（5）嚴禁采用單一閥門開關(guān)狀態(tài)信號用于保護（聯(lián)鎖）。

（6）重要輔機停止判斷邏輯應(yīng)設(shè)計為：“停止”、“運行”取非以及電流信號小于5A三路信號三取二算法作為“停止”信號；對“運行”判斷原理同上。

（7）每年定期對儀用壓縮空氣質(zhì)量進行檢測，確保空氣質(zhì)量合格。

（8）對于三取二等冗余表決信號，需增加信號不同步報警。

（9）對使用模擬量信號作為聯(lián)鎖保護條件的，在邏輯中應(yīng)充分考慮信號故障對保護可靠性的影響。對溫度信號應(yīng)增加溫度跳變、信號質(zhì)量判斷等判據(jù)。

（10）汽輪機跳閘信號，應(yīng)采用主汽門關(guān)閉信號（或同等汽門關(guān)閉判據(jù)）、汽輪機安全油壓喪失二取一進行判斷。

（11）嚴格執(zhí)行爐膛壓力開關(guān)定期吹掃，對于測點較遠、有U型彎的取壓管路，需檢查管路內(nèi)是否存在結(jié)露情況。

2.3 防止DCS控制系統(tǒng)失靈

（1）DCS網(wǎng)絡(luò)通訊、控制器等負荷率應(yīng)能夠?qū)崟r監(jiān)視，并具備負荷率超限報警功能。

（2）DCS系統(tǒng)的GPS對時功能應(yīng)具備故障報警或發(fā)生故障自動退出功能。

（3）保護系統(tǒng)的輸入信號應(yīng)獨立，禁止使用1個外部接點信號直接并聯(lián)接入多個輸入信號通道。

（4）DCS系統(tǒng)各控制器之間的保護信號傳輸，應(yīng)使用硬接線方式，用于保護的開關(guān)量應(yīng)采用三取二（或同等冗余功能）表決方式。

（5）DCS系統(tǒng)組態(tài)時要注意運算時序、頁掃描周期問題，運算時序的先后和保護動作順序應(yīng)一致。

（6）對于由運行人員設(shè)置的定值回路，應(yīng)設(shè)置上、下限幅。

（7）機組在RB動作后，自動控制系統(tǒng)子回路不應(yīng)因不合理設(shè)置而切為手動方式或自動調(diào)節(jié)功能受限，無法自動調(diào)節(jié)導(dǎo)致參數(shù)失控或調(diào)節(jié)品質(zhì)的下降。

（8）DCS或其它控制系統(tǒng)進行升級完善時，應(yīng)關(guān)注軟件、硬件不同版本間的兼容問題。

2.4 防止熱控測點及控制裝置故障引起控制系統(tǒng)失常

（1）對于現(xiàn)場使用的重要參數(shù)冗余信號，各信號之間偏差大時要進行報警。

（2）備用設(shè)備存在閉鎖啟動條件應(yīng)發(fā)報警。

（3）發(fā)電機定子冷卻水流量低保護，應(yīng)采用發(fā)電機內(nèi)冷水流量三取二做為保護判據(jù)，且三個流量信號取樣及回路應(yīng)滿足“獨立性”要求。

（4）完善控制回路中熱工測點品質(zhì)判斷、壞點切除功能，防止指令、反饋偏差大造成自動調(diào)節(jié)異常。

（5）在汽包水位、除氧器水位等調(diào)節(jié)回路應(yīng)增加參與調(diào)節(jié)測點異常跳變切除自動的邏輯。

（6）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及控制子系統(tǒng)，RB工況下應(yīng)避免出現(xiàn)偏差大切手動及偏差大指令閉鎖。發(fā)生滿足RB觸發(fā)條件的輔機跳閘后，手動方式下，也應(yīng)能觸發(fā)相關(guān)磨煤機跳閘等邏輯。

（7）為防止機組啟動沖轉(zhuǎn)過程中因轉(zhuǎn)速測量異常引起超速，DEH系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計“指令與反饋偏差大”跳閘邏輯。

（8）DEH系統(tǒng)、MCS系統(tǒng)電功率變送器電源應(yīng)分散布置，同時設(shè)置功率變送器信號突變切除功率自動邏輯。

（9）采用液壓調(diào)節(jié)的風(fēng)機動調(diào)，應(yīng)設(shè)置液壓油失去閉鎖動調(diào)指令輸出的功能。

（10）禁止對鍋爐汽包水位平衡容器保溫，避免在汽包壓力突變時造成參比水柱的不穩(wěn)定。

2.5 防止汽輪機閥門行程信號故障影響機組穩(wěn)定運行

（1）汽輪機主汽門和調(diào)節(jié)閥門宜配置冗余雙LVDT。不得使用普通接插件，在安裝調(diào)整時，兩個LVDT的顯示值應(yīng)錯開，在伺服卡中選高值進行閥位控制。

（2）LVDT的連桿定期檢查連接部件，大、小修應(yīng)安排重點檢查。

（3）閥門行程開關(guān)安裝位置要盡量遠離高溫?zé)嵩矗瑧?yīng)增加防護罩或采取其它有效的防護措施

2.6 防止TSI裝置誤動、拒動

（1）汽輪機振動保護宜采用軸的相對振動作為振動保護并優(yōu)化保護邏輯，應(yīng)減小報警信號定值，同時，當(dāng)任一軸承振動達到報警或動作值時，都應(yīng)有明顯的報警信號。

（2）TSI的信號輸入通道，應(yīng)設(shè)置斷線自動退出保護邏輯判斷的功能，完善相關(guān)報警。

（3）TSI系統(tǒng)的信號輸入、輸出通道宜采用分散分布方式。

（4）軸向位移大停機保護采用四路信號串并聯(lián)表決回路的，防止安裝在同一支架的兩個軸向位移信號同時動作跳機。

（5）TSI系統(tǒng)各保護信號電纜應(yīng)采用單獨的屏蔽電纜，各電纜屏蔽必須單獨接地。

（6）機組檢修中，要對探頭與延伸電纜連接部位及其前后的固定螺母進行檢查。延伸電纜接頭應(yīng)通過熱縮管、黃臘管等工藝，做好防水、防油污、防松脫、防接地等措施。

2.7 防止鍋爐爐膛爆炸事故

（1）嚴禁取消給粉機變頻器低電壓保護，原則上以給粉機能夠正常工作為底線，為了防止信號抖動等影響因素，可考慮增加1s延時。

（2）爐膛壓力低保護定值的絕對值應(yīng)與機組由額定負荷瞬間全爐膛滅火導(dǎo)致的爐膛壓降相匹配。

（3）對于四角切圓鍋爐，在設(shè)置單個火檢滅火聯(lián)跳對應(yīng)給粉機保護時可以適當(dāng)增加延時。

（4）燃油總管的安全關(guān)斷閥關(guān)斷時間應(yīng)小于1s，油燃燒器的安全關(guān)斷閥關(guān)斷時間宜小于2s。

（5）正常運行時給粉機電源的上級電源母線宜盡量與電動給水泵等大功率設(shè)備所在母線分段運行。

（6）給粉機電源應(yīng)按照給粉機失去一半能保證鍋爐繼續(xù)運行的原則分接在400V不同工作段上。

（7）給粉機電源回路中采用接觸器進行控制的，應(yīng)有防止瞬間低電壓和電源切換造成接觸器釋放的措施。

2.8 防止鍋爐滅火保護拒動

（1）取消火檢放大器內(nèi)對火焰喪失信號的延時，在保護邏輯中適當(dāng)設(shè)置火焰喪失信號后的延時時間。

（2）嚴禁將火檢探頭參數(shù)設(shè)置在自學(xué)習(xí)狀態(tài)下進行火焰監(jiān)測；火焰設(shè)置增益、頻率、帶寬、檻值等參數(shù)，按照保護定值修改的原則進行管理。

（3）對與燃燒有關(guān)的信號，如二次風(fēng)壓、爐膛負壓、送風(fēng)流量、出口煙壓等，不應(yīng)在變送器內(nèi)加延時。

2.9 有關(guān)熱工設(shè)備電源配置問題

（1）重要系統(tǒng)的熱工控制電源應(yīng)由雙路電源供電，帶有電源切換裝置的，應(yīng)定期進行切換試驗。

（2）AST電磁閥電源應(yīng)按照風(fēng)險分散原則配置。

（3）現(xiàn)場應(yīng)增加ASP油壓遠方監(jiān)視信號。

（4）對于互為備用的直流電源，應(yīng)采用專門的電源切換裝置進行切換。

（5）對于采用“母線制” 方式供電的熱工電源，應(yīng)對電源母線采用環(huán)路連接的方式。

3 熱工典型風(fēng)險分析

3.1 重要冗余信號未分卡件。

參與保護、調(diào)節(jié)、跳閘等重要冗余信號接入一塊測量卡件，若卡件故障有保護誤動或拒動的風(fēng)險，參與調(diào)節(jié)信號會引起調(diào)節(jié)失調(diào)。應(yīng)將參與同一保護、調(diào)節(jié)或跳閘等的信號分散到不同的卡件，同時要滿足DCS系統(tǒng)各控制器之間的保護信號傳輸，使用硬接線方式。

3.2 不同系統(tǒng)間連接的重要信號為單線

不同系統(tǒng)之間連接的重要信號采用單一信號，無冗余。例如DEH未納入CCS情況下，CCS與DEH流量指令只有一路。當(dāng)信號回路發(fā)生故障時，容易產(chǎn)生故障或帶來其他風(fēng)險。應(yīng)增加兩路傳遞信號并采取冗余措施，必要時增加偏差報警。

3.3 重要測點為單點

參與保護和調(diào)節(jié)以及補償重要測點為單點，存在保護和調(diào)節(jié)回路誤動的風(fēng)險中。優(yōu)化方案是：現(xiàn)場增加冗余測點，分別接入不同卡件進行三取二判定。模擬量測點增加質(zhì)量判斷和速率限制。

3.4 冗余測點沒有偏差大或不匹配報警

信號異常運行人員不能及時發(fā)現(xiàn)，易導(dǎo)致保護誤動。優(yōu)化方案： 增加不匹配報警。

3.5 CCS系統(tǒng)三取中算法塊和重要手動設(shè)置模塊沒有設(shè)置高低限值

三取中算法塊未設(shè)置高低限值容易誤選故障點。手動設(shè)置模塊容易出錯。優(yōu)化方案：設(shè)置高低限值。對于由運行人員設(shè)置的定值回路，設(shè)置上、下限幅。

3.6 參與保護的開關(guān)量信號和模擬量取檻值做與運算后觸發(fā)保護

任一信號故障不發(fā)會閉鎖保護觸發(fā)，造成保護拒動。優(yōu)化方案：增加一路測點做三取二判定觸發(fā)保護，并增加不匹配報警。

3.7 爐膛壓力開關(guān)全部布置在爐墻一側(cè)，變送器全部布置在另一側(cè)

不能全面反映爐膛內(nèi)部的壓力情況，存在調(diào)節(jié)不準(zhǔn)和保護誤動拒動的風(fēng)險。優(yōu)化方案：將壓力開關(guān)和變送器兩側(cè)分開布置。

3.8 參與保護、調(diào)節(jié)等冗余測點或于壓力表等共用同一取樣管

同一管路的壓力動作值一樣，雖然邏輯做到了三取二，但無法避免誤動或拒動。優(yōu)化方案：采取獨立布置管路或采取可靠的防誤動措施。

3.9 控制柜照明電源和控制系統(tǒng)共用一路電源或配有其他檢修電源插座

更換照明或燈泡回路接地和使用電源插座時，可能會影響控制系統(tǒng)或造成其他危險。優(yōu)化方案：照明電源獨立配置。

3.10 重要測量儀表排污門、氣源控制門和設(shè)置的硬手操（主要是現(xiàn)場控制柜）無防誤動措施

一旦被誤碰及誤開，會造成誤動。優(yōu)化方案：對類似閥門現(xiàn)場增設(shè)警示標(biāo)志或增加防誤碰硬隔離措施。

3.11 熱控設(shè)備采用兩路電源供電并帶自動切換裝置，任一路失電無報警

若失去一路電源不能及時提醒運行人員，導(dǎo)致缺陷得不到及時處理。優(yōu)化方案：增加電源失電報警。

3.12 給水泵全停MFT保護取信

給水泵全停MFT保護使用的電泵停止信號，未體現(xiàn)電泵工作電源，見原信號邏輯，帶來的危害是：給水泵全停時MFT保護有可能拒動。優(yōu)化方案是電泵跳閘信號判斷邏輯需要增加電泵電源方式選擇信號條件，見修改后的信號邏輯。

4 結(jié)束語

隱患是動態(tài)的，查找隱患，需要精湛的業(yè)務(wù)技能和高度的責(zé)任心。熱工設(shè)備雖小，但點多面廣，任一疏忽都會引起一定的后果。我們在工作中，要不斷查隱患，整改隱患，將隱患排查和設(shè)備評估作為一項定期工作，方可真正提高熱工設(shè)備可靠性。通過近幾年，不斷的摸索實踐，熱工可靠性越來越高，曾連續(xù)兩年未因熱工原因發(fā)生非停事件。

參考文獻：

[1]《熱工可靠性評估細則》[S].