鍋爐主保護系統隱患排查與治理

徐海斌

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.052

摘 要：鍋爐爐膛安全監控系統設計可靠與否直接關系到電站鍋爐的安全運行，如果設計存在隱患，輕則造成鍋爐滅火及機組停機，嚴重情況則會造成重大設備損壞例如鍋爐爆炸等。該文重點介紹了進行鍋爐主保護系統隱患排查的依據與方法，并指出了秦電公司對排查出隱患的治理方案。

關鍵詞：保護 隱患 排查 治理 冗余 失效

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（a）-0052-02

鍋爐爐膛安全監控系統設計可靠與否直接關系到電站鍋爐的安全運行，如果設計存在隱患，輕則造成鍋爐滅火及機組停機，嚴重情況則會造成重大設備損壞。例如，鍋爐爆炸等。因此對鍋爐主保護系統進行隱患排查，一直是各項檢查工作的重點要求，尤其是在國家能源局下發的《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中有非常詳細的具體要求，各發電單位必須照此嚴格執行。

1 如何進行鍋爐主保護系統的隱患排查

1.1 鍋爐主保護系統隱患排查的依據

要保證我們發電工作的可靠，就必須按照電力系統相關規范、規程開展我們的各項工作，鍋爐主保護系統的排查同樣如此。進行鍋爐主保護系統的隱患排查，主要參照以下幾個規程規范進行：（1）DL/T 261-2012火力發電廠熱工自動化系統可靠性評估導則；（2）DL/T 1091-2008火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統設計規程；（3）DL/T 5428-2009 火力發電廠熱工保護系統設計技術規定；（4）國家能源局下發的《防止電力生產事故的二十五項重點要求》。基本上這4個規程規范涵蓋了關于鍋爐主保護系統設計、安裝、維護等各方面的要求。

1.2 鍋爐主保護系統隱患排查的方法

進行鍋爐主保護系統的隱患排查不能只排查某一部分，是要排查系統鍋爐主保護系統的全過程，所以要將鍋爐主保護系統分成以下幾個部分進行排查：（1）測量系統；（2）控制系統。每一個系統又可以按照系統的構成及特性進行細化，結合現場實際，參照上述介紹的規范規程進行細致研究。

1.2.1 測量系統的排查

測量系統的排查分為設備選型及設備的安裝。主保護系統所用設備必須為在該行業口碑最好的成熟設備，要滿足現場使用環境、熱力系統性能、保護安全性的要求。對于高溫環境的設備，則必須選用耐高溫的設備；安裝在環境灰塵較大的設備則必須保證防護等級合格；測量環境介質沖涮較大的設備則必須選用耐磨材質等。主保護設備選用的設備性能不僅要滿足正常熱力系統運行的需要，還應滿足極端工況或者人為誤操作情況下的需要，在極限工作情況下不造成儀器儀表損傷和性能降低。主保護測量設備的性能指標要滿足鍋爐主保護的準確性、安全性的要求，它的精度、靈敏度、重復性、死區、響應特性、穩定性都應滿足要求。例如，爐膛壓力保護用壓力開關應選用單刀雙擲的開關，而不能選用回差較大的雙刀雙擲的開關。燃油母管閥要求快速關閉時間應當小于1 s，這就需要從氣缸到氣源管路、電磁閥通徑等統一考慮。設備的安裝分為取源部件的安裝及檢出元件的安裝，也就是測量設備要規范地安裝在合理的取樣位置處，才能保證測量出的信號準確、可靠性高。例如，按照規程要求，爐膛壓力取源部件應當設置在燃燒室火焰中心的上部，取源部件要有防堵及吹掃設施。汽包水位平衡容器上部不應保溫，靜水柱部分不應保溫，一次門應當水平安裝，汽側取樣管向上向汽包傾斜，而水側則相反。敷設取樣管路時不能有U型彎。坡度與管徑應根據信號的重要性、凝結的可能性確定，坡度一般地應大于1∶100等。

1.2.2 控制系統的排查

控制系統的排查包括IO部分、邏輯部分及電源部分。所有重要的主輔機都應采取三取二的邏輯判斷方式，保護信號應遵循從取樣點到輸入模件全程相對獨立的原則，如，因系統原因測點數量不夠，應有防保護誤動的措施。作為鍋爐主保護系統的IO，要保證可靠性，采用冗余方式是最通用的做法。但不只是冗余即可以實現安全性，必須在冗余方式的基礎上做到獨立性，才能避免共同失效的情況出現。例如，爐膛壓力保護，無論是取樣部位、測量管路、電纜、DCS的DI通道均要在冗余的基礎上做到獨立性，否則任何一個環節存在關聯，均可能導致保護誤動或拒動。邏輯部分的排查則要充分考慮邏輯的合理性、全面性、時序性。不能只考慮正常時保護如何判斷與動作，還應分析熱工設備故障、熱力系統異常、人員誤操作情況下，保護邏輯如何盡早報警，如何盡快動作。要考慮可能導致保護誤動、保護拒動的各種情況，只有把可能出現的保護設備問題、人員操作問題、熱力設備跳閘均考慮到，才能保證設計的保護邏輯全面。分析邏輯一定要在正方向分析邏輯基礎上，還要學會反向分析。電源系統的排查必須是隱患排查的首要排查內容，因為電源系統存在問題，必定會導致保護整體失效，出現嚴重后果。鍋爐主保護系統涉及的電源主要包括控制器部分、硬跳閘板、火檢等。確保電源系統可靠最常用的設計是需要雙路切換電源，并且在切換的過程中必須做到無擾。要分析驗證一路電源故障是否能夠及時發出報警，切換時間是否保證系統正常，備用一路能否維持系統在最大負荷下運行。要考慮電源是否存在開路、短路的危險，是否存在人員誤操作的可能，單一回路短路及開關是否會波及全部回路，開關與保險容量、上下級開關容量是否匹配等。

2 如何治理排查出的隱患

如何治理鍋爐主保護系統排查出的隱患，是整個排查流程的關鍵環節，要在依據相關規程規范的基礎上，結合該公司實際情況制定治理方案。只要查出隱患，就應立即制定方案，如暫時不具備制定完整方案的條件，但可采取措施能夠提高鍋爐主保護可靠性，也應當立即實施。下面介紹秦電公司治理鍋爐主保護隱患的一些方案。

2.1 測量系統排查出隱患的治理

2.1.1 設備安裝隱患的治理

一期原煙氣壓力高保護為2012年新增保護。為了確認改造狀況，在運行一個月后進行了定檢工作，檢查發現管路內積水很多。經過分析造成積水存在兩個原因：第一是壓力開關接頭密封面沒有水封線，墊片采用為鋼制墊，導致密封不牢。后將接頭更換為帶水封線接頭，并更換墊片為退火銅墊片。第二是取樣筒及測量管路沒有保溫，導致煙氣處于流通狀態，煙氣冷凝導致管路積水。解決上面兩個問題后管路積水已基本消除。原#2爐爐膛負壓測量管路在冬季時出現管路堵塞，導致爐壓自動調節系統誤調節，盲目開大引風機入口擋板，造成爐壓保護動作。分析管路堵塞原因也是因為取樣系統沒有進行保溫。現在所有爐壓及煙氣測點取樣均進行了保溫處理。#3爐汽包水位測點在起爐點火時經常出現水位有偏差，后檢查發現測量管路沒有完全按照規范要求的坡度進行安裝，中間有U型彎存在，導致管路存在集氣現象。處理方案就是將此部分U型彎取消，同時在鍋爐水壓試驗結束消壓至1 MPa時進行充分排污，這種問題已經得到解決。

2.1.2 設備選型排查隱患的治理

二期爐壓開關原為SOR開關，在使用中發現存在以下現象：冬季檢修期間實驗室校驗合格，但安裝至現場后，在爐壓保護進行實傳時，開關動作與定值不符。經過對比發現，此類開關無法在低溫下使用，后全部更換為DWYER開關。

2.2 控制系統排查出隱患的治理

2.2.1 IO未冗余獨立隱患的治理

二期鍋爐探頭冷卻風壓MFT保護分為兩種情況：兩臺探頭冷卻風機停運（二取二）及探頭冷卻風壓低（三取二），在隱患排查中發現上述設計雖然好像實現了冗余，但并未做到獨立。兩個風機運行信號輸入同一塊板卡，如板卡故障，則MFT保護就可能會誤動；而3個壓力測點共用兩個取樣表管，則一個管路泄漏會導致保護誤動。通過重新進行板卡分配、增加取樣點的方式進行了改進，消除了隱患。同樣#2爐主保護系統有很多重要IO也存在有冗余未獨立的情況，例如，磨煤機運行、空予器運行、一次風機停運信號在同一卡件輸入，也進行了IO重新優化分配。#2爐爐壓測點共15個，分別位于爐膛兩側，只設計兩個取樣器，如一個取樣器堵塞，則必然導致保護動作異常。通過在水冷壁增加取樣點，保證每側有3個取樣點，同時對測點進行重新布置，同類型點不允許位于一個取樣器上，每個測點取樣管獨立設計，實現了真正冗余。

2.2.2 保護邏輯隱患的治理

按照規程要求，為防止鍋爐爐膛爆燃，需要在點火前進行充分的吹掃，以清除爐膛及尾部煙道內積聚的可燃物。如果吹掃條件設計不合理，則可能導致吹掃無法進行，延遲鍋爐點火。或者吹掃流于形式，沒有達到目的。秦電公司一期兩臺機組原并沒有設計燃油泄漏試驗，這樣當存在母管閥或油角閥泄漏時，必然會有燃油泄漏到爐膛內，而這是吹掃300 s無法起作用的。秦電公司依據火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統技術規程內推薦的試驗步驟，進行了設計并優化試驗定值，現已經保證正常投入。原設計鍋爐吹掃條件中包括磨煤機均停運信號，但磨煤機停運信號在磨煤機停電后無法發出，這樣當磨大修時該信號無法發出，吹掃條件就無法具備，鍋爐無法進行吹掃，從而延遲點火。將磨煤機停運信號改為磨運行信號取非，解決了上述隱患。汽輪機跳閘聯跳鍋爐保護設計為汽機主汽門關閉脈沖跳閘鍋爐，但在實際跳閘中如出現主汽門卡澀，就會導致汽機跳閘無法發出，從而機跳爐無法實現。經過研究增加了邏輯設計，增加一路汽機已跳閘信號，它直接取自三取二打閘油壓信號或DEH系統“汽輪機已脫扣”信號，保證了保護的可靠。

3 結語

鍋爐主保護系統的隱患排查必須要堅持不懈，注意日常積累。隨著對設備認知情況的變化，甚至隨著現場設備周圍環境的變換，隱患都會隨之產生。作為熱控技術人員要充分借鑒新上馬機組的設計，因為新建設的機組必然有新設計、新技術，要敢于創新。技術人員一定要在設計、施工、驗收各個階段中按照規程規范開展工作，這樣設備隱患才會越來越少。

參考文獻

[1] DL/T 261-2012，火力發電廠熱工自動化系統可靠性評估導則[S].

[2] DL/T 1091-2008，火力發電廠爐膛安全監控系統技術規程[S].

[3] DL/T 5428-2009，火力發電廠熱工保護系統設計技術規定[S].

[4] 國家能源局.防止電力生產事故的二十五項重點要求[Z].