提高熱工保護可靠性及安全性對策

呂菲洛

摘要：在火力發電廠中，熱控保護系統是一項非常重要的部分，其對提高機組設備的可靠性和安全性有著重要的作用。熱工保護系統在主輔設備發生故障的時候，可以及時的采取具有針對性的防治措施，進而保證人們的安全和設備的穩定運行。本文就從熱工保護系統可靠性的意義進行入手，針對熱工保護系統中存在的問題進行分析，同時提出有效的改進措施。

關鍵詞：火電廠；熱工；保護；安全

隨著機組容量的增大和參數的提高，機組熱工保護系統的可靠性對機組的安全運行顯得尤為重要。熱工保護系統的可靠性體現在兩方面：熱工保護系統測量元件、信號回路、執行機構等各設備保持連續穩定運行的能力；熱工保護正確動作率。熱工保護誤動會造成機組無故障停運，影響電力熱力供應，降低電廠運營的經濟性；熱工保護系統拒動有可能造成重大設備損壞和人員傷亡事故。因此，提高熱工保護系統的可靠性，消除或減少熱工保護系統的拒動和誤動，保證其動作的正確性具有重要意義。

1、提高熱工保護系統可靠性的重要意義

在電廠機組運行過程中，需要有很多主要的輔助設備才能有效的保證機組的正常運行，而這些輔助設備如果出現故障則會導致機組的運行受到影響，所以熱工保護系統可以在機組主輔設備運行過程中參數超出正常值時自動聯動相關設備，采取有效的措施對主輔設備進行保護，從而使設備故障得以控制，避免了不必要的經濟損失發生。但在實際運行過程中，由于主輔設備故障所導致的保護誤動和保護拒動的發生所帶來的事故是不可避免的，由此也會帶來不必要的經濟損失的發生。目前隨著電廠裝機難度的增加，熱電的自動化程度得以不斷提高，同時DCS分散控制系統在電廠的廣泛應用，使其機組運行的安全性和經濟性得以較大的提升，同時熱工保護的參數也不斷增大，這在一定程度上也使保護誤動和拒動發生的機率得以提高，所以加強熱工保護系統的可靠性，盡量減少誤動和拒動的發生，從而保證電廠運營安全性和穩定性的提高。

2、熱工保護系統存在的一些問題

2.1熱工系統產生的邏輯故障和現場設備產生的故障

如果用作測量的信號本身就不可靠，而當該信號被用作連鎖保護時，系統中相應的一些誤動概念將會大幅的增加。同時，用作熱控保護連鎖系統中的觸發信號大多運用的是單點測量信號，并且該系統和設備是在一個強電磁環境中運行的，由于外部環境的干擾和系統內部的異常都有可能引起單點信號保護回路誤動情況的發生。據統計，大多數熱控單點信號保護回路發生的異常是由外部因素誘導的瞬間誤發信號引起的，還有一些故障僅僅是由于某個位置開關接觸不良或某個擋板卡澀引起跳閘而造成的。

2.2重要硬件設備進入故障多發期

熱工保護系統的可靠性與系統硬件設備的可靠性直接相關，所以必須保證系統硬件設備的可靠性，尤其是保護出口卡件的可靠性，常規的做法是每次對檢測元件及卡件進行校驗，確認合格才可以使用。但實際應用中經常出現校驗合格的檢測元件或卡件在運行中出現故障，造成設備誤動的事件。這是因為設備（尤其是電子設備）有自己的無故障工作期，使用一段時間后，由于電子元件老化等原因，設備進入故障多發期。如果熱工保護系統使用了進入故障多發期的硬件設備，必然造成設備的誤動。

3、提高熱工保護可靠性及安全性的對策

3.1針對邏輯與現場設備故障的對策

一是最好不在保護回路中設置運行人員可投、切保護和手動復歸保護邏輯的任何操作設備。200MW及以下機組的工程師站中已設計有投切開關的保護系統應設置有狀態顯示和投、切開關操作的確認功能。二是MFT、ETS、GTS間的跳閘指令必須至少有兩路信號，通過各自的輸出模塊，并按照二選一或三選二的邏輯啟動跳閘繼電器。三是保護邏輯組態時應合理配置頁面和正確的執行時序。四是全面梳理熱工保護連鎖信號，著重從動作可靠性角度進行優化。五是為避免單個部件或設備故障而造成機組跳閘，在新機組邏輯設計或運行機組檢修時采取容錯邏輯設計，對運行中常出現故障的設備、部件和元件，從控制邏輯上進行優化和完善，通過預先設置的邏輯措施來降低或避免控制邏輯失效。

3.2對熱控設備電源應盡可能地采用冗余設計

過程控制站的電源和CPU冗余設計已成為普遍，對一些保護執行設備（如跳閘電磁閥）的動作電源也應該監控起來。對一些重要熱工信號也應進行冗余設置，并且對來自同一取樣的測點信號進行有效的監控和判斷，重要測點的測量通道應布置在不同的卡件以分散危險，提高其可靠性。重要測點就地取樣孔也應該盡量采用多點并相互獨立的方法取樣，以提高其可靠性，并方便故障處理。一個取樣，多點并列的方法有待考慮改進。總之，冗余設計對故障查找、軟化和排除十分快捷和方便。

3.3及時發現并更換故障硬件

（1）充分利用歷史站等在線監測及追憶手段，進行日常檢查，及時消除安全風險。DCS設備提供了很好的參數歷史追憶手段和實時監測手段，可以利用這些手段對檢測元件及卡件、端子板等的通道工作特性進行歷史查詢和實時觀察，及時發現工作特性不好的硬件設備，總結設備進入不穩定期的規律。（2）熱工保護系統重要的硬件設備，不僅要按照常規進行檢測更換，而且要實行定期更換制度。在工作穩定期內將設備使用在熱工保護系統上，當設備進入故障多發期時，熱工保護系統應及時更換設備，防止設備誤動。從熱工保護系統更換下來的設備可以按照重要性逐級（如：熱工保護系統※局部非重要聯鎖或自動※DAS監測系統）遞減的次序進行更換使用，最后不能使用時淘汰。更換硬件設備時，為了縮短保護切除時間，可以事先檢定好備件，短時間退出熱工保護系統，更換備件后將系統投運。然后再對拆下的檢測元件進行檢定，用檢定合格后元件更換其它同類待檢保護元件。

3.4關于完善測量報警信號系統的方法

測量信號的報警作用在及時發現故障且排除故障爭取時間方面，起著相當重要的作用。但是，目前很多的電廠經常存在描述錯誤、報警值的設置與運行實際值不相符合、測量的信號不可靠、機組軟報警點未分級或者機組軟報警點分級不夠完善等一系列的問題，因此而造成的誤報警，將導致工廠的工作人員不能準確的判斷設備是否發生故障。因此，為了進一步提高報警信號的可靠性，應該從裝軟件邏輯和對數據庫的比較、刪除重復的和不必要的軟報警點、修改錯誤描述入手，從修改數據庫里的軟報警量程和報警值的上下限以及對軟報警組織專項核對整理入手，或者對所有軟報警重新進行分級和分組，開通操作員站聲音報警裝置并且采用不同的顏色，從而使軟報警系統發揮其該有的作用。

4、結語

熱工保護系統是火電廠必不可少的組成部分，其在提高機組主輔設備的安全性和可靠性上起著重要的作用。本文從熱工保護系統的概念入手，分析了為了確保火電廠安全運行，熱工保護所起的作用。重點提出了熱工保護系統中經常遇見的一些問題，并且提出了提高熱工保護安全性和可靠性的措施。熱工保護系統是熱力設備安全運行的最后一道防線，為了確保熱工保護系統的安全性和可靠性，需要進一步對熱工設備以及管理制度做進一步的完善。

參考文獻

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（作者單位：大唐信陽發電有限責任公司）