淺析電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)誤動與邏輯優(yōu)化

摘 要：通過對電廠因電纜虛接、積水、螺桿脫落等問題造成熱工保護(hù)誤動的各類事件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)熱工設(shè)備檢修治理巡視不到位是導(dǎo)致熱工保護(hù)誤動的重要原因，對相關(guān)保護(hù)邏輯進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整與優(yōu)化后，能在保證保護(hù)正確動作的同時，降低設(shè)備誤動的可能性。為此，從認(rèn)真檢查和巡視，設(shè)備檢修到邊到角，加強(qiáng)培訓(xùn)，提高技能水平等方面提出了設(shè)備治理措施，以期從源頭上降低火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)的誤動率。

關(guān)鍵詞：熱工保護(hù);誤動;邏輯優(yōu)化;設(shè)備治理

0 引言

熱工保護(hù)系統(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組不可或缺的一部分，其能否可靠準(zhǔn)確地動作，對于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。但在機(jī)組正常運(yùn)行過程中，往往由于DCS軟/硬件故障、熱控元件故障、電纜接線短路/斷路/虛接、電源故障、人為因素或設(shè)計安裝存在缺陷等各類原因，熱工保護(hù)會發(fā)生誤動或拒動的事件。這些情況輕則造成機(jī)組快減負(fù)荷，嚴(yán)重的就會直接導(dǎo)致停機(jī)，給企業(yè)帶來不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時，加強(qiáng)日常巡視、規(guī)范操作、認(rèn)真排查設(shè)備隱患，在主/輔機(jī)可能發(fā)生事故前，及時采取相應(yīng)措施加以保護(hù)，才能避免機(jī)組發(fā)生減負(fù)荷或停機(jī)事件，從而減少經(jīng)濟(jì)損失。

經(jīng)過不斷完善和改進(jìn)，DCS系統(tǒng)的功能和性能都得到了極大提升，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性也得到了很大提高，但熱工保護(hù)誤動或拒動的事件還是時有發(fā)生。針對如何提高熱工保護(hù)的可靠性，在優(yōu)化DCS保護(hù)邏輯細(xì)節(jié)上還有很多值得探討之處。

1 熱工保護(hù)系統(tǒng)中常見的保護(hù)誤動原因

調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)故障中，設(shè)備檢修作業(yè)不到位、巡視不到位和工作人員責(zé)任感不強(qiáng)是造成保護(hù)誤動、機(jī)組非停的重要因素，如螺絲松動、電纜虛接、積水滲入開關(guān)柜、行程開關(guān)壓桿脫落等。以本廠2017年“2·25”事件為例，#2機(jī)組負(fù)荷359.5 MW，汽輪機(jī)高壓調(diào)門控制方式為順序閥方式（CV2、CV3調(diào)門處于關(guān)閉位置），由于#1高壓調(diào)節(jié)閥行程開關(guān)壓桿頂部固定螺母因振動脫落（圖1），行程開關(guān)壓桿靠自身重力下落，導(dǎo)致CV1關(guān)閉行程開關(guān)（最底部處）信號發(fā)出（圖2）。高調(diào)門關(guān)閉“四取三”判斷條件滿足，觸發(fā)“高調(diào)門關(guān)閉”，引起鍋爐BT跳閘，機(jī)組停運(yùn)。

這一方面說明了設(shè)備管理和巡視檢查很多地方不到位，檢修項目安排不夠細(xì)致，沒有CV1行程開關(guān)連接桿檢查的相關(guān)要求;另一方面也反映了安裝工藝的不規(guī)范，CV1行程開關(guān)壓桿螺栓應(yīng)采取加彈簧墊圈和鎖緊螺母等防松動工藝，實際執(zhí)行中均沒有采取，導(dǎo)致壓桿螺栓運(yùn)行中在振動作用下松動。

再比如集團(tuán)公司某電廠因汽機(jī)房積水滲入開關(guān)柜，流到端子排上，造成端子接地，導(dǎo)致“潤滑油壓力低跳閘”保護(hù)誤動作，機(jī)組跳閘;某電廠又因ETS柜內(nèi)DC24 V電源負(fù)極接線端子排公共端內(nèi)部連接片緊固螺絲滑絲、接觸不良，造成三塊電超速表失電，電超速保護(hù)誤動作，機(jī)組跳閘。這些都充分表明了熱工保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的治理還有很大的改進(jìn)空間，對于日常巡視檢查不能走過場，檢修作業(yè)要仔細(xì)認(rèn)真，只有嚴(yán)格把關(guān)，才能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，把隱患消除在萌芽狀態(tài)。

2 DCS保護(hù)邏輯的進(jìn)一步優(yōu)化

DCS系統(tǒng)經(jīng)過多個階段的發(fā)展，在各方面已日趨完善，但保護(hù)邏輯的嚴(yán)密性在細(xì)節(jié)方面還有很多值得改進(jìn)的地方，在實際運(yùn)用中通過優(yōu)化改進(jìn)能進(jìn)一步減少保護(hù)的誤動或拒動。

針對本廠多次因保護(hù)誤動而造成機(jī)組非停，對相關(guān)邏輯進(jìn)行了優(yōu)化。如上面提到的“2·25”事件，因#1高壓調(diào)門（CV1）關(guān)閉信號誤發(fā)，最終造成機(jī)組停機(jī)，東汽原設(shè)計高調(diào)門關(guān)閉為“四取三”邏輯，雖然已考慮了單個調(diào)門信號誤動的風(fēng)險，但實際運(yùn)行中未考慮到汽機(jī)切換到順序閥后，在低負(fù)荷運(yùn)行時兩個調(diào)門關(guān)閉的工況，此時保護(hù)邏輯實際已由“四取三”變成了“二取一”，如此保護(hù)的可靠性就大大降低。通過與主機(jī)廠溝通，對該邏輯進(jìn)行了以下優(yōu)化：

（1）“高調(diào)門關(guān)閉”邏輯中，增加調(diào)門（CV1、CV2、CV3、CV4、ICV1、ICV2）模擬量信號判斷，即當(dāng)每個調(diào)門關(guān)行程開關(guān)發(fā)出且模擬量開度<5%才作為該閥關(guān)閉信號。

（2）將高調(diào)門關(guān)閉邏輯由“四取三”改為“四取四”，如圖3所示。

（3）“高調(diào)門關(guān)閉”邏輯中，增加蒸汽流量判據(jù)（由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級壓力“三取二”邏輯算出）條件，即當(dāng)蒸汽流量<300 t/h時，才觸發(fā)保護(hù)動作，如圖4所示。

如此優(yōu)化后既保證了熱工保護(hù)的正確動作，同時又大大降低了設(shè)備誤動的可能性。

同樣，本廠#2機(jī)組2020年因DCS接收到電氣功率異常（外部干擾造成）輸出信號，負(fù)荷在1 s內(nèi)由56 MW突變至660 MW，觸發(fā)機(jī)組“孤島運(yùn)行”邏輯，#2機(jī)組主汽閥入口溫度過低保護(hù)動作（該保護(hù)邏輯是：主汽閥入口溫度過低信號在機(jī)組有功300 MW時自動投入），最終機(jī)組跳閘解列。為避免該保護(hù)再次誤動作，在DCS邏輯中將主汽閥入口溫度過低增加了調(diào)節(jié)級壓力、流量閉鎖，從而防止在低負(fù)荷時發(fā)電機(jī)功率發(fā)生異常波動而引起機(jī)組跳閘。

邏輯優(yōu)化工作要持之以恒，進(jìn)一步梳理單點保護(hù)（包括隨著工況可能變成單點保護(hù)的情況），梳理排查涉及機(jī)組保護(hù)的熱工設(shè)備行程開關(guān)及位置反饋的保護(hù)邏輯，對可能存在誤動誤報的邏輯逐條分析，從取源、回路、測點布置、卡件分布、邏輯關(guān)系、輸出等方面逐一進(jìn)行梳理，優(yōu)化保護(hù)回路邏輯系統(tǒng)，如此才能提高保護(hù)的可靠性。尤其是針對本廠#2機(jī)組超低排放改造，新增邏輯難免存在瑕疵，在熟悉工況后，有必要結(jié)合實際有針對性地開展相關(guān)熱工保護(hù)排查工作，對各重要輔機(jī)保護(hù)、聯(lián)鎖控制等分階段、分區(qū)域逐步開展排查，切實做好后期邏輯優(yōu)化工作，提高保護(hù)的可靠性。

3 加強(qiáng)設(shè)備治理，避免保護(hù)誤動

3.1? ? 認(rèn)真檢查和巡視

熱工保護(hù)裝置及相關(guān)的測量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等大量采用集成電路器件，對環(huán)境溫度、濕度、粉塵、振動等環(huán)境因素比較敏感。在DCS、PLC等裝置集中布置的電子設(shè)備間、工程師站等場所，應(yīng)重點關(guān)注空調(diào)設(shè)備配置及運(yùn)行情況;現(xiàn)場設(shè)備重點關(guān)注防水、防高溫、防凍等措施;電纜夾層重點關(guān)注防火、防鼠措施。認(rèn)真檢查巡視，仔細(xì)查看執(zhí)行器各連接件有無松動現(xiàn)象，了解設(shè)備當(dāng)前狀況，著重檢查線路、盤柜是否有積水、積灰、滲油或出現(xiàn)電纜外露情況，做到及時發(fā)現(xiàn)問題及時消除。

3.2? ? 設(shè)備檢修到邊到角

機(jī)組停機(jī)設(shè)備檢修期間嚴(yán)格按照工序卡、文件包要求做好每一步，做到應(yīng)修必修、應(yīng)檢必檢。明確責(zé)任，杜絕僥幸心理，拒絕偷工減料、減少步序，保證設(shè)備檢修完后能處于完好狀態(tài)。重要設(shè)備應(yīng)安排清掃熱工裝置積灰，清灰時要防止靜電損傷設(shè)備，防止人為損壞設(shè)備，按要求緊固儀器控制設(shè)備的通信電纜、接線端子，定期吹掃涉及保護(hù)調(diào)節(jié)的一、二次風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)量取樣管路等，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。按《二十五項反措》規(guī)定完成鍋爐、汽機(jī)的相關(guān)重要聯(lián)鎖保護(hù)試驗和閥門傳動試驗，確保各設(shè)備正常工作。

3.3? ? 加強(qiáng)培訓(xùn)，提高技能水平

電廠熱控專業(yè)設(shè)備多而雜，管轄設(shè)備多樣化，這就要求熱工人員能全面熟悉所轄設(shè)備的檢修維護(hù)工作，針對員工技能水平薄弱面和影響機(jī)組安全運(yùn)行的重大設(shè)備缺陷方面，要制訂專項培訓(xùn)方案，并確保培訓(xùn)落到實處。定期開展培訓(xùn)教育工作，促使每一個工作人員的安全意識和責(zé)任感得到增強(qiáng)，技術(shù)水平與業(yè)務(wù)能力得到提升。打好基礎(chǔ)，練好基本功，才能對電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)有全面認(rèn)識，才能不斷查缺補(bǔ)漏，優(yōu)化保護(hù)邏輯，并將設(shè)備檢修治理做到位。

4 結(jié)語

總而言之，隨著技術(shù)的發(fā)展，熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性變得日益重要。雖然無論多么先進(jìn)的設(shè)備都不可能做到絕對可靠，但優(yōu)化、完善熱工保護(hù)邏輯，提高檢修維護(hù)技術(shù)水平和員工職業(yè)素養(yǎng)，加強(qiáng)設(shè)備日常巡視管理，仍然可以極大地提高熱工保護(hù)的可靠性，從源頭上減少火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)誤動或拒動的可能性，這對火電機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常重要的意義。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2021-04-27

作者簡介：司俊（1991—），男，湖北浠水人，助理工程師，研究方向：發(fā)電廠熱工。