提高機組熱控主保護可靠性的措施

金曉東

（江蘇華電揚州發電有限公司，江蘇 揚州225000）

某公司有2臺330 MW燃煤機組及2臺400 MW級燃氣機組，2×330 MW燃煤機組的汽輪機型號為N330-16.7/538/538，是哈爾濱汽輪機廠生產的亞臨界中間一次再熱凝汽式汽輪機，單軸、雙缸雙排汽，高中壓合缸。鍋爐鍋爐為東方鍋爐廠生產的DGl036/18.2—Ⅱ4型鍋爐。鍋爐為亞臨界參數、四角切圓燃燒方式、自然循環汽包爐。#6機組DCS、DEH系統為上海新華公司的XDPS-400e系統，#7機組DCS、DEH系統為國電南自的MAX ICS系統。

1 背景

由于熱控保護的存在，電廠中的各種熱力設備在非正常運行狀態下不會出現過大或毀滅性的損壞，從而大大提高了電廠的安全性和可恢復性。熱工保護可分為兩級保護，即事故處理回路和事故跳閘回路的保護。事故處理的目的是維持機組繼續運行。但是，當事故處理回路或其他自動控制系統處理事故無效時，機組設備處于危險工況下，或者這些自動控制系統本身失靈而無法處理事故時，只能被迫進行跳閘處理，使整套機組停止運行。跳閘處理的目的是防止機組產生機毀人亡的惡性事故，所以跳閘處理是熱工保護最極端的保護手段，也稱主保護。從近期集團內外的安全通報可以看出，由于主保護誤動或者拒動導致的機組非停、設備和人身事故仍然很多，迫切需要從這些事故中汲取教訓，改善和提升熱控主保護的可靠性[1]。

隨著計算機及網絡技術的發展，DCS技術得以飛速發展，熱控主保護控制方式也越來越成熟。現在的熱控主保護多采用軟件加硬接線技術，在DCS系統故障或失靈的時候仍然可以安全地停運機組；源頭設備大多采用三取二方法采集信號，過程傳輸采用冗余技術。但DCS的硬件或者軟件出現問題仍會引起主保護系統出現誤動和拒動；線路斷路或者虛接會引起系統保護故障；熱控設備電源故障也會引起主保護系統失靈；現場傳感設備、計算機及網絡系統的基礎元件仍然是電子產品，隨著使用年限的增加，出現故障的概率在不斷增大，所以迫切需要提高熱控主保護系統的可靠性。

2 技術層面的幾個重要提升措施

2.1 完善主保護邏輯，合理設置主保護的定值

增加了主油箱油位的主保護，原來的油位是由油位變送器（差壓式）送模擬量信號至DCS系統，增加了兩路雷達式液位計，加上原有變送器信號共三路，根據油位低低定值產生三個開關量信號，經過三取二邏輯后，輸出兩路DO點，串聯后形成跳閘信號至機組ETS系統。

增加了MFT邏輯中的點火失敗邏輯，根據實際情況將點火失敗的時間定為1 h。增加了總風量低邏輯。

原空預器全停延時時間為4 s，未考慮空預器馬達電機啟動時間，一臺空預器跳閘后，另外一臺來不及啟動，機組可能就已跳閘。將空預器全停延時時間修改為30 s。火檢冷卻風壓低低延時時間為5 s，不合理，改為延時2 min。

2.2 將重要的輔機信號分散到不同的DPU中布置

重要的輔機信號在同一DPU中，可能會因該DPU故障造成重大損失。分散控制系統應遵循機組重要功能分開的獨立性配置原則，各控制功能應遵循任一組控制器或其他部件故障對機組影響最小。

分部利用某次DCS系統改造的機會，將兩臺火檢冷卻風機、兩臺定子冷卻水泵、兩臺開式水泵、閉式水泵A/B、真空泵A/B、兩臺循環水泵、兩臺凝結水泵、兩臺項軸油泵、交流油泵和直流油泵分散到不同的DPU中，極大地提升了機組的安全性。

2.3 將重要的信號由單信號源改成三取二邏輯判斷

在某次檢修中，將TSI中多個單點保護進行改造。#7機組TSI至ETS保護跳機邏輯分別有#1～#6軸承振動大、TSI超速、脹差大、軸向位移大共9條，均為單點保護形式。

改造方案：刪除TSI原組態中超速三取二判斷跳閘回路、脹差二取二判斷跳閘回路、軸向位移四取二判斷跳閘回路；在TSI系統組態中將#1/#3/#5軸振大跳機信號組成或邏輯、#2/#4/#6軸振大跳機信號組成或邏輯，并分別送出三路信號；三塊超速卡均根據實際轉速判斷超速信號，并分別輸出，送至ETS用作三取二跳機；在TSI組態中，對四路軸向位移信號進行比較判斷，分別送一路跳機信號至ETS用作“（1+2）*（3+4）”四取二判斷；脹差跳機信號擴展至2路，分別送一路跳機信號至ETS用作二取二判斷。

2.4 對主要輔機“運行”“停止”信號采用開關合閘、分閘、電流信號三取二進行狀態判斷

對兩臺機組參與主保護的主要輔機，如送風機、引風機、一次風機、空預器等，在邏輯中將“運行”“停止”信號采用開關合閘、分閘、電流信號三取二進行狀態判斷項目，提升了保護系統的可靠性。

2.5 原邏輯中信號源為通訊點，改為硬接線方式

空預器全停主保護邏輯中，信號為通訊號。通訊點作為保護信號不可靠，保護誤動、拒動風險較高。

原邏輯中空預器A、B的停運判斷邏輯分別位于DPU17、DPU18中，判斷結果以單點網絡通訊的方式傳輸至DPU16，用于FSSS邏輯判斷。本次改造在DPU17中新增3個空預器A停運信號DO點，DPU18中新增3個空預器B停運信號DO點。同時，在DPU16中新增3個空預器A停運信號DI點及3個空預器B停運信號DI點，DO、DI點之間通過硬接線連接的方式進行信號傳遞。

2.6 信號在同一塊卡件未分散布置，改為分散到不同卡件布置

每臺機組設置有5層共20條煤火檢信號，用于FSSS系統作保護判斷條件。由于機組投產時間較早，火檢信號以層為單位，分別布置在5塊DI卡上。DI卡故障導致煤層滅火信號存在誤發的可能。

3 管理層面的幾項重要舉措

3.1 建立健全完善的熱控主保護投入和切出管理制度，并嚴格遵照執行

近年來，部門從實際出發，先后制定和修訂了《熱控控制系統管理規定》《熱控分部保護自動及計算機系統投入退出管理制度》《熱控分部保護切投操作票制度》《熱控分部保護及邏輯修改制度》等多項切實可行的制度。在此基礎上，公司下發了《公司熱控保護、熱控定值及邏輯管理辦法》，并在實際工作中，狠抓制度的落實，嚴格制度的執行，有力地防止了主保護系統人為誤操作和故障的發生，從源頭上保證了主保護系統的安全性[2]。比如第4條規定，機組運行過程中，主保護必須全程投入；第5條規定，機組運行中主保護因故被迫退出運行時，必須由主管生產的副總經理或總工程師同意，制定落實可靠的安全運行措施，并在8 h內恢復；第12條規定，熱控主保護投退，由分部專工負責操作并設監護人，操作前應做好危險點分析，并對操作的正確性負責。

3.2 提升日常巡迥檢查質量，每日必查主保護設備，發現異常及時處理

為了提高巡迥檢查的效果，分部制定了《巡迥檢查制度》，制度要求各班組每天對燃機、煤機相關主保護的設備進行仔細檢查。包括以下幾方面：①主保護系統硬件，包括就地設備（測點、探頭、變送器、壓力開關等）、TSI機柜、ETS機柜等；②主保護系統軟件，包括DCS系統、DEH系統、TSI系統、ETS系統的DPU、卡件、通信模件等的運行狀況；③外部環境，包括工程師站、電子設備間、就地端子箱、就地設備等的溫度、濕度檢查記錄，對空調運行情況檢查；④對相關設備的電源系統進行檢查，保證雙路電源全部正常，發現異常需及時匯報給班組、分部。

3.3 機組檢修及調停時間超過15 d，對熱控主保護系統性能及參數進行全面試驗

分部根據相關規程及規范要求，制定了《熱控分部DCS系統定期試驗制度》，要求機組大、小修及調停時間超過15 d，需對熱控主保護系統性能及參數進行全面試驗，并嚴格執行。

對熱控主保護系統性能及參數全面試驗包括以下幾方面：①必要時對相關機柜及卡件柜進行清灰工作；②對主保護系統相關的電源進行切換試驗；③必要時對相關的就地設備、延伸電纜、前置模塊等進行檢查、校驗；④對信號電纜的絕緣進行檢查；⑤對相關邏輯進行檢查和試驗；⑥對DPU、卡件模塊等冗余模件進行切換試驗；⑦模擬動作信號，檢查主保護動作情況；⑧檢查相關的硬接線回路、繼電器、按鈕等設備。

4 結論

通過提高熱控主保護可靠性，機組的安全穩定運行得到了充分保障。在今后的工作中，將一如既往對監測其他電廠發生的熱控主保護事故，認真排查設備隱患，把事故苗頭消滅在萌芽狀態。并不斷汲取行業內的先進經驗和做法，不斷提升熱控主保護系統的性能。