火電機組熱工保護可靠性查評常見問題分析

張詩遠，樊升堂

[摘? ? 要]? 熱工保護可靠性直接影響發電機組的安全穩定運行，依據《大中型火力發電廠設計規范》（GB/T 50660-2011）、《火力發電廠熱工自動化系統可靠性評估技術導則》（DL/T 261—2012）及《防止電力生產事故的二十五項重防止電力生產事故的二十五項重點要求》（國能安全[2014]161號 2014年4月15日開始執行）等行業標準，分別從5個方面對熱工系統設備可能存在的隱患及管理漏洞進行可靠性專項查評，尋找熱工保護中存在的問題，根據問題進行科學調整，從源頭上解決由熱控系統、硬件設備引發的相關問題，將相關工作可靠性提升到一個新的節點。

[關鍵詞]熱工保護;可靠性;危害分析;整改

[中圖分類號]TM621.6 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–0–03

Analysis of Common Problems in Reliability Inspection and

Evaluation of Thermal Protection of Thermal Power Units

Zhang Shi-yuan，Fan Sheng-tang

[Abstract]The reliability of thermal protection directly affects the safe and stable operation of the generator set. （DL/T 261-2012） and "Twenty-five key requirements for preventing power production accidents" （Guoneng Security [2014] No. 161 was implemented on April 15， 2014） and other industry standards， and conduct a special reliability review on the potential hidden dangers and management loopholes of thermal system equipment from six aspects， look for problems in thermal protection， make scientific adjustments according to the problems， and there will be thermal control from the source. The related problems caused by the system and hardware equipment 2 have raised the reliability of related work to a new node.

[Keywords]thermal protection; reliability; hazard analysis; rectification

1 熱控系統簡介

國能神福（石獅）有限公司2×1 000 MW火力發電機組汽輪機為東方汽輪機廠生產的N1050-26.25/600/600超超臨界汽輪機，鍋爐為東方鍋爐廠生產的DG3130/27.46-112型直流鍋爐，發電機為東方電機廠QFSN-1050-2-27發電機。

機組控制的分散控制系統（DCS）采用和利時公司生產的HOLLIAS-MACSV6.5.2分散控制系統，鍋爐爐膛安全保護控制系統（FSSS）采用與DCS一體化控制方式，汽輪機緊急跳閘系統（ETS）采用ABB公司生產的AC800M可編程序控制器（PLC），汽輪機電液控制系統（DEH）采用與DCS一體化控制方式，汽輪機安全監視裝置采用本特利公司BENTLY-3500監視裝置，給水泵汽輪機及引風機汽輪機的控制（MEH）及保護（METS）均采用與DCS一體化控制方式，給水泵汽輪機及引風機汽輪機監視裝置均采用本特利BENTLY-3500監視裝置。通過上述控制系統及控制裝置，實現對火力發電機組的統一監察，將單元主機與輔助機器相關檢測與控制等多項功能進行完善，提升可靠性。

2 典型問題分析

（1）鍋爐10號控制站中，IO模件硬件配置僅具有2個機架，致使所有采用三取二冗余配置的信號，至少有2個信號取自同一機架的模件中，當該機架出現故障時，將導致保護錯誤動作，不能滿足冗余分散的要求。具體配置見圖1。

危害性分析：DL/T5428—2009《火力發電廠熱工保護系統設計規定》第5.2.1節規定：熱工保護系統的設計應有防止誤動和拒動的措施。如果系統內單一部分出現問題，可以不啟動誤動與拒動。

整改建議：增加第3個機架，將采用三取二冗余配置的輸入信號通道和輸出信號通道，分別置于不同的機架中。

（2）鍋爐FSSS保護中，手動緊急停爐按扭為單點方式。

危害性分析：根據《防止電力生產事故的二十五項重點要求（2014版）》相關規定：所有重要設備都應該利用“三取二”與根據要求設定主、輔機保護系統，信號保護應該遵循從取樣開始到相關程序輸入與操作完成完全獨立的原則進行設計，如果由于系統測點不夠發生問題，應該及時啟動保護與防護方案。

整改建議：MFT緊急停爐按扭中，增加兩對常開觸點，分別接入10號站中不同機架DI通道中，同樣在邏輯中使用三取二的辦法，創造手動跳閘操作，作用于FSSS緊急跳閘。問題：鍋爐FSSS保護中，兩臺送風機全停保護為單點控制方式（每臺送風機停運采用“送風機運行狀態取反”判據）。

（3）鍋爐FSSS保護中，兩臺送風機全停保護為單點控制方式（每臺送風機停運采用“送風機運行狀態取反”判據）。具體邏輯見圖2。

危害性分析：《防止電力生產事故的二十五項重點要求（2014版）》第9.4.3節規定：對于重要的設備保護應該利用“三取二”進行判斷，保護信號也要按照相關要求進行設定，在確定系統內測量點數量缺少時，應該進行保護與誤動。

整改建議：在送風機、通風機不運行信號按照要求與10號站后，相關人員應該通過“運行取反”、“停運”等方式對送風機停止運行原因進行判定，并將各項測試中獲得數據進行匯總，作為問題判定依據，形成FSSS保護中“兩臺送風機全停”跳閘條件。具體邏輯見圖3。

（4）鍋爐FSSS保護中，再熱器保護中保護信號由40號站24、25兩個DO模件輸出，在10號站由14、15兩個DI模件接入，采用“二取一”冗余方式，形成“再熱器保護動作MFT跳閘”的保護跳閘條件。其信號選取不滿足三取二冗余要求，兩個信號同處于同一機架中，不滿足冗余分散的要求。這項保護措施中，對于信號的保護措施并不是很完善，比如符合信號的主要價值是輔助保護主信號，不應與保護主信號（高、中壓蒸汽通道中斷）為并列關系。

危害性分析：按照相關要求中的規定，對于較為主要的輔助機器設備應該采用“三取二”的邏輯判斷方式，在對信號進行保護時也應該遵循獨立性原則，在相對應問題發生后，應自動啟動保護。DL/T5428—2009《火力發電廠熱工保護系統設計規定》第5.2.1節規定：熱工保護系統的設計應有防止誤動和拒動的措施。保護拒動與誤動不應該被系統內單一故障問題出現而啟動。

整改建議：在40號站中將3個SM711分別置于不同的機架中，并且增加1個DO點，同時保證3個DO點分別來自不同的DO模件。在10站中，增加1個DI點，連同原來已有的2個DI點一起，分別由來自3個不同機架中的DI模件中接入。采用三取二冗余方式，形成再熱器保護動作的MFT跳閘條件。若因某種原因確實不能增加DO、DI模件時，也應將目前的DO、DI模件分別置于不同的機架中，采用2個硬件點和1個網絡通訊點3個信號，通過三取二的冗余方式，形成再熱器保護動作的MFT跳閘條件。采用保護投退軟開關控制方式，當機組承受負荷大于一定數值且質量較好時，相關保護設備自動啟動，但是當這個數值小于設定數值時，安全防護裝置可以自動關閉。其中觸發器設置為S優先方式。如圖4示。

（5）FSSS控制系統中，僅具有由MFT跳閘繼電器柜構成的對磨煤機、給煤機、一次風機、燃油速斷閥等的跳閘控制，缺少由FSSS控制邏輯構成的對磨煤機、燃油速斷閥的跳閘控制。而FSSS控制站（10號站）發出的MFT跳閘指令至各磨煤機、給煤機、一次風機及其他控制系統控制站僅依靠網絡。

通訊跳閘指令至各磨煤機、給煤機、一次風機及其他控制系統控制站僅依靠網絡通訊方式實現跳閘指令的傳送。具體邏輯見圖5。

危害性分析：DL/T 1091—2008《火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統技術規程》第4.3.2.2節第h款規定：MFT跳閘輸出指令應硬接線接入其他系統。

整改建議：在FSSS控制邏輯中，增加MFT跳閘輸出DO指令，直接送至磨煤機、給煤機、一次風機、燃油速斷閥等控制站（每個站送2個開關量信號），在相應的控制站中，利用兩個“MFT跳閘”DI點和一個網絡通訊點，形成三取二冗余運算，作用于MFT動作后對磨煤機、給煤機、一次風機、燃油速斷閥等受控設備的聯鎖控制。注意，在10號站中，分別由兩個DO模件輸出，在其他控制站中，分別由兩個DI模件接入，如圖6所示。

3 結束語

對近些由于熱工原因產生的設備運行“非停”問題，從管理措施中存在問題分析，管理人員在管理中存在較多問題落實與解決不到位問題。比如，檢修項目有待完善、設備主要零件檢查不仔細、邏輯排查對協同問題關注少、安全問題關注不到位與安全設備安全重視程度低等，都是管理問題中較為常見與需要解決的重點問題。從技術與設備中問題存在原因分析，相關設備在改造過程中存在較多不科學與不合理之處，自動控制設備中相關參數設定不科學、保護輸入信號缺少抗干擾能力、熱工電源安全防護不到位與可靠性差等都屬于技術與設備使用中主要需要解決問題。為此，相關人員在對企業單位安全問題、設備使用等情況進行監督與管理時，也需要將管理與監督的重點放在相關工作人員責任意識、工作能力與安全意識提升上，這樣才可以減少企業生產中問題發生，才可以從根本上減少相關問題的產生。此外，相關部門還需要利用外部查評機會，根據查評問題有針對性地建立完善整改計劃，并按照問題發生后產生后果嚴重程度分階段進行整改，以此提升高熱控系統可靠性。與此同時，對于一些暫時還不滿足整改要求的問題，要根據問題制定相關防護預案，并將這部分預案加入到整改總計劃中，努力防治保護誤動、拒動問題發生，不斷促進熱控系統可靠性提升。

參考文獻

[1] 孫長生，朱北恒.火電廠熱控系統可靠性配置與事故預控[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2] 岳建華.火電廠熱控系統電源可靠性配置與預控[M].北京：中國電力出版社，2016.

[3] 火力發電廠熱工自動化系統可靠性評估技術導則：DL/T 261—2012[S].