火電廠熱工專業降低機組非停的若干預控措施

邸若冰，劉林虎，李軍亮，郝 偉

（陽城國際發電有限責任公司，山西 陽城 048102）

0 引言

隨著中國電源結構的不斷改革，火電機組逐步發展轉變為提供調頻、調峰的基礎電源主體，火電企業保證設備穩定、經濟、環保、運行，提高機組調頻、調峰適應能力，減少機組非計劃停運，成為生產經營管控最重要的內容[1]?；痣姍C組防非停管控是涉及多方面、多專業的長期系統工程，而熱工專業無論非停故障統計占比還是其設備屬性，在降非停預控中都十分重要。同時熱工系統及設備的可靠性也是機組整體安全穩定運行的關鍵因素，通過基建期間優化設計、規范安裝和精心調試，在檢修維護期間完善標準，規范作業和嚴格把關，通過不斷進行隱患排查和實施事故預控措施，可有效地提高熱工系統及設備的可靠性，進而降低熱工專業導致機組非停發生的概率。

1 安裝及調試

在機組基建階段，熱工系統的設備選型及結構、電源設計、施工規范及標準、調試項目及驗收等方面，都對機組長期穩定運行起著舉足輕重的影響[2]，也基本確定了熱工系統設備的可靠性、容錯能力和抵御風險能力。

1）對ETS、DEH、TSI、火檢等系統優先設計24VDC直流作為控制器工作電源，兩路嚴格不同源的交流電源分別經獨立的電源模塊組后冗余輸出供電，避免雙電源切換裝置在切換時引發電壓波動，造成設備工作異常。

2）對用于保護系統的就地重要并列負載，可按照冗余交叉原則分配在兩路不切換的可靠電源上，例如ETS系統的4個AST電磁閥可交叉由UPS和保安電源分別供電[3]，任一路電源失去不至于直接跳閘。

3）重要系統柜內熱工電源所有負載分散分配且根據負載選擇合理特性的斷路器，凡機柜外部負載均設計獨立的斷路器或保險，且嚴格計算脫扣電流或熔斷電流，保證不越級保護，機柜內散熱、加熱等設備設計專用檢修電源，盡量不設計柜內照明和檢修插座。

4）重要系統柜內的冗余熱工電源，每路電源容量按照不少于柜內最大可能負載的1.5～2倍設計，且電源定期進行帶全載最不利工況切換試驗，一個大修周期后可增加帶載切換試驗頻率。

5）基建期間嚴格管控熱工電纜的防干擾、防高溫以及橋架走向設計[8]，調試時重要設備尤其是并列設計的設備電源經實際停電核實，聯鎖保護信號經實際一一動作驗證，冗余功能經正反向實際測試，設備標識結合實際安裝、懸掛和標志在設備的不可拆卸部分，避免后期人為失誤。

6）對于TSI系統測點、AST電磁閥、LVDT反饋等就地設備，基建期必須考慮高溫、油污、振動、氧化等不利因素對電纜和接線的影響[3]，例如TSI設備接線可優先選擇耐高溫彈簧防松端子以及接頭鍍錫鍍銀，LVDT連接桿選擇防振萬向節加雙鎖死螺母等方法。

7）機組投運前刪除所有不必要的邏輯、接口、畫面以及通訊，拆除所有不需要的接線、電源和設備，盡量減少或取消就地不必要的緊停按鈕，盤柜內部用于調試、試驗和測試的開關、旋鈕和鑰匙等投產前有可靠的防誤動措施。

2 信號及接口

熱工控制系統通過信號冗余、獨立布置和完善邏輯等方法，能有效提升熱控設備的可靠性，但在一些信號和接口的設計處理以及維護上需要多方面考慮，防止出現安全隱患。

1）用于保護的多重冗余信號之一（三取二中的單個信號）、用于保護的驗證信號（如一個主汽門全關、相鄰軸瓦振動大報警等）和閉鎖信號（主汽流量限值等），一旦單一信號異常不能及時處理，長期存在人為忽略，易由次生故障擴大迭代導致非停。因此，類似信號應組態專用（如每天）復發報警邏輯，定期提醒維護人員及時處理，警示運行人員做好故障應對。

2）用于多個系統間聯鎖保護的多重開關量信號，如電氣送DEH的并網信號（三相分別送合閘位信號）、TSI送ETS的超速信號和FSSS送ETS的MFT信號（3路硬接線保護信號）。為防止卡件、繼電器、線路等原因造成異常，應在采集側增加信號不一致報警，保護動作出口可設計多路信號超過規定合理時間外動作閉鎖出口以防止誤動。

3）用于多個系統間控制的多重模擬量信號，如電氣送DEH的功率信號、TSI送DEH的轉速信號、DCS送DEH的CCS指令等，要根據安全合理設置處理環節（取大小、取中、取均、取近），并定期進行通道處理精度標定測試。

4）DCS系統不同的DPU控制器之間、DCS系統與DEH系統之間、DCS系統與勵磁系統之間、DCS系統與外掛控制優化系統之間等的通訊接口，要創造條件實際測試軟、硬件導致的通訊中斷及恢復工況下接口信號的變化方式，確保不因通訊引發控制異常。

5）用于DCS系統熱偶的冷端補償溫度測點應嚴格冗余分散設計[6]，軟件邏輯中增加合理的上下限和速率限制并設置報警，同區域補償測點設置必要的偏差報警。

6）一些電廠ECS控制中設計了母線“低電壓重啟”功能，當母線電壓因異常波動至低值時，為防止損壞設備和故障擴大，自動短暫停運一些不會立即導致機組跳閘的設備；當母線電壓恢復后，再自動依次重啟。該功能需要與各專業根據設備負載、電氣系統結構和具體供電方式討論恢復自啟動的控制參數，防止設置不當，擴大故障。

3 邏輯及軟件

目前大容量火電機組熱工邏輯體系龐大、結構復雜，通過基建調試和試驗不能確保萬無一失，因極端特殊工況，邏輯設計不完善，參數設置不合理等，出現工況異常時可能產生連鎖反應，導致故障擴大。熱工邏輯尤其是聯鎖保護邏輯設計及組態時，應本著簡單、直接和高效的原則，不求“大而全”，不求“適應所有工況”，不求“高度自動化”，提倡“大道至簡”和“簡單有效”。

1）聯鎖保護回路的設計以保障設備安全為底線，以正確可靠聯動為目標，必要的人為確認操作應預留給運行人員，不得為減少保護誤動降低邏輯安全紅線，也不應為降低運行人員勞動強度追求過度的自動化。

2）聯鎖保護回路邏輯設計盡量以DCS廠家成熟的邏輯回路和預封裝好的邏輯塊為主要框架結構（如溫升率閉鎖回路）[2]，不得隨意改動，并實際測試其在各種異常工況下邏輯時序處理的正確性和可靠性。

3） 閉環控制中，回路切換盡量以模擬量計算進行切換而不是開關量觸發直接切換，例如使用MIN、MAX等功能塊而不是SWITCH功能塊進行轉換，盡量減少異常工況下控制切換給閉環帶來的沖擊和擾動。

4）不同的控制系統（如DCS、DEH）之間的控制接口信號，在因控制權限設置跟蹤回路時，盡量提高接口信號的故障響應靈敏度，如任一故障不同系統之間增加互報信號，確保同向響應同步處理，防止控制回路單向跟蹤，導致信號循環疊加失控。

5）DAS系統信號處理要考慮數值符合工藝和常理，避免后續出現除零、負數開方等低級計算錯誤，折線函數確保信號全量程的正確性。

6）重要的邏輯組態避免完全照搬復制，同樣的邏輯在不同品牌DCS系統組態后不能確保結果完全一致，例如溫升率閉鎖邏輯要結合硬件回路特性，經實際試驗確定滿足現場要求，往往5℃/S的默認參數設置都需要進行驗證和優化[2]。

7）要慎重設計聯鎖邏輯中備用設備的啟動允許條件，綜合權衡誤啟動可能帶來的設備風險和閉鎖啟動帶來的負荷損失，如油系統油泵盡量保留強啟條件。

8）盡量選擇工藝參數避免根據設備狀態進行聯鎖控制，確保安全盡量優先選擇執行器指令信號替代反饋信號進行重要的邏輯判斷，閉環控制回路必須設置偏差大切手動功能，并留有足夠的控制裕度。

9）嚴格進行DCS系統的分區分級報警管理，嚴格限制報警信息總量，確保最高級別報警醒目有效，防止關鍵報警淹沒在垃圾信息中[5]。

4 就地設備

熱工現場設備是熱工控制系統整體的薄弱環節，其準確性、安全性和可靠性往往直接決定了控制系統的整體質量?，F場環境導致的不少設備問題都具有規律性和相似性，且大部分都可以通過預控措施避免，應引起維護人員的高度重視。

1）對于能直接切斷工質導致機組介質和能量不平衡非停的關鍵電動執行器，保證安全的前提下可部分選擇非智能型設備，謹慎選擇其短指令自保持功能，無緊急隔離需求且在線有誤動作隱患的，以及有明確可控的使用周期規律的，可在機組啟動后采取停電等強制措施。

2）對于氣動執行器要高度重視氣源品質保證措施，防止壓縮空氣露點不滿足要求，因帶水局部聚集疊加冬季低溫導致閥門異常。同時，配套的過濾減壓閥、保位閥等附屬設備的檢修更換標準不應低于主設備，重要設備的電磁閥可考慮雙電磁閥或冗余線圈電磁閥控制。

3）一些機組DEH調門同時設計有伺服閥和獨立的AST遮斷電磁閥（AST電磁閥油路與伺服閥共用油路），當遮斷滑閥異?？瓡r，存在EH油路短路的可能。此時極易使EH油母管失壓而造成機組跳閘。除加強油質管理和檢修質量管理外，可考慮增加調門指令和反饋偏差大，實際閥位較小。該調門兩個AST遮斷電磁閥均未動作、EH母管油壓偏低條件同時滿足時，將該調閥的閥限由110%快降到0%，隨后單獨遮斷該調門，避免故障擴大。

4）變頻器在現場的應用十分廣泛，應設置變頻器控制接口信號異常時的安全控制方式。為防止變頻器控制部分死機故障導致負載失控，可引入高壓開關電流等信號作為判斷條件，當變頻器正常運行開關電流有效且明顯低于正常工作理論值后，可延時觸發保護。

5）現場重要系統的熱工獨立控制裝置需謹慎選擇并確?？煽啃?，能納入DCS系統控制或改造為PLC控制的設備可討論其安全性和可行性[7]，盡量不設計復雜的就地硬接線控制回路，避免設計就地實現的允啟、閉鎖、聯鎖保護等功能回路。

6）要高度重視就地測點的防堵（負壓）、防漏（軸溫）、防振（LVDT）、防干擾（TSI）、防凍（汽包水位）措施[7]，設計階段盡量采用最高技術標準，維護階段不隨意更改原設計或降低標準，謹慎試用新設備、新材料、新工藝。

7）設計防凍伴熱的重要儀表管要確保有同標準的后備伴熱設備或應急手段，并與主設備同步進行定期檢查、試運、檢修和更換，在有代表性的監視點適當增加遠傳溫度測點。

8）熱工就地重要設備在基建期可根據實際安裝情況變更設計增加必要的防護設施，在檢修中要與其他專業提前溝通，做好熱工設備的防踩踏、防砸碰、防割焊、防進水等措施，特別要防止其他專業人員私自拆裝、修理、調校、撥弄熱工設備和儀表。

5 維護及試驗

熱工專業在日常維護及定期試驗工作中，相關規程和標準不能全面涵蓋所有問題，也需要維護人員根據現場設備情況、工作實際和典型問題制定可行的隱患和風險防范措施。

1）在機組基建期間嚴格按照規范開展所有試驗項目，避免因工期制約縮減冷熱態試驗項目[4]。在運機組應謹慎開展從未驗證過的試驗項目，運行期間首次進行的試驗項目（RB試驗、甩負荷試驗）、風險較高的試驗項目（閥門活動試驗、超速試驗），以及工況和條件較原設計有較大變化后的試驗（首次供熱供汽、深度調峰）都需要多專業討論，制定詳細方案和預控措施。

2）高度重視熱工電源、氣源以及公用系統相關熱工設備投入，避免在線儀表、電纜等投入不足，標準降低或監督不到位，防止出現關鍵設備帶病運行或降級運行。

3）對于一些設計在線試驗功能的保護裝置，需結合使用周期、設備特性和事故案例制定相應的安全保障措施，如在潤滑油壓力低保護開關配套泄油試驗電磁閥管路上增加隔離手動門，防止電磁閥異常緩慢泄油；如設計了定期自動測試的汽機電超速裝置，增加在線退出硬保護接口等。

4）熱工電源的穩定性是熱工控制系統及裝置長期可靠運行的基礎和保障。由于電源難以通過定期試驗以及維護經驗發現隱患，更需要嚴格進行設備分級管理和全壽命管理，推廣運行中電源模塊紅外測溫，有條件的關鍵電源模塊5～6年進行一輪替換，并結合實際降級使用。

5）火電廠一些重要的液壓閥門一般設計有長帶電的電磁閥（如AST電磁閥、旁路快開快關電磁閥等），對這些重要的電磁閥、伺服閥應建立專項檢修數據臺賬（如定期測試線圈熱態阻值）和維護標準（如壽命超5年或阻值變化超10%更換）。

6）應根據設備實際情況制定機組運行中詳細的高危工作風險清單，如DPU冗余切換和邏輯在線下裝，在網絡核心交換機和服務器的電源、接地、屏蔽上進行檢查，對硬接線保護回路進行檢查等，要嚴格避免這些高風險作業，迫不得已進行的也必須按照極端工況準備應急措施。

7）保護投退和信號強制操作是熱工專業日常維護工作中較容易忽視的高風險內容，規范投退審批，統一操作方法，完善標準操作卡，落實工作監護等措施都可有效地防止人員失誤，但仍要注意避免使熱工保護投退和信號強制成為習慣性的常規操作。

8）對熱工退役設備應高度重視并嚴格規范管理，從就地設備、電源、接線到軟件邏輯全程徹底隔離，永久退出或完全清理刪除，防止出現軟硬件控制寄生回路，防止就地退役設備引發次生故障。

6 管理及監督

目前，熱工單一設備可靠性和準確性也已不再作為制約安全的關鍵因素，運行人員對熱工設備依賴性逐漸降低，對熱工系統及設備的性能試驗和功能試驗的重視程度以及對主保護的敬畏心態也在改變。過于追求機組的“降非?！保辉俳档桶踩T檻，不斷優化聯鎖保護，為了追求自動投入率，自動調節系統的工況適應性、調節安全裕度和自動切除條件往往存在隱患，控制未從工藝安全和設備安全角度過多考慮，邏輯簡單粗暴，這些都是非常不利的傾向和做法。與此同時，熱工專業管理重點已不在于發現排除設計安裝和調試不完善引起的隱患，而熱工設備老化欠維護，設備劣化趨勢未完全掌控，對極端工況預估不充分，應急措施不到位，人員技術水平不足等已成為主要問題。

1）多層面積極推動各級領導對熱工專業的理解以及對工作的支持，尤其是提高熱工專業在重大技術改造中的參與度，優化檢修工期進度制定的合理性和充分認識熱工各項試驗的必要性，使熱工專業能平等、有效、科學地開展各項工作。

2）自主可控改造DCS系統、DEH系統等應謹慎進行技術路線選擇，改造后按照新建機組標準進行調試，儀表、執行器等新設備應及時調研實際效果和總結長期經驗，控制選擇范圍避免盲目試用，高度警惕打著自主可控旗幟進行低品質模仿和盲目抄襲的設備廠家在電力企業進行試錯。

3）以行業標準規范為依據，確保核心設備的可靠性，確保關鍵設備的投入，不降低標準，不逾越紅線，積極吸取行業內經驗教訓，舉一反三，充分利用信息化手段進行數據統計、分析和總結，進一步發揮技術監督在熱工專業管理中的關鍵作用。

4）形成本廠內多專業定期交流機制，尤其定期與各個運行崗位不同人員進行主動、積極、坦誠和充分的交流，通過了解熱工設備的參數變換趨勢、性能差異特點以及不明報警、異常表現等事項，能有效地提前發現和掌握設備異常苗頭。

5）機組啟停過程中，能有效地發現、暴露和考驗熱工設備的可靠性和安全性能，可結合實際制定啟停全過程熱工檢查、試驗、分析和確認的“標準項目表”，通過試用、推廣、總結和不斷修訂完善，能有效地掌握設備動態特性，發現隱蔽缺陷，避免低級問題。

6）重視熱工專業管理和人才隊伍建設。工作中既要防止人員消極畏難、膽小怕事，也要防止盲目自大、自以為是，要積極營造心無旁騖、鉆研技術的“工匠”氛圍，培養嚴謹負責、攻堅克難的“死磕”作風，引導自主多能、發展創新的“智慧”眼光，努力打造技術優良、作風過硬的高素質熱工人才隊伍。

7 結束語

熱工專業在火電廠降非停管控中的作用十分重要，熱工專業存在的隱患既有區別也有共性，可行的預控措施雖不是萬無一失但也切實有效，主要都是靠提高本質安全來提升設備可靠性，靠提高系統容錯性來提升抵御風險能力，靠提高作業規范性來提升人員的維護水平。相信通過熱工人員不斷努力和不懈堅持，同時緊跟形勢調整思路，優化方法，守住底線，一定能確保機組的安全穩定運行。