摘 要：熱工保護(hù)是火電廠熱工自動(dòng)化的重要組成部分，它以安全運(yùn)行為前提，是保證人身安全和設(shè)備完好的最后一道屏障。熱工保護(hù)系統(tǒng)在主輔設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，能及時(shí)采取針對(duì)性的防御或修補(bǔ)措施，保障人身安全和設(shè)備安全運(yùn)行。本文從介紹熱工保護(hù)概念入手，分析了熱工保護(hù)對(duì)于火電廠的安全運(yùn)行的重要性，并引入了DCS系統(tǒng)來(lái)介紹其在促進(jìn)熱工高度自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)機(jī)組可靠性及安全性方面所起到的重要作用。
　　關(guān)鍵詞：熱工保護(hù) 可靠性和安全性 DCS系統(tǒng)
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2011）10（c）-0000-00
　　
　　1熱工保護(hù)的概念
　　 熱工保護(hù)是指在機(jī)組啟停和運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)對(duì)機(jī)組及其主要輔助設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)行的熱力參數(shù)及電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，在主輔設(shè)備及系統(tǒng)的熱力參數(shù)及電網(wǎng)發(fā)生異常或故障時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，緊急情況下自動(dòng)啟動(dòng)或切除某些設(shè)備或系統(tǒng)，使機(jī)組仍然維持原負(fù)荷運(yùn)行或減負(fù)運(yùn)行；當(dāng)發(fā)生重大故障而危及機(jī)組設(shè)備安全時(shí)，自動(dòng)停止機(jī)組運(yùn)行并記錄相關(guān)信息。一般來(lái)說(shuō)，一套完整的熱工保護(hù)系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)裝置、報(bào)警裝置、控制邏輯、保護(hù)定值、記錄和打印設(shè)備、保護(hù)在線試驗(yàn)裝置等。
　　2熱工保護(hù)對(duì)火電廠安全運(yùn)行的影響
　　 熱工保護(hù)對(duì)火電廠安全運(yùn)行的影響體現(xiàn)在其對(duì)鍋爐和汽輪機(jī)等核心裝置上，其重要性也即體現(xiàn)在熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和安全性對(duì)這些裝置的保護(hù)上。熱工系統(tǒng)中的各種熱力設(shè)備在熱工保護(hù)下會(huì)降低故障的發(fā)生率，甚至自動(dòng)修復(fù)故障，從而大大提高了火電廠的安全性和可恢復(fù)性。熱工保護(hù)系統(tǒng)一般分兩級(jí)保護(hù)即事故聯(lián)鎖回路保護(hù)和事故跳閘回路保護(hù)。前者的作用是維持機(jī)組在故障情況下繼續(xù)運(yùn)行或者在危險(xiǎn)工況或自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈時(shí)聯(lián)鎖切除設(shè)備運(yùn)行；跳閘處理的目的是防止機(jī)組發(fā)生機(jī)毀人亡的嚴(yán)重事故。二者均是一種保護(hù)手段，對(duì)確?；痣姀S安全運(yùn)行具有極其重要的作用。
　　3熱工保護(hù)系統(tǒng)常見(jiàn)的問(wèn)題
　　3.1DCS硬件故障
　　 硬件故障主要表現(xiàn)為一般模件故障和控制器故障，前者往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)作，后者引發(fā)的故障表現(xiàn)為：一是控制器誤發(fā)信號(hào)導(dǎo)致機(jī)組跳閘；二是控制器A與B切換過(guò)程中異常導(dǎo)致機(jī)組跳閘；三是控制器A和B切換過(guò)程中異常，熱工人員處理操作不當(dāng)導(dǎo)致機(jī)組跳閘。
　　3.2熱工邏輯及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障
　　 當(dāng)用作聯(lián)鎖保護(hù)的測(cè)量信號(hào)本身不可靠時(shí)，系統(tǒng)的誤動(dòng)概念會(huì)大大增加，而熱控保護(hù)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的觸發(fā)信號(hào)采用了不少單點(diǎn)測(cè)量信號(hào)，由于這些設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)強(qiáng)電磁環(huán)境，來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的異常和外部環(huán)境的干擾，如接線松動(dòng)、電導(dǎo)耦合、電磁輻射等都可能引發(fā)單點(diǎn)信號(hào)保護(hù)回路的誤動(dòng)。像溫度測(cè)量和振動(dòng)信號(hào)受外界因素干擾、變送器故障、位置開(kāi)關(guān)接觸不良或某個(gè)擋板卡澀開(kāi)關(guān)不到位，一些壓力開(kāi)關(guān)穩(wěn)定性差等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，熱控單點(diǎn)信號(hào)保護(hù)回路的異常，很大程度是外部因素誘導(dǎo)下的瞬間誤發(fā)信號(hào)引起，不少故障僅僅是因?yàn)槟硞€(gè)位置開(kāi)關(guān)接觸不良或某個(gè)擋板卡澀造成機(jī)組跳閘。
　　4提高熱工保護(hù)可靠性及安全性的對(duì)策
　　4.1針對(duì)邏輯與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障的對(duì)策
　　 一是最好不在保護(hù)回路中設(shè)置運(yùn)行人員可投、切保護(hù)和手動(dòng)復(fù)歸保護(hù)邏輯的任何操作設(shè)備。200MW及以下機(jī)組的工程師站中已設(shè)計(jì)有投切開(kāi)關(guān)的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置有狀態(tài)顯示和投、切開(kāi)關(guān)操作的確認(rèn)功能。
　　 二是MFT、ETS、GTS間的跳閘指令必須至少有兩路信號(hào)，通過(guò)各自的輸出模塊，并按照二選一或三選二的邏輯啟動(dòng)跳閘繼電器。
　　三是保護(hù)邏輯組態(tài)時(shí)應(yīng)合理配置頁(yè)面和正確的執(zhí)行時(shí)序。
　　四是全面梳理熱工保護(hù)連鎖信號(hào)，著重從動(dòng)作可靠性角度進(jìn)行優(yōu)化。
　　五是為避免單個(gè)部件或設(shè)備故障而造成機(jī)組跳閘，在新機(jī)組邏輯設(shè)計(jì)或運(yùn)行機(jī)組檢修時(shí)采取容錯(cuò)邏輯設(shè)計(jì)，對(duì)運(yùn)行中常出現(xiàn)故障的設(shè)備、部件和元件，從控制邏輯上進(jìn)行優(yōu)化和完善，通過(guò)預(yù)先設(shè)置的邏輯措施來(lái)降低或避免控制邏輯失效。
　　4.2完善測(cè)量報(bào)警信號(hào)系統(tǒng)
　　 測(cè)量信號(hào)具備的報(bào)警作用對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并為排除故障爭(zhēng)取時(shí)間具有十分關(guān)鍵的作用，然而目前許多熱電廠尤其是中小型熱電廠往往存在測(cè)量信號(hào)不可靠、機(jī)組軟報(bào)警點(diǎn)未分級(jí)或分級(jí)不完善、描述錯(cuò)誤、報(bào)警值設(shè)置與運(yùn)行實(shí)際不符等問(wèn)題，由此導(dǎo)致操作畫(huà)面不斷出現(xiàn)誤報(bào)警信號(hào)，以至于運(yùn)行人員不能準(zhǔn)確判斷設(shè)備是否異常。因此，提高報(bào)警信號(hào)的可靠性，對(duì)軟報(bào)警組織專(zhuān)項(xiàng)核對(duì)整理并修改數(shù)據(jù)庫(kù)里的軟報(bào)警量程和上下限報(bào)警值，或通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和在裝軟件邏輯的比較，矯正和修改錯(cuò)誤描述刪除重復(fù)和沒(méi)有必要的軟報(bào)警點(diǎn)，對(duì)所有軟報(bào)警重新進(jìn)行分組、分級(jí)，采用不同的顏色并開(kāi)通操作員站聲音報(bào)警，使軟報(bào)警系統(tǒng)真正發(fā)揮作用。
　　4.3工專(zhuān)業(yè)管理措施
　?。?）對(duì)測(cè)點(diǎn)、控制電纜和管路等采取的應(yīng)對(duì)措施
　　 一是熱控系統(tǒng)DCS電子間設(shè)計(jì)無(wú)電纜夾層時(shí)，其電纜橋架應(yīng)設(shè)計(jì)供檢修維護(hù)用人行通道；二是安裝敷設(shè)帶屏蔽的信號(hào)電纜；三是對(duì)基建機(jī)組電纜安裝質(zhì)量和運(yùn)行機(jī)組檢修電纜的檢修質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收；四是汽輪機(jī)潤(rùn)滑油壓測(cè)點(diǎn)應(yīng)安裝在系統(tǒng)壓力最低處；五是冗余信號(hào)從取樣點(diǎn)到測(cè)量?jī)x表的全程均應(yīng)互相獨(dú)立分開(kāi)設(shè)備；六是測(cè)量蒸汽或液體介質(zhì)的儀表與測(cè)點(diǎn)安裝應(yīng)找準(zhǔn)合適位置。
　?。?）對(duì)接地與干擾問(wèn)題采取的應(yīng)對(duì)措施
　　 一是信號(hào)電纜屏蔽層應(yīng)保持良好的單端接地，屏蔽層接到信號(hào)源的公共端，避免形成屏蔽層環(huán)路，最終達(dá)到抗干擾目的；二是信號(hào)電纜不應(yīng)作為信號(hào)地線，以防止電纜屏蔽層產(chǎn)生磁場(chǎng)感應(yīng)電流形成干擾；三是現(xiàn)場(chǎng)過(guò)渡連接時(shí)，電纜屏蔽線應(yīng)通過(guò)端子可靠性連接，保證屏蔽層接地的全程貫通連續(xù)性，不得有斷層存在；四是同軸電纜和模擬信號(hào)回路控制電纜做好采用集中一點(diǎn)接地的方式，且要將接地點(diǎn)選取在控制室；五是信號(hào)電纜在控制系統(tǒng)側(cè)單點(diǎn)接地解決不了的干擾問(wèn)題可以在干擾源側(cè)單點(diǎn)接地試驗(yàn)，以檢測(cè)是否有利于干擾電壓對(duì)地放電，減少和防止干擾電壓的竄入。
　　4.4管理措施
　　機(jī)組運(yùn)行人員一定要對(duì)熱工保護(hù)系統(tǒng)的邏輯關(guān)系做到心中有數(shù)，掌握保護(hù)定值的量度，防止發(fā)生事故。一般機(jī)組啟動(dòng)前，都要對(duì)熱工主保護(hù)、主機(jī)和輔機(jī)的重要設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)(部分為靜態(tài)試驗(yàn))。運(yùn)行過(guò)程中要經(jīng)常切換計(jì)算機(jī)畫(huà)面，從而了解機(jī)組各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)整工況；特別是在投入自動(dòng)系統(tǒng)后，千萬(wàn)不要以為投入自動(dòng)了就不理不顧。運(yùn)行人員應(yīng)定期對(duì)備用設(shè)備進(jìn)行倒換試驗(yàn)，比如汽泵跳閘后電泵聯(lián)鎖不成功就可以通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，就可以避免汽包水位低導(dǎo)致MFT動(dòng)作引起機(jī)組解列。
　　4.5故分析
　　機(jī)組的熱工保護(hù)每發(fā)生一次動(dòng)作或出現(xiàn)一次拒動(dòng)應(yīng)及時(shí)嚴(yán)格按照事故調(diào)查規(guī)程進(jìn)行，充分利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)功能，對(duì)每個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)做好相關(guān)的歷史趨勢(shì)曲線，發(fā)揮SOE功能，同時(shí)還要注意DCS的各個(gè)計(jì)算機(jī)時(shí)鐘一定要同步。加強(qiáng)事故分析，杜絕同類(lèi)事故發(fā)生。對(duì)分析不清的事故絕不能放過(guò)，應(yīng)組織專(zhuān)家進(jìn)行調(diào)查分析，直到搞清事故的真正原因，并制定反事故措施為止。
　　5結(jié)語(yǔ)
　　 熱工保護(hù)系統(tǒng)是火電廠不可或缺的組成部分，對(duì)提高機(jī)組主輔設(shè)備的可靠性和安全性起著十分重要的作用。本文介紹了熱工保護(hù)概念，并分析了熱工保護(hù)對(duì)保障火電廠安全運(yùn)行的重要作用。接著本文重點(diǎn)介紹了熱工保護(hù)系統(tǒng)中常見(jiàn)的問(wèn)題，分析認(rèn)為，系統(tǒng)軟硬件故障、元器件故障、短路和線路虛接等故障以及人為原因?qū)е碌墓收系仁侵饕憩F(xiàn)形式，并提出了提高熱工保護(hù)可靠性和安全性的對(duì)策。熱工保護(hù)系統(tǒng)是熱力設(shè)備安全運(yùn)行的最后一道屏障，為確保這一屏障的安全可靠，需要熱工維護(hù)人員不斷完善熱工設(shè)備和管理制度。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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