閆冠宇

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，使得我國對能源的需求量日益增加，然而，電力又是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展所不可缺少的能源之一，勢必會面臨巨大的挑戰(zhàn)與發(fā)展機(jī)遇。受此情況的影響，國家對電力的發(fā)展也提出了更高的要求，與此同時，我國的發(fā)電設(shè)備正向智能化、自動化的方向快速發(fā)展，所以，關(guān)于電力操作系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及可靠性都有了一個更新的認(rèn)識。火力發(fā)電廠發(fā)電設(shè)備由于煤種變化、設(shè)備故障及運(yùn)行人員操作不當(dāng)?shù)雀鞣N不確定因素的影響，造成運(yùn)行參數(shù)超過規(guī)定的限值，甚至危急設(shè)備及人身安全。因此切實提高熱工保護(hù)系統(tǒng)的安全性與可靠性是當(dāng)前所要解決的首要問題。本文主要對當(dāng)前我國火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)中存在的諸多問題進(jìn)行探討和分析，并且提出了一些切實提高火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的有效對策。

關(guān)鍵詞：熱控；保護(hù)系統(tǒng)；可靠性

熱工自動化系統(tǒng)已成為了火電廠的重要樞紐部分，電廠的大部分設(shè)備都是由它控制著，汽包水位、過熱蒸汽溫度、鍋爐燃料量、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制、再熱蒸汽溫度等是其主要組成部分。其次一些比較先進(jìn)的系統(tǒng)還包括了引風(fēng)控制、送風(fēng)控制等調(diào)節(jié)系統(tǒng)。熱工自動化系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜，其可靠性不僅需要熱工人員有牢固的專業(yè)知識，對系統(tǒng)的工作原理熟悉清楚，還要可以正確的操作。特別是在主要設(shè)備或者輔助設(shè)備出現(xiàn)較為嚴(yán)重的故障時，正常手工技術(shù)人員必須及時對熱工保護(hù)系統(tǒng)采取有效措施，只有這樣，才能夠有效避免故障的繼續(xù)擴(kuò)大減少設(shè)備以及對人員的傷害。所以確?；痣姀S能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，熱工保護(hù)系統(tǒng)必須有較高的安全性及可靠性。換而言之，熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性是設(shè)備安全運(yùn)行的首要條件。

一、提高熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的意義

熱工保護(hù)系統(tǒng)在火力發(fā)電機(jī)組中占據(jù)著重要的位置，是不可或缺的部分，其可靠性對于機(jī)組的主輔設(shè)備能否安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)機(jī)組的主輔設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)參數(shù)超出可控范圍時，熱工保護(hù)系統(tǒng)會聯(lián)動相關(guān)設(shè)備，同時采取及時有效的措施對機(jī)組加以保護(hù)，從而避免出現(xiàn)重大設(shè)備損壞甚至更嚴(yán)重的后果。因此，熱工保護(hù)系統(tǒng)是否可靠是提高發(fā)電機(jī)組主輔設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。近年來，我國火電機(jī)組的設(shè)備不斷更新?lián)Q代，直接表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)組的容量增大、參數(shù)提高、熱工自動化程度也不斷提升，DCS（分散控制系統(tǒng)）也已廣泛被火電企業(yè)采用，憑借其強(qiáng)大的功能及優(yōu)越性，使機(jī)組的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性都得到極大的提升。但由于機(jī)組容量越來越大，工藝越來越發(fā)雜，致使參與保護(hù)控制的熱工測量參數(shù)也不斷地增多，使得設(shè)備和機(jī)組發(fā)生誤動和拒動事件的幾率明顯升高。所以，想要消除或減少誤動和拒動，就要提高機(jī)組熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

二、熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性出現(xiàn)問題的原因

1. 系統(tǒng)設(shè)計及安裝存在漏洞

熱控設(shè)備安裝是火電廠基建工作內(nèi)容的一部分，在安裝過程中，由于對系統(tǒng)的認(rèn)識不足或者安裝使用的側(cè)重點不同，就會留下可靠性的隱患。當(dāng)前，大多數(shù)火電廠在系統(tǒng)的設(shè)計及安裝過程，更多的是從使用的角度進(jìn)行考慮，例如更好的提高設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，更大限度的提高熱控效率，但是，在提高系統(tǒng)的可靠性層面投入的較少。這種設(shè)計以及安裝的思路，會導(dǎo)致很多大型機(jī)組在投產(chǎn)運(yùn)行的初期，出現(xiàn)大量的非計劃停運(yùn)，從而極大的降低了整體機(jī)組的工作效率。由此可以看出，系統(tǒng)設(shè)計以及安裝過程中存在的客觀漏洞使得控制設(shè)備的可靠性較低，無法滿足實際大型機(jī)組的工作需求。

2. DCS系統(tǒng)軟、硬件故障

隨著熱工保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展，為了保證發(fā)電機(jī)組的安全和可靠性，一般在機(jī)組的熱工保護(hù)過程中會加入一些過程控制站，以便熱工保護(hù)系統(tǒng)的 CPU 出現(xiàn)故障時均能停機(jī)保護(hù)，但是，由于熱工保護(hù)系統(tǒng)的軟，硬件故障也時常有發(fā)生，會引起熱工保護(hù)的誤動，信號處理卡，輸出模塊，設(shè)定值模塊出現(xiàn)問題時也會引起軟，硬件故障。

3. 控制電源故障

熱工系統(tǒng)的自動化程度不斷提高，系統(tǒng)設(shè)計軟硬件設(shè)置越來越復(fù)雜，使得熱工電源系統(tǒng)成為保護(hù)系統(tǒng)可靠與否的一個重要因素。電源的冗余配置、電源監(jiān)視以及失電報警都應(yīng)該成為電源系統(tǒng)的著重點?？刂齐娫垂收现饕蛞皇请娫淳€路接觸不良、接線松動或開關(guān)質(zhì)量不好，致使控制電源斷路或短路，從而引起保護(hù)誤動。二是在電源系統(tǒng)設(shè)計過程中控制電源回路的元器件容量選擇錯誤或電壓等級不匹配及控制電源未考慮冗余等因素造成事故。因此，在設(shè)計過程中控制電源的可靠性不容忽視。

4. 管理水平、模式滯后

熱控設(shè)備管理目前仍停留在傳統(tǒng)的管理模式上，所有設(shè)備的檢修，不管運(yùn)行狀況如何，基本都采用定期檢修與校驗方式。例如儀表調(diào)前合格率統(tǒng)計達(dá)98%甚至更高，仍按規(guī)定的周期全部進(jìn)行檢測校驗。一些單位設(shè)備采購時，因?qū)υO(shè)備質(zhì)量好壞不了解和無設(shè)備選型參考依據(jù)，購入一些質(zhì)量不好的產(chǎn)品，影響甚至威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，如何通過對在線運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行可靠性分類，制定合理的儀表校驗周期，是火電廠管理工作中迫切需要解決的問題。

三、熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性策略

1. 采用冗余設(shè)計

當(dāng)前，發(fā)電機(jī)組的熱工保護(hù)系統(tǒng)中，比較普遍的是過程控制站的電源和 CPU冗余設(shè)計，為了提高熱工保護(hù)的效率，對一些執(zhí)行保護(hù)的設(shè)備，如跳閘電磁閥等設(shè)備的動作也應(yīng)該要監(jiān)控起來，對熱工保護(hù)系統(tǒng)中的一些比較重要的熱工信號也要進(jìn)行冗余設(shè)置，并且要對來自同一個樣本的測點信號進(jìn)行記錄和有效地判斷，對重要的測點進(jìn)行測量，應(yīng)該要將卡件分布在不同的地方，以提高系統(tǒng)的可靠性，對重要的測量點進(jìn)行取樣要對多個點進(jìn)行取樣，并且各個點之間要保持相對的獨立，也是保證可靠性的一個重要措施，當(dāng)前的取樣方式多是多點并列取樣的，這種方法還有待改進(jìn)，熱工系統(tǒng)的冗余設(shè)計對于查找故障并且對故障進(jìn)行軟化和排除都十分方便。

2. 采用技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠的元件

目前熱工保護(hù)系統(tǒng)對熱控元件可靠性的要求不斷提高，要提高其可靠性就要保證采用的熱控元件技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠。由于控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，熱控設(shè)備的投資也“水漲船高”，切不可為了算經(jīng)濟(jì)賬而“因小失大”。在合理的投資下要選用質(zhì)量可靠、口碑較好的設(shè)備，才會達(dá)到高“性價比”。

3. 現(xiàn)場人員要有事故預(yù)想

針對不同情況、案例，制定合理的防范措施。重點對控制邏輯的條件合理性和系統(tǒng)完善性、保護(hù)信號的取信方式和配置、保護(hù)聯(lián)鎖信號定值和延時時間設(shè)置、系統(tǒng)的安裝調(diào)試和檢修維護(hù)質(zhì)量、熱控技術(shù)監(jiān)督力度和管理水平等方面進(jìn)行評估。通過對設(shè)備微觀變化的分析，掌握設(shè)備狀況的變化趨勢，以此判斷安全程度，采取預(yù)防措施，防患于未然。通過評估工作的開展，促進(jìn)熱控系統(tǒng)全過程監(jiān)督的科學(xué)化、規(guī)范化、精細(xì)化管理，提高監(jiān)督工作的實效性和機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

4. 其它措施

（1）熱工控制柜和DCS系統(tǒng)電源一路采用不停電電源（UPS），另一路來自事故保安電源（無保安電源時采用廠用電）。并均設(shè)置電源自動切投裝置，工作電源故障時及時切換至另一路電源。

（2）為避免弱電信號受現(xiàn)場電磁干擾，確保測量信號的準(zhǔn)確性，可以將測量信號電纜與控制電纜和動力電纜分層敷設(shè)，提高系統(tǒng)的可靠性。

（3）建立科學(xué)的評價體系及專業(yè)人員培訓(xùn)。

四、結(jié)語

綜上所述，熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與火電機(jī)組主輔設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)，隨著發(fā)電設(shè)備日趨高度自動化，系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性也變得日益重要，同時也對保護(hù)系統(tǒng)提出了更高的要求，熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的提高也將成為一個永久的課題。