王文歲 張 超 銀 偉 張 穎 楊其德

（陜西德源府谷能源有限公司，榆林 719400）

熱控系統(tǒng)的安全性對電廠的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。熱控保護(hù)裝置具有監(jiān)測和控制熱力設(shè)備的功能，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，從而確保設(shè)備安全運(yùn)行和連續(xù)生產(chǎn)。然而，由于電廠熱控系統(tǒng)及其工作環(huán)境具有復(fù)雜性，熱控保護(hù)裝置存在一定的故障風(fēng)險(xiǎn)。因此，文章基于熱控保護(hù)裝置的基本原理和功能，針對不同的故障問題提出處理措施和保護(hù)策略，對于提高熱控保護(hù)裝置的性能和可靠性具有重要意義。

1 電廠熱控系統(tǒng)中熱控保護(hù)裝置的原理

電廠熱控系統(tǒng)中的熱控保護(hù)裝置指保護(hù)設(shè)備免受超溫和超壓等異常熱力工況損害的裝置。在運(yùn)行過程中，熱控保護(hù)裝置首先通過覆蓋關(guān)鍵設(shè)備重要位置的感應(yīng)器、傳感器等監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)采集設(shè)備內(nèi)部的溫度、壓力、流量等參數(shù)信息。其次，熱控保護(hù)裝置將采集到的參數(shù)與設(shè)定的安全閾值進(jìn)行比較[1]。提前設(shè)定一個(gè)溫度上限值，當(dāng)溫度超過上限值時(shí)，判定為異常情況。再次，一旦熱控保護(hù)裝置發(fā)現(xiàn)參數(shù)超過安全閾值，會立即觸發(fā)報(bào)警信號，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。報(bào)警方式包括聲音、閃光、報(bào)警器等，目的是及時(shí)提醒操作人員發(fā)現(xiàn)異常情況。最后，熱控保護(hù)裝置在觸發(fā)報(bào)警后，向控制系統(tǒng)發(fā)送信號?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)信號執(zhí)行相應(yīng)的干預(yù)動作[2]，如降低燃燒溫度、降低蒸汽壓力等，以保護(hù)設(shè)備免受損害，保證電廠熱力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 熱控保護(hù)裝置誤動及拒動故障原因及處理措施

2.1 故障原因

導(dǎo)致熱控保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動或拒動故障的原因有兩點(diǎn)，一是兩條冗余電路的電源切換模式引發(fā)的電源故障，二是熱控元件故障。

兩條冗余電路的電源切換模式引發(fā)的電源故障原因如下。第一，電源切換模式選擇不當(dāng)或切換時(shí)機(jī)不合理，會導(dǎo)致熱控保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動和拒動。例如，在電源切換過程中，沒有合理同步兩條電路的供電狀態(tài)，或切換過程中沒有確保無中斷地供電，均會導(dǎo)致熱控保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動和拒動[3]。第二，在電源切換過程中，一個(gè)電源出現(xiàn)電壓異?；螂娏鞒?fù)荷故障，會通過電路中的其他元件傳遞給熱控保護(hù)裝置，使其誤動和拒動。第三，電源切換過程通常會引起電磁干擾或過電壓等問題，會造成熱控保護(hù)裝置誤動和拒動。例如，電源切換時(shí)出現(xiàn)的瞬態(tài)過電壓被熱控保護(hù)裝置誤判為電氣故障而觸發(fā)動作。

熱控元件故障原因如下。第一，傳感器故障。熱控保護(hù)裝置利用溫度傳感器監(jiān)測電廠中的溫度變化，若傳感器出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致傳感器讀數(shù)異常或無法讀取，進(jìn)而導(dǎo)致保護(hù)裝置誤判溫度變化情況，造成誤動或拒動。第二，控制電路故障。熱控保護(hù)裝置的控制電路負(fù)責(zé)監(jiān)測傳感器讀數(shù)并做出相應(yīng)的控制動作。如果控制電路存在故障，會導(dǎo)致熱控保護(hù)裝置無法正確處理傳感器讀數(shù)，從而引起誤動或拒動。第三，信號傳輸故障。熱控保護(hù)裝置需要與控制室的監(jiān)控系統(tǒng)或其他保護(hù)裝置進(jìn)行通信，若信號傳輸存在故障，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤傳輸或丟失，進(jìn)而影響保護(hù)裝置判斷和動作的準(zhǔn)確性[4]。第四，配置參數(shù)錯(cuò)誤。熱控保護(hù)裝置需要通過設(shè)置參數(shù)來適應(yīng)不同的工況和要求，若參數(shù)配置錯(cuò)誤或不合理，會導(dǎo)致保護(hù)裝置對溫度變化的判斷出現(xiàn)偏差，進(jìn)而發(fā)生誤動或拒動。

2.2 故障處理措施

針對兩條冗余電路的電源切換模式引發(fā)的電源故障問題，可采取如下處理措施。首先，在設(shè)計(jì)冗余電路的電源切換模式時(shí)，選擇滿足系統(tǒng)需求的切換策略，如使用雙投切換器或雙輸入供電模塊，在切換過程中實(shí)現(xiàn)無間斷供電，并確保切換過程中的平穩(wěn)過渡。其次，采取必要的電源保護(hù)措施，以減少電源故障的連鎖效應(yīng)。例如，使用過載保護(hù)器或過壓保護(hù)器等裝置，保護(hù)電源系統(tǒng)免受故障的影響，防止故障信號傳遞給熱控保護(hù)裝置。再次，通過采用合理的干擾濾波和電源切換控制方法，減少電源切換過程中產(chǎn)生的電氣干擾，進(jìn)而減少對熱控保護(hù)裝置的影響。例如，使用濾波器來抑制瞬態(tài)過電壓，使用合適的電源切換控制算法確保平穩(wěn)過渡。最后，優(yōu)化熱保護(hù)電源切換流程。相關(guān)工作人員應(yīng)全面掌握熱控保護(hù)裝置切換電源的原理，識別生產(chǎn)和運(yùn)行過程中的關(guān)鍵設(shè)備并進(jìn)行分類，確定對生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性影響最大的設(shè)備。針對每個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，分析其電源要求，包括電壓、頻率、容量等參數(shù)，確保提供足夠的電力，滿足設(shè)備的正常運(yùn)行需求?；诜稚⒖刂葡到y(tǒng)（Distributed Control System，DCS）的電源切換方式設(shè)計(jì)電源備份方案，以確保關(guān)鍵設(shè)備和DCS 的供電可靠性，還可以采用冗余供電策略，如使用備用電源或增加電源切換裝置[5]。對于重要的負(fù)載電源和輔助性供電電源，考慮使用不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）系統(tǒng)來提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，防止電力中斷或電壓波動影響設(shè)備和系統(tǒng)，避免因電源切換問題導(dǎo)致熱控保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動或拒動。

針對熱控元件故障導(dǎo)致的熱控保護(hù)裝置誤動或拒動問題，可通過如下措施進(jìn)行處理。第一，處理傳感器故障。檢查傳感器的連接是否正常，有無斷線或松動現(xiàn)象。如果連接正常，可以嘗試調(diào)整或更換傳感器位置，確保其能夠準(zhǔn)確感知溫度變化。調(diào)整后仍然存在故障，則需要更換傳感器。第二，處理控制電路故障。檢查熱控元件所連接的控制電路是否存在開關(guān)斷開、接觸不良等故障，若存在故障，可以通過檢查電路連接、更換損壞的元件或重新調(diào)整控制電路來解決。第三，處理信號傳輸故障。檢查信號傳輸線路是否存在斷開、插頭接觸不良等問題，若存在問題，可以通過重新連接信號傳輸線路、更換損壞的信號傳輸設(shè)備來修復(fù)信號傳輸故障[6]。第四，處理配置參數(shù)錯(cuò)誤。檢查熱控保護(hù)裝置的設(shè)定溫度、延時(shí)時(shí)間等配置參數(shù)是否正確設(shè)置。對于配置錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)具體運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整和重置。

3 熱控保護(hù)裝置軟件程序故障原因及處理措施

3.1 故障原因

某電廠鍋爐在燃燒工序中出現(xiàn)故障，但熱控保護(hù)裝置沒有檢測到故障，未傳達(dá)指令及時(shí)停止鍋爐運(yùn)行，導(dǎo)致故障問題進(jìn)一步加重，最終使鍋爐系統(tǒng)停止運(yùn)行。通過分析設(shè)備故障時(shí)熱控保護(hù)裝置的表現(xiàn)，工作人員認(rèn)為故障原因在于熱控保護(hù)裝置的軟件程序出現(xiàn)問題，使得指令無法有效傳達(dá)到相關(guān)控制設(shè)備。

3.2 故障處理措施

針對這一故障問題，工作人員重新編寫熱控保護(hù)裝置的軟件程序，并安裝在裝置的控制系統(tǒng)中，具體代碼為

MAX_TEMPERATURE = 1000

MAX_PRESSURE = 300

MAX_FLOW = 1000

while True:

temperature = float(input(“請輸入溫度值：”))

pressure = float(input(“請輸入壓力值：”))

flow = float(input(“請輸入流量值：”))

if temperature > MAX_TEMPERATURE or pressure ＞ MAX_PRESSURE or flow ＞ MAX_FLOW:

print(“Stop Boiler”)

break

else:

print(“Run Boiler”)

上述代碼中，MAX_TEMPERATURE、MAX_PRES SURE 和MAX_FLOW 分別代表溫度、壓力和流量的最大安全值限制。程序會不斷循環(huán)讀取輸入的溫度、壓力和流量值，并進(jìn)行判斷。若任一數(shù)值超過安全值限制，則輸出“Stop Boiler”并停止鍋爐運(yùn)行；否則輸出“Run Boiler”，鍋爐繼續(xù)運(yùn)行。循環(huán)會持續(xù)進(jìn)行，直到手動停止程序。通過重新編寫軟件程序并對故障情況進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)熱控保護(hù)裝置可主動停止鍋爐運(yùn)行，故障解除。

4 熱控保護(hù)裝置容錯(cuò)能力差的原因及處理措施

4.1 原因分析

熱控保護(hù)裝置容錯(cuò)能力差的原因之一是缺乏冗余設(shè)計(jì)。冗余設(shè)計(jì)通過增加備用元件或系統(tǒng)，來提高系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)能力。對于熱控保護(hù)裝置而言，如果缺少冗余設(shè)計(jì)，一旦裝置發(fā)生故障或失效，整個(gè)系統(tǒng)可能受到嚴(yán)重影響。缺少冗余設(shè)計(jì)會導(dǎo)致如下故障問題。第一，單點(diǎn)故障。熱控保護(hù)裝置發(fā)生故障時(shí)，沒有備用的裝置可以替代，系統(tǒng)會變得脆弱，容易出現(xiàn)單點(diǎn)故障，導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題或設(shè)備損壞[7]。第二，無法恢復(fù)錯(cuò)誤。熱控保護(hù)裝置出現(xiàn)錯(cuò)誤或短期故障時(shí)，由于缺乏冗余設(shè)計(jì)，系統(tǒng)無法自動檢測和恢復(fù)，需要手動干預(yù)，才能確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這會額外增加停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。第三，故障傳播。熱控保護(hù)裝置故障會導(dǎo)致其他關(guān)鍵系統(tǒng)組件或設(shè)備出現(xiàn)故障，再加上缺乏冗余設(shè)計(jì)，使得整個(gè)系統(tǒng)容易受到連鎖反應(yīng)的影響，導(dǎo)致設(shè)備故障影響范圍擴(kuò)大，造成嚴(yán)重的后果。

4.2 處理措施

冗余設(shè)計(jì)通過增加備用組件或備份系統(tǒng)，使得即使某個(gè)組件發(fā)生故障，系統(tǒng)仍然能夠繼續(xù)正常運(yùn)行，極大地提升了熱控保護(hù)裝置的可靠性，減少故障造成的停機(jī)時(shí)間和生產(chǎn)損失。冗余設(shè)計(jì)增強(qiáng)了系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，允許系統(tǒng)在某個(gè)組件或備份系統(tǒng)故障時(shí)自動切換到備用組件或系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

在冗余設(shè)計(jì)時(shí)，首先，將多路信號分散在不同模塊上，實(shí)現(xiàn)并行處理，提高信號采集和處理的效率。每個(gè)模塊獨(dú)立負(fù)責(zé)一部分信號的處理，互不干擾，充分發(fā)揮處理器的計(jì)算能力[8]。其次，為了確保信號的準(zhǔn)確性和可靠性，在每個(gè)信號的輸出端或輸入端安裝相應(yīng)的質(zhì)量判斷裝置，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測和評估信號，檢測異常值和錯(cuò)誤信號，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警或故障指示，避免現(xiàn)場出現(xiàn)意外。針對熱電偶、熱電阻溫度信號與24 V/48 V 直流開關(guān)量信號之間的抗干擾問題，可采用物理隔離的方式，將不同信號類型的電纜分開布置[9]。例如，將熱電偶、熱電阻溫度信號和24 V/48 V直流開關(guān)量信號分別走不同的線槽或管道，并保持一定的距離，以減少信號之間的相互干擾，增強(qiáng)熱控保護(hù)裝置的容錯(cuò)能力。

5 熱控保護(hù)裝置的保護(hù)措施

為避免電廠熱控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，加強(qiáng)熱控保護(hù)裝置的保護(hù)，可采取如下措施。

第一，加強(qiáng)軟件開發(fā)與檢驗(yàn)。電廠熱控系統(tǒng)保護(hù)裝置功能的實(shí)現(xiàn)依賴于軟件程序，因此應(yīng)采用嚴(yán)格的開發(fā)規(guī)范和流程，如代碼審查、單元測試、集成測試等，確保軟件的穩(wěn)定性和安全性。使用靜態(tài)代碼分析工具、動態(tài)測試工具等進(jìn)行程序測試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的漏洞和錯(cuò)誤，提高軟件的質(zhì)量。

第二，定期維護(hù)和檢測。針對熱控保護(hù)裝置的軟件程序，每月進(jìn)行1 次維護(hù)檢查，確保軟件程序正常運(yùn)行。每季度進(jìn)行1 次系統(tǒng)檢查、備份，確保備份數(shù)據(jù)的完整性。每半年對熱控保護(hù)裝置進(jìn)行1 次清潔、維護(hù)，每年對電池的性能進(jìn)行1 次檢查，視情況予以更換。

第三，健全故障報(bào)警系統(tǒng)。監(jiān)控?zé)峥叵到y(tǒng)中的異常情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度、壓力、流量等參數(shù)，若超過限值系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號，提醒操作人員及時(shí)采取相應(yīng)的措施，防止故障擴(kuò)大。建立完善的設(shè)備監(jiān)控和管理機(jī)制，包括定期巡檢、設(shè)備狀態(tài)記錄、異常數(shù)據(jù)分析等。通過對設(shè)備的全面監(jiān)控和管理，及時(shí)察覺設(shè)備異常狀況，并進(jìn)行相應(yīng)的維修和保養(yǎng)工作，減少故障發(fā)生的可能性。

6 結(jié)語

為了提升電廠的安全性和可靠性，減少事故發(fā)生的概率，保護(hù)設(shè)備免受損壞，深入分析熱控保護(hù)裝置的故障問題及其原因，提出一系列故障處理和設(shè)備保護(hù)措施。未來，熱控保護(hù)裝置的故障分析和處理將更加精細(xì)化和智能化，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并預(yù)測潛在故障，提高電廠的運(yùn)行效率和安全性。