張 晶 趙 雷 陶永剛 劉 云

大唐黃島發(fā)電有限公司 山東 黃島 266000

0 引言

熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性對(duì)電廠機(jī)組的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。熱工保護(hù)是指在機(jī)組運(yùn)行過程中，機(jī)組參數(shù)在正?？煽刂茀?shù)外，機(jī)組可以自動(dòng)緊急的聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備，采取相應(yīng)的措施加以保護(hù)，使機(jī)組不發(fā)生拒動(dòng)和誤動(dòng)的情況［1］。機(jī)組的保護(hù)誤動(dòng)是指由于機(jī)組自身故障引起的動(dòng)作，造成主輔設(shè)備停運(yùn)；保護(hù)拒動(dòng)是指機(jī)組主輔設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)也發(fā)生了故障而不動(dòng)作［1］。在機(jī)組主輔設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)是造成事故擴(kuò)大化，設(shè)備損壞加重的主要原因，尤其以保護(hù)拒動(dòng)最為嚴(yán)重，不僅會(huì)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能因?yàn)楸Ｗo(hù)拒動(dòng)造成事故的不可避免和擴(kuò)大［2］。所以在保護(hù)設(shè)計(jì)和使用中避免保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)和杜絕保護(hù)系統(tǒng)的拒動(dòng)非常重要。

1 引起熱工保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的原因

造成熱工保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的原因有很多諸如熱控元件老化或質(zhì)量原因引起的故障；電纜老化、絕緣破壞、接線端子進(jìn)水等造成電纜接線的短路、虛接；DCS系統(tǒng)軟、硬件故障以及設(shè)計(jì)過程中的缺陷；熱工檢修人員粗心大意造成的接線走錯(cuò)間隔、看錯(cuò)端子排接線、錯(cuò)強(qiáng)制或漏強(qiáng)制信號(hào)以及對(duì)萬(wàn)用表的使用不當(dāng)造成的誤操作；另外在系統(tǒng)邏輯的設(shè)計(jì)也可能存在著缺陷對(duì)主輔設(shè)備相關(guān)測(cè)點(diǎn)的的單點(diǎn)保護(hù)和邏輯未做相關(guān)的防誤動(dòng)和拒動(dòng)的措施［3-5］。上述各種原因都可能會(huì)引起熱工保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)或拒動(dòng)，針對(duì)主要原因文中提出了防止保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的相關(guān)措施。

2 熱工保護(hù)防誤動(dòng)和拒動(dòng)相關(guān)措施

熱工保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展至今已較為成熟，作為設(shè)備的使用者不應(yīng)對(duì)這些原有邏輯做太大更改或刪減，只能進(jìn)行邏輯的補(bǔ)漏和完善，使設(shè)備保護(hù)盡可能最好的實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能［6］。

在大唐黃島電廠670MW機(jī)組正常運(yùn)行和維護(hù)中，我們也發(fā)現(xiàn)一些需進(jìn)行補(bǔ)漏和完善的保護(hù)。在熱工系統(tǒng)中溫度測(cè)點(diǎn)的故障率出現(xiàn)較多，主要表現(xiàn)為顯示壞點(diǎn)、偏高、偏低或驟升驟降，造成這種狀況的原因有很多如元件質(zhì)量不好、元件接線松動(dòng)、元件電纜老化、絕緣破壞、接線端子進(jìn)水、人為接線不仔細(xì)不緊固、接線端子排不合格、元件腐蝕磨損導(dǎo)致保護(hù)套管磨穿等使元件失去保護(hù)等。

為避免溫度元件引起的保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)，我們采用了很多行之有效的措施，如將元件更換為質(zhì)量較好的雙支元件；將重要保護(hù)的接線端子改為帶自鎖功能的端子排或者干脆取消端子排，改為將元件引出線與信號(hào)電纜直接焊接；將有損壞或破漏的端子箱更換，做好防雨等措施［7］。在對(duì)就地元件方面做好保護(hù)防護(hù)以外，我們同時(shí)也對(duì)主要溫度保護(hù)信號(hào)的邏輯加入防誤動(dòng)和拒動(dòng)的措施，如：對(duì)模擬量溫度信號(hào)進(jìn)行斜率限制，通過高限比較和品質(zhì)判斷輸出“相與”后，作為跳閘觸發(fā)條件［8］。 這樣可有效避免溫度點(diǎn)異常帶來(lái)的保護(hù)誤動(dòng)。并且還可以將溫度突變的點(diǎn)記錄下來(lái)，以便在巡檢的時(shí)候，及時(shí)發(fā)現(xiàn)是哪個(gè)點(diǎn)的誤動(dòng)，進(jìn)而及時(shí)進(jìn)行處理，這項(xiàng)措施主要是通過在邏輯中加入首出記憶功能及手動(dòng)復(fù)位功能，當(dāng)溫度測(cè)點(diǎn)瞬間變壞一次或變化率超過規(guī)定值一次，即使又恢復(fù)正常，也可以通過S/R觸發(fā)器記憶下來(lái)，并閉鎖跳閘。此時(shí)只有通過“ON/OFF”塊進(jìn)行人工復(fù)位，才可以再次投入保護(hù)。這樣可以防止因溫度突升突降造成的保護(hù)反復(fù)投切，并且無(wú)論溫度測(cè)點(diǎn)已經(jīng)變壞或曾經(jīng)變壞，都可以通過S/R觸發(fā)器記憶下來(lái)，輸出到報(bào)警畫面顯示出來(lái)，而不必通過煩瑣地查看歷史曲線來(lái)檢查溫度點(diǎn)的好壞，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)報(bào)警功能的邏輯如圖1所示。此功能的實(shí)現(xiàn)很大程度上提高了設(shè)備巡檢的效率［8-9］。

對(duì)于在6kV的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備附近或者有電磁干擾的設(shè)備附近，我們發(fā)現(xiàn)溫度元件即使信號(hào)電纜屏蔽端接地良好，也有可能存在微弱波動(dòng)的情況，對(duì)于這種情況，我們?cè)谶@些溫度信號(hào)DCS接入端子上并入濾波電容，實(shí)踐證明，對(duì)于濾掉干擾信號(hào)、穩(wěn)定測(cè)量信號(hào)非常有效。

另一會(huì)引起誤動(dòng)和拒動(dòng)的隱患就是在維護(hù)中，我們發(fā)現(xiàn)有少量重要保護(hù)及自動(dòng)信號(hào)未采用非同一卡件的冗余配置，根據(jù)集團(tuán)公司的相關(guān)要求，“主要控制器應(yīng)采用冗余配置，重要I/O點(diǎn)應(yīng)考慮采用非同一板件的冗余配置”。對(duì)于主保護(hù)信號(hào)及6kV大型動(dòng)力設(shè)備的跳閘或啟停信號(hào)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求，取自不同I/O模件及不同端子板，這一點(diǎn)經(jīng)檢查均符合要求嚴(yán)格執(zhí)行［10］。

而對(duì)于與大型動(dòng)力設(shè)備相關(guān)聯(lián)的油站等控制信號(hào)卻有些被忽視，如送、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)油站油泵停運(yùn)信號(hào)，二個(gè)停運(yùn)狀態(tài)在一個(gè)卡件上、任意兩個(gè)或多個(gè)等離子斷弧跳A磨信號(hào)測(cè)點(diǎn)在一個(gè)卡件上、汽動(dòng)給水泵潤(rùn)滑油油泵運(yùn)行反饋狀態(tài)在同一卡件上，這些均有可能在卡件出問題時(shí)引起設(shè)備誤動(dòng)。針對(duì)這一原則，我們利用機(jī)組停運(yùn)時(shí)，對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行改造，將這些保護(hù)點(diǎn)設(shè)置于不同卡件，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)現(xiàn)象。在機(jī)組邏輯檢查和梳理中，我們也發(fā)現(xiàn)存在保護(hù)點(diǎn)單點(diǎn)保護(hù)的現(xiàn)象，如汽動(dòng)給水泵軸承溫度高于100℃時(shí)延時(shí)1s跳泵，該測(cè)點(diǎn)為單點(diǎn)保護(hù)。在停機(jī)檢修時(shí)，我們對(duì)該點(diǎn)加裝測(cè)點(diǎn)，使該保護(hù)測(cè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)非同一卡件的冗余配置，從而大大降低機(jī)組保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)現(xiàn)象。

對(duì)于像給水流量低于545t/h觸發(fā)MFT保護(hù)，雖然是三個(gè)測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)入不同卡件作三取二后觸發(fā)，但是在冬天時(shí)候，由于氣溫較低，當(dāng)伴熱發(fā)生故障時(shí)，引起給水流量測(cè)點(diǎn)凍結(jié)或者測(cè)點(diǎn)高壓側(cè)泄露等，都會(huì)使給水流量瞬間變?yōu)榱?，?dǎo)致機(jī)組MFT誤發(fā)，引起機(jī)組停機(jī)事故，為了避免這種誤動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，我們將給水流量低低邏輯與鍋爐螺旋管壁溫高435℃信號(hào)相與，從而避免因給水流量信號(hào)誤發(fā)而引起的誤動(dòng)現(xiàn)象，具體的邏輯圖如圖2所示。同時(shí)對(duì)于可能出現(xiàn)相同情況的啟動(dòng)分離器水位高于14.5米的四取二跳爐信號(hào)，我們也將其跳閘信號(hào)與相應(yīng)側(cè)的分離器出口蒸汽過熱度小于4℃信號(hào)。

從而避免這種鍋爐側(cè)因冬天氣溫較低可能出現(xiàn)的汽水系統(tǒng)重要保護(hù)誤動(dòng)的情況，大大加強(qiáng)了機(jī)組保護(hù)動(dòng)作的可靠性，使機(jī)組安全運(yùn)行得到保障。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及DCS技術(shù)的不斷完善，模件、端子卡件的可靠性在逐步提高，但在我們生產(chǎn)維護(hù)過程中依然發(fā)現(xiàn)有模件與環(huán)網(wǎng)之間的通訊出現(xiàn)問題的情況，雖然模件與環(huán)網(wǎng)之間均采用了雙通訊卡件（NPM卡件）以及雙環(huán)網(wǎng)冗余配置，但仍然發(fā)現(xiàn)有極稀少的可能出現(xiàn)通訊堵塞情況，當(dāng)出現(xiàn)通訊堵塞的時(shí)候，模件與環(huán)網(wǎng)之間的通訊會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)中斷現(xiàn)象，這種情況在機(jī)組正常運(yùn)行中是不可以發(fā)生的，為防止這種短暫的通訊中斷而引起機(jī)組的保護(hù)拒動(dòng)，我們采取了如下措施：將重要保護(hù)點(diǎn)通過兩個(gè)單獨(dú)端子卡件的DO通道輸出，再通過不同的兩根電纜硬接線至跳閘模件的非同一DI卡件，再通過跳閘模件的軟邏輯判斷來(lái)跳閘相應(yīng)設(shè)備。這樣的設(shè)計(jì)可以有效地避免因通訊短暫阻塞而引起跨模件間的環(huán)網(wǎng)通訊故障所造成的保護(hù)拒動(dòng)情況。

3 熱工保護(hù)可靠性的日常維護(hù)

熱工保護(hù)的可靠性是需要在運(yùn)行和維護(hù)中不斷發(fā)現(xiàn)隱患，根除隱患來(lái)逐步提高的，對(duì)于硬件設(shè)備，也會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而出現(xiàn)一些隱患和老化現(xiàn)象。為了確保設(shè)備的安全運(yùn)行，在日常檢修巡檢中以及在機(jī)組停運(yùn)的情況下全面對(duì)各端子板驅(qū)動(dòng)電源保險(xiǎn)和DSO端子板的外回路電源保險(xiǎn)等硬件設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)耐心地檢查，最大程度的將硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低［11］。尤其是在機(jī)組大修或者小修的工程中對(duì)熱工保護(hù)系統(tǒng)和機(jī)組的設(shè)備進(jìn)行徹底的檢修，并進(jìn)行嚴(yán)格的熱工保護(hù)試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)熱工系統(tǒng)的缺陷和設(shè)備的安全隱患，使機(jī)組處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)論

在對(duì)熱工保護(hù)系統(tǒng)可靠性的分析中尤其是防止熱工保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)，對(duì)熱工系統(tǒng)的安全性和可靠性有著非常重要的意義。因此在通過采取相應(yīng)地措施提高熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行就顯得更加重要，文中提到的相應(yīng)措施在機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中表現(xiàn)良好，有效提高了熱工保護(hù)系統(tǒng)和機(jī)組安全運(yùn)行的可靠性。

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