周穎珍
摘 要:本文在總結(jié)近幾年熱工設(shè)備異常案例,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,從技術(shù)管理、軟件優(yōu)化、現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)等方面探討提高熱工可靠性評(píng)估因素,提升熱工專業(yè)管理水平。
關(guān)鍵詞:可靠性;評(píng)估;穩(wěn)定運(yùn)行
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.015
1 前言
目前,火電機(jī)組容量越來(lái)越大,自動(dòng)化水平也越來(lái)越高,對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行也提出更高的要求。但近幾年,因熱控方面原因引起機(jī)組非停問(wèn)題成為火電企業(yè)的新的焦點(diǎn)。加強(qiáng)熱工技術(shù)監(jiān)督,研究如何提高熱控設(shè)備可靠性,防止保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)火力發(fā)電廠熱控系統(tǒng)硬件配置、軟件功能、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝、系統(tǒng)防護(hù)、技術(shù)管理等方面進(jìn)行系統(tǒng)的查評(píng),是發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患及管理漏洞的有效手段;通過(guò)對(duì)評(píng)估發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的研究,優(yōu)化控制策略,提升熱工專業(yè)管理水平,提高熱控系統(tǒng)可靠性。
2 熱工可靠性評(píng)估關(guān)鍵因素
目前,無(wú)論是老企業(yè)還是新建廠,熱控專業(yè)人才都比較緊缺,在技術(shù)管理上存在很大的差距。在管理上,要按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定,結(jié)合企業(yè)實(shí)際,要建立一套詳實(shí)的管理制度,明確工作內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn),在認(rèn)真分析本企業(yè)發(fā)生問(wèn)題基礎(chǔ)上,加強(qiáng)同行業(yè)的溝通交流,相互學(xué)習(xí)借鑒一下好的管理經(jīng)驗(yàn)和新的技術(shù)手段。近幾年不斷跟蹤非停事件原因分析,研究完善控制策略,重點(diǎn)把握關(guān)鍵因素,逐步提升熱工可靠性。
2.1 有關(guān)DCS系統(tǒng)管理措施
(1)制定完善的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、電源、控制單元控制器、操作員站、重要卡件等故障時(shí)的應(yīng)急預(yù)案。
(2)堅(jiān)持定期切換制度,利用停機(jī)或檢修機(jī)會(huì)對(duì)DCS系統(tǒng)的DPU、冗余網(wǎng)絡(luò)及交換機(jī)等進(jìn)行切換試驗(yàn)。
(3)機(jī)組檢修時(shí),對(duì)卡件、電源、保險(xiǎn)等進(jìn)行全面檢查,確?;芈房煽?,并根據(jù)使用時(shí)間及檢查結(jié)果更換回路保險(xiǎn)。
2.2 提高熱工設(shè)備信號(hào)可靠性,防止保護(hù)誤動(dòng)與拒動(dòng)
(1)當(dāng)響應(yīng)速度和可靠性滿足要求時(shí),輔機(jī)聯(lián)鎖、保護(hù)信號(hào)宜采用模擬量變送器替代開(kāi)關(guān)量變送器。
(2)定期檢查安裝在有振動(dòng)的汽水管道、煙風(fēng)道及閥體等主設(shè)備本體上的熱控設(shè)備及附件。
(3)對(duì)重要的角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)拐臂鏈接軸銷、直行程閥桿連接件必須有如背冒螺帽、穿孔開(kāi)口銷、止退墊片等防松脫措施。
(4)就地重要儀表的取樣閥門、排污閥門,若采用手柄式的球閥,應(yīng)設(shè)置鎖定裝置或采取其它防誤碰措施。
(5)嚴(yán)禁采用單一閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)用于保護(hù)(聯(lián)鎖)。
(6)重要輔機(jī)停止判斷邏輯應(yīng)設(shè)計(jì)為:“停止”、“運(yùn)行”取非以及電流信號(hào)小于5A三路信號(hào)三取二算法作為“停止”信號(hào);對(duì)“運(yùn)行”判斷原理同上。
(7)每年定期對(duì)儀用壓縮空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),確??諝赓|(zhì)量合格。
(8)對(duì)于三取二等冗余表決信號(hào),需增加信號(hào)不同步報(bào)警。
(9)對(duì)使用模擬量信號(hào)作為聯(lián)鎖保護(hù)條件的,在邏輯中應(yīng)充分考慮信號(hào)故障對(duì)保護(hù)可靠性的影響。對(duì)溫度信號(hào)應(yīng)增加溫度跳變、信號(hào)質(zhì)量判斷等判據(jù)。
(10)汽輪機(jī)跳閘信號(hào),應(yīng)采用主汽門關(guān)閉信號(hào)(或同等汽門關(guān)閉判據(jù))、汽輪機(jī)安全油壓?jiǎn)适Ф∫贿M(jìn)行判斷。
(11)嚴(yán)格執(zhí)行爐膛壓力開(kāi)關(guān)定期吹掃,對(duì)于測(cè)點(diǎn)較遠(yuǎn)、有U型彎的取壓管路,需檢查管路內(nèi)是否存在結(jié)露情況。
2.3 防止DCS控制系統(tǒng)失靈
(1)DCS網(wǎng)絡(luò)通訊、控制器等負(fù)荷率應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視,并具備負(fù)荷率超限報(bào)警功能。
(2)DCS系統(tǒng)的GPS對(duì)時(shí)功能應(yīng)具備故障報(bào)警或發(fā)生故障自動(dòng)退出功能。
(3)保護(hù)系統(tǒng)的輸入信號(hào)應(yīng)獨(dú)立,禁止使用1個(gè)外部接點(diǎn)信號(hào)直接并聯(lián)接入多個(gè)輸入信號(hào)通道。
(4)DCS系統(tǒng)各控制器之間的保護(hù)信號(hào)傳輸,應(yīng)使用硬接線方式,用于保護(hù)的開(kāi)關(guān)量應(yīng)采用三取二(或同等冗余功能)表決方式。
(5)DCS系統(tǒng)組態(tài)時(shí)要注意運(yùn)算時(shí)序、頁(yè)掃描周期問(wèn)題,運(yùn)算時(shí)序的先后和保護(hù)動(dòng)作順序應(yīng)一致。
(6)對(duì)于由運(yùn)行人員設(shè)置的定值回路,應(yīng)設(shè)置上、下限幅。
(7)機(jī)組在RB動(dòng)作后,自動(dòng)控制系統(tǒng)子回路不應(yīng)因不合理設(shè)置而切為手動(dòng)方式或自動(dòng)調(diào)節(jié)功能受限,無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)致參數(shù)失控或調(diào)節(jié)品質(zhì)的下降。
(8)DCS或其它控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)完善時(shí),應(yīng)關(guān)注軟件、硬件不同版本間的兼容問(wèn)題。
2.4 防止熱控測(cè)點(diǎn)及控制裝置故障引起控制系統(tǒng)失常
(1)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)使用的重要參數(shù)冗余信號(hào),各信號(hào)之間偏差大時(shí)要進(jìn)行報(bào)警。
(2)備用設(shè)備存在閉鎖啟動(dòng)條件應(yīng)發(fā)報(bào)警。
(3)發(fā)電機(jī)定子冷卻水流量低保護(hù),應(yīng)采用發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水流量三取二做為保護(hù)判據(jù),且三個(gè)流量信號(hào)取樣及回路應(yīng)滿足“獨(dú)立性”要求。
(4)完善控制回路中熱工測(cè)點(diǎn)品質(zhì)判斷、壞點(diǎn)切除功能,防止指令、反饋偏差大造成自動(dòng)調(diào)節(jié)異常。
(5)在汽包水位、除氧器水位等調(diào)節(jié)回路應(yīng)增加參與調(diào)節(jié)測(cè)點(diǎn)異常跳變切除自動(dòng)的邏輯。
(6)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及控制子系統(tǒng),RB工況下應(yīng)避免出現(xiàn)偏差大切手動(dòng)及偏差大指令閉鎖。發(fā)生滿足RB觸發(fā)條件的輔機(jī)跳閘后,手動(dòng)方式下,也應(yīng)能觸發(fā)相關(guān)磨煤機(jī)跳閘等邏輯。
(7)為防止機(jī)組啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中因轉(zhuǎn)速測(cè)量異常引起超速,DEH系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計(jì)“指令與反饋偏差大”跳閘邏輯。
(8)DEH系統(tǒng)、MCS系統(tǒng)電功率變送器電源應(yīng)分散布置,同時(shí)設(shè)置功率變送器信號(hào)突變切除功率自動(dòng)邏輯。
(9)采用液壓調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)動(dòng)調(diào),應(yīng)設(shè)置液壓油失去閉鎖動(dòng)調(diào)指令輸出的功能。
(10)禁止對(duì)鍋爐汽包水位平衡容器保溫,避免在汽包壓力突變時(shí)造成參比水柱的不穩(wěn)定。
2.5 防止汽輪機(jī)閥門行程信號(hào)故障影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行
(1)汽輪機(jī)主汽門和調(diào)節(jié)閥門宜配置冗余雙LVDT。不得使用普通接插件,在安裝調(diào)整時(shí),兩個(gè)LVDT的顯示值應(yīng)錯(cuò)開(kāi),在伺服卡中選高值進(jìn)行閥位控制。
(2)LVDT的連桿定期檢查連接部件,大、小修應(yīng)安排重點(diǎn)檢查。
(3)閥門行程開(kāi)關(guān)安裝位置要盡量遠(yuǎn)離高溫?zé)嵩矗瑧?yīng)增加防護(hù)罩或采取其它有效的防護(hù)措施
2.6 防止TSI裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)
(1)汽輪機(jī)振動(dòng)保護(hù)宜采用軸的相對(duì)振動(dòng)作為振動(dòng)保護(hù)并優(yōu)化保護(hù)邏輯,應(yīng)減小報(bào)警信號(hào)定值,同時(shí),當(dāng)任一軸承振動(dòng)達(dá)到報(bào)警或動(dòng)作值時(shí),都應(yīng)有明顯的報(bào)警信號(hào)。
(2)TSI的信號(hào)輸入通道,應(yīng)設(shè)置斷線自動(dòng)退出保護(hù)邏輯判斷的功能,完善相關(guān)報(bào)警。
(3)TSI系統(tǒng)的信號(hào)輸入、輸出通道宜采用分散分布方式。
(4)軸向位移大停機(jī)保護(hù)采用四路信號(hào)串并聯(lián)表決回路的,防止安裝在同一支架的兩個(gè)軸向位移信號(hào)同時(shí)動(dòng)作跳機(jī)。
(5)TSI系統(tǒng)各保護(hù)信號(hào)電纜應(yīng)采用單獨(dú)的屏蔽電纜,各電纜屏蔽必須單獨(dú)接地。
(6)機(jī)組檢修中,要對(duì)探頭與延伸電纜連接部位及其前后的固定螺母進(jìn)行檢查。延伸電纜接頭應(yīng)通過(guò)熱縮管、黃臘管等工藝,做好防水、防油污、防松脫、防接地等措施。
2.7 防止鍋爐爐膛爆炸事故
(1)嚴(yán)禁取消給粉機(jī)變頻器低電壓保護(hù),原則上以給粉機(jī)能夠正常工作為底線,為了防止信號(hào)抖動(dòng)等影響因素,可考慮增加1s延時(shí)。
(2)爐膛壓力低保護(hù)定值的絕對(duì)值應(yīng)與機(jī)組由額定負(fù)荷瞬間全爐膛滅火導(dǎo)致的爐膛壓降相匹配。
(3)對(duì)于四角切圓鍋爐,在設(shè)置單個(gè)火檢滅火聯(lián)跳對(duì)應(yīng)給粉機(jī)保護(hù)時(shí)可以適當(dāng)增加延時(shí)。
(4)燃油總管的安全關(guān)斷閥關(guān)斷時(shí)間應(yīng)小于1s,油燃燒器的安全關(guān)斷閥關(guān)斷時(shí)間宜小于2s。
(5)正常運(yùn)行時(shí)給粉機(jī)電源的上級(jí)電源母線宜盡量與電動(dòng)給水泵等大功率設(shè)備所在母線分段運(yùn)行。
(6)給粉機(jī)電源應(yīng)按照給粉機(jī)失去一半能保證鍋爐繼續(xù)運(yùn)行的原則分接在400V不同工作段上。
(7)給粉機(jī)電源回路中采用接觸器進(jìn)行控制的,應(yīng)有防止瞬間低電壓和電源切換造成接觸器釋放的措施。
2.8 防止鍋爐滅火保護(hù)拒動(dòng)
(1)取消火檢放大器內(nèi)對(duì)火焰喪失信號(hào)的延時(shí),在保護(hù)邏輯中適當(dāng)設(shè)置火焰喪失信號(hào)后的延時(shí)時(shí)間。
(2)嚴(yán)禁將火檢探頭參數(shù)設(shè)置在自學(xué)習(xí)狀態(tài)下進(jìn)行火焰監(jiān)測(cè);火焰設(shè)置增益、頻率、帶寬、檻值等參數(shù),按照保護(hù)定值修改的原則進(jìn)行管理。
(3)對(duì)與燃燒有關(guān)的信號(hào),如二次風(fēng)壓、爐膛負(fù)壓、送風(fēng)流量、出口煙壓等,不應(yīng)在變送器內(nèi)加延時(shí)。
2.9 有關(guān)熱工設(shè)備電源配置問(wèn)題
(1)重要系統(tǒng)的熱工控制電源應(yīng)由雙路電源供電,帶有電源切換裝置的,應(yīng)定期進(jìn)行切換試驗(yàn)。
(2)AST電磁閥電源應(yīng)按照風(fēng)險(xiǎn)分散原則配置。
(3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)增加ASP油壓遠(yuǎn)方監(jiān)視信號(hào)。
(4)對(duì)于互為備用的直流電源,應(yīng)采用專門的電源切換裝置進(jìn)行切換。
(5)對(duì)于采用“母線制” 方式供電的熱工電源,應(yīng)對(duì)電源母線采用環(huán)路連接的方式。
3 熱工典型風(fēng)險(xiǎn)分析
3.1 重要冗余信號(hào)未分卡件。
參與保護(hù)、調(diào)節(jié)、跳閘等重要冗余信號(hào)接入一塊測(cè)量卡件,若卡件故障有保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn),參與調(diào)節(jié)信號(hào)會(huì)引起調(diào)節(jié)失調(diào)。應(yīng)將參與同一保護(hù)、調(diào)節(jié)或跳閘等的信號(hào)分散到不同的卡件,同時(shí)要滿足DCS系統(tǒng)各控制器之間的保護(hù)信號(hào)傳輸,使用硬接線方式。
3.2 不同系統(tǒng)間連接的重要信號(hào)為單線
不同系統(tǒng)之間連接的重要信號(hào)采用單一信號(hào),無(wú)冗余。例如DEH未納入CCS情況下,CCS與DEH流量指令只有一路。當(dāng)信號(hào)回路發(fā)生故障時(shí),容易產(chǎn)生故障或帶來(lái)其他風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)增加兩路傳遞信號(hào)并采取冗余措施,必要時(shí)增加偏差報(bào)警。
3.3 重要測(cè)點(diǎn)為單點(diǎn)
參與保護(hù)和調(diào)節(jié)以及補(bǔ)償重要測(cè)點(diǎn)為單點(diǎn),存在保護(hù)和調(diào)節(jié)回路誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)中。優(yōu)化方案是:現(xiàn)場(chǎng)增加冗余測(cè)點(diǎn),分別接入不同卡件進(jìn)行三取二判定。模擬量測(cè)點(diǎn)增加質(zhì)量判斷和速率限制。
3.4 冗余測(cè)點(diǎn)沒(méi)有偏差大或不匹配報(bào)警
信號(hào)異常運(yùn)行人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),易導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。優(yōu)化方案: 增加不匹配報(bào)警。
3.5 CCS系統(tǒng)三取中算法塊和重要手動(dòng)設(shè)置模塊沒(méi)有設(shè)置高低限值
三取中算法塊未設(shè)置高低限值容易誤選故障點(diǎn)。手動(dòng)設(shè)置模塊容易出錯(cuò)。優(yōu)化方案:設(shè)置高低限值。對(duì)于由運(yùn)行人員設(shè)置的定值回路,設(shè)置上、下限幅。
3.6 參與保護(hù)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)和模擬量取檻值做與運(yùn)算后觸發(fā)保護(hù)
任一信號(hào)故障不發(fā)會(huì)閉鎖保護(hù)觸發(fā),造成保護(hù)拒動(dòng)。優(yōu)化方案:增加一路測(cè)點(diǎn)做三取二判定觸發(fā)保護(hù),并增加不匹配報(bào)警。
3.7 爐膛壓力開(kāi)關(guān)全部布置在爐墻一側(cè),變送器全部布置在另一側(cè)
不能全面反映爐膛內(nèi)部的壓力情況,存在調(diào)節(jié)不準(zhǔn)和保護(hù)誤動(dòng)拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)化方案:將壓力開(kāi)關(guān)和變送器兩側(cè)分開(kāi)布置。
3.8 參與保護(hù)、調(diào)節(jié)等冗余測(cè)點(diǎn)或于壓力表等共用同一取樣管
同一管路的壓力動(dòng)作值一樣,雖然邏輯做到了三取二,但無(wú)法避免誤動(dòng)或拒動(dòng)。優(yōu)化方案:采取獨(dú)立布置管路或采取可靠的防誤動(dòng)措施。
3.9 控制柜照明電源和控制系統(tǒng)共用一路電源或配有其他檢修電源插座
更換照明或燈泡回路接地和使用電源插座時(shí),可能會(huì)影響控制系統(tǒng)或造成其他危險(xiǎn)。優(yōu)化方案:照明電源獨(dú)立配置。
3.10 重要測(cè)量?jī)x表排污門、氣源控制門和設(shè)置的硬手操(主要是現(xiàn)場(chǎng)控制柜)無(wú)防誤動(dòng)措施
一旦被誤碰及誤開(kāi),會(huì)造成誤動(dòng)。優(yōu)化方案:對(duì)類似閥門現(xiàn)場(chǎng)增設(shè)警示標(biāo)志或增加防誤碰硬隔離措施。
3.11 熱控設(shè)備采用兩路電源供電并帶自動(dòng)切換裝置,任一路失電無(wú)報(bào)警
若失去一路電源不能及時(shí)提醒運(yùn)行人員,導(dǎo)致缺陷得不到及時(shí)處理。優(yōu)化方案:增加電源失電報(bào)警。
3.12 給水泵全停MFT保護(hù)取信
給水泵全停MFT保護(hù)使用的電泵停止信號(hào),未體現(xiàn)電泵工作電源,見(jiàn)原信號(hào)邏輯,帶來(lái)的危害是:給水泵全停時(shí)MFT保護(hù)有可能拒動(dòng)。優(yōu)化方案是電泵跳閘信號(hào)判斷邏輯需要增加電泵電源方式選擇信號(hào)條件,見(jiàn)修改后的信號(hào)邏輯。
4 結(jié)束語(yǔ)
隱患是動(dòng)態(tài)的,查找隱患,需要精湛的業(yè)務(wù)技能和高度的責(zé)任心。熱工設(shè)備雖小,但點(diǎn)多面廣,任一疏忽都會(huì)引起一定的后果。我們?cè)诠ぷ髦校粩嗖殡[患,整改隱患,將隱患排查和設(shè)備評(píng)估作為一項(xiàng)定期工作,方可真正提高熱工設(shè)備可靠性。通過(guò)近幾年,不斷的摸索實(shí)踐,熱工可靠性越來(lái)越高,曾連續(xù)兩年未因熱工原因發(fā)生非停事件。
參考文獻(xiàn):
[1]《熱工可靠性評(píng)估細(xì)則》[S].