陳磊

摘 要：現(xiàn)如今，隨著火力發(fā)電廠的增多，其機(jī)組的容量也在不斷的增加，大機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng)極其復(fù)雜，MFT功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋爐本體的保護(hù)作用，汽輪機(jī)本體的保護(hù)由ETS來(lái)提供。重要的輔機(jī)也要有嚴(yán)密的保護(hù)措施，當(dāng)這些重要輔機(jī)保護(hù)運(yùn)行時(shí)，由于運(yùn)行人員的操作不當(dāng)，可能會(huì)造成RB、MFT、ETS等動(dòng)作，因此，我們不僅要重視機(jī)爐電的主保護(hù)、輔機(jī)的保護(hù)工作，更要重視如何選取保護(hù)功能的信號(hào)、傳輸以及可靠性。接下來(lái)，就針對(duì)實(shí)際工作中發(fā)生的熱工保護(hù)異常的情況而言，利用發(fā)電廠的實(shí)際工作情況，分析信號(hào)在工作保護(hù)邏輯實(shí)現(xiàn)時(shí)要重視的問(wèn)題以及一些提高其可靠性的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：熱工保護(hù)；故障；可靠性

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）15-0113-02

Abstract： Nowadays， with the increase of thermal power plants， the capacity of the units is also increasing. The protection system of large units realizes the protection function of boiler body， and the protection of steam turbine body is provided by ETS. Important auxiliary machines should also have strict protective measures. When these important auxiliary machines are operated， the improper operation of the operators may result in actions such as RB， MFT， ETS， etc. We should not only pay attention to the main protection and auxiliary protection， but also pay attention to how to select the signal， transmission and reliability of the protection function. Then， in view of the abnormal situation of thermal protection occurring in the actual work， using the actual working situation of the power plant， the paper analyzes the problems that should be paid attention to in the realization of the working protection logic and some countermeasures to improve the reliability of the signal.

Keywords： thermal protection； failure； reliability

1 對(duì)設(shè)備取源部件采取保護(hù)措施

參與保護(hù)的設(shè)備，例如：行程開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)以及壓力變送器，但隨著電子設(shè)備的迅速發(fā)展，其質(zhì)量的可靠性得到了提升，不安全的因素主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）改進(jìn)爐膛壓力保護(hù)取樣裝置。鍋爐最主要的保護(hù)部分就是爐膛壓力的保護(hù)，因?yàn)槿友b置堵塞，從而造成爐膛壓力保護(hù)拒動(dòng)，是火力發(fā)電廠中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，取樣裝置根部結(jié)焦，要想疏通結(jié)焦，就要用鐵棍來(lái)剔除，必要時(shí)還需要將結(jié)焦的部分用沖擊鉆除掉，但是，由于鍋爐煙氣中含有酸性氣體的成分以及水蒸氣，在取樣裝置的開(kāi)孔處，煙氣遇冷，溫度瞬間驟降，煙氣中的酸性氣體會(huì)迅速達(dá)到露點(diǎn)，和煙氣中含有的水蒸氣及煙塵等混合結(jié)焦，結(jié)焦體逐漸增大，將堵塞取樣裝置，采取增加溫度的策略，對(duì)取樣裝置進(jìn)行保溫處理，在保溫處理過(guò)程后，提高取樣口處的溫度，適當(dāng)?shù)牟捎梅蓝滦腿友b置。事實(shí)證明，該措施在很大程度上避免了取樣裝置出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題，不但提高了爐內(nèi)壓力的安全可靠性，還在一定程度上，減輕了工作量[1]。（2）對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行改良。測(cè)量壓力、液位等參數(shù)時(shí)，需要儀表管路將被測(cè)量的介質(zhì)傳送到一次元件上，機(jī)械的振動(dòng)會(huì)造成保護(hù)設(shè)備所使用的儀表管路的磨損，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的磨損，可能會(huì)導(dǎo)致管路泄露，針對(duì)此類(lèi)現(xiàn)象，提出相對(duì)應(yīng)的防范措施：將儀表管路的固定卡子固定；當(dāng)管路與其他金屬進(jìn)行接觸時(shí)，適當(dāng)?shù)挠媚z皮隔開(kāi)；對(duì)儀表管路的磨損情況進(jìn)行定期的檢查，并及時(shí)記錄，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決。（3）對(duì)儀表管路的伴熱改良。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年冬季都會(huì)有由熱工引發(fā)的機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的現(xiàn)象發(fā)生，其中有20%是由于儀表管路上凍導(dǎo)致的，從而導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，其中汽包水位的保護(hù)最為重要，目前汽包水位的保護(hù)主要是通過(guò)水位變送器三取二的方式，其冬季為了防凍，大多數(shù)采用電伴熱方式、電汽伴熱具有等方式，但每種方式都具有自己的優(yōu)劣性。例如，電伴熱的缺點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：電源容易跳閘；伴熱的電纜容易被損傷；維修的方式極其繁瑣，每次進(jìn)行系統(tǒng)維修時(shí)都要打開(kāi)保溫檢查等，采用電伴熱的可靠性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，針對(duì)其改進(jìn)的措施，是將儀表管路和保溫箱都同樣采用汽伴熱的方式，在部分的儀表管路上，利用角鐵焊制成框架，框架外設(shè)立保溫裝置，伴熱管在框架內(nèi)形成對(duì)其保護(hù)的“溫室”，并且用伴熱管在框架內(nèi)穿過(guò)，通過(guò)對(duì)伴熱管的控制來(lái)調(diào)節(jié)保溫箱內(nèi)部的溫度，從而保證汽包水位儀表管路的受熱均勻[2]。

2 冗余的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)熱工保護(hù)時(shí)，為了保證其信號(hào)在傳輸時(shí)的可靠性，常常會(huì)考慮到冗余的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)娜哂嘣O(shè)計(jì)工作時(shí)，要全面考慮時(shí)序同步的問(wèn)題，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，?shí)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)作的可靠性。下面是一個(gè)真實(shí)的案例，通過(guò)對(duì)案例的分析，判斷設(shè)備的異常。2007年6月9日13：50，某電廠1號(hào)機(jī)組負(fù)荷800MW，1號(hào)機(jī)組A汽動(dòng)給水泵因振動(dòng)大跳閘，電動(dòng)給水泵聯(lián)鎖啟動(dòng)成功，MCS系統(tǒng)發(fā)出給水泵聯(lián)啟RB信號(hào)，RB的目標(biāo)負(fù)荷是520MW，根據(jù)RB邏輯，F(xiàn)、E兩臺(tái)磨煤機(jī)在5秒之后相繼停止運(yùn)行，從而降低燃料的燃燒量，14：36RB信號(hào)回歸，與此同時(shí)，D磨煤機(jī)突然跳閘，磨跳閘首出是“RB跳磨”，通過(guò)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析，當(dāng)機(jī)組內(nèi)的一些重要輔機(jī)發(fā)生故障時(shí)，為了使其能夠安全運(yùn)行，必須有效的減少鍋爐及汽輪發(fā)電機(jī)的負(fù)荷量，我們稱這種方式為快速切回負(fù)荷保護(hù)。針對(duì)上個(gè)案例發(fā)生的電廠而言，該廠的RB邏輯是在MCS中實(shí)現(xiàn)的，總共分為5種情況：給水泵RB、一次風(fēng)機(jī)RB、送風(fēng)機(jī)RB、引風(fēng)機(jī)RB以及爐水循環(huán)泵RB，給水泵在正常運(yùn)行的情況下，兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，電動(dòng)給水泵作為備用泵，當(dāng)其中的一臺(tái)汽動(dòng)給水泵出現(xiàn)故障跳閘時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)備用泵，如果備用水泵在4秒內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)成功，則會(huì)發(fā)出給水泵聯(lián)啟RB信號(hào)，目標(biāo)負(fù)荷為80%MCR，F(xiàn)SSS系統(tǒng)按照F、E的順序相隔5秒自動(dòng)跳磨，直到下層4臺(tái)磨運(yùn)行結(jié)束，如果電動(dòng)給水泵沒(méi)有在4秒內(nèi)啟動(dòng)成功，則會(huì)發(fā)出給水泵RB信號(hào)，目標(biāo)負(fù)荷量為60%MCR，F(xiàn)SSS系統(tǒng)則會(huì)按照F、E、D的順序相隔5秒鐘自動(dòng)跳磨，一直到下層3臺(tái)磨運(yùn)行結(jié)束。

如果在實(shí)際情況中發(fā)生了如上的現(xiàn)象，為了解決該問(wèn)題，而保證其設(shè)備的正常運(yùn)行，就應(yīng)該給水泵的聯(lián)起信號(hào)及時(shí)的增加延時(shí)模塊，避免其不同步的現(xiàn)象發(fā)生，所以，要重視冗余設(shè)計(jì)的同步問(wèn)題，進(jìn)一步提升信號(hào)的可靠性[3]。

3 正邏輯的具體應(yīng)用

邏輯編程，就是熱工保護(hù)信號(hào)在正常的情況下采用正邏輯的形式所進(jìn)行的工作，其目的是為了減少熱工保護(hù)中的誤動(dòng)現(xiàn)象，但是，如果擅自采用負(fù)邏輯的方式，就會(huì)在工作中造成誤動(dòng)，從而造成增壓風(fēng)機(jī)跳閘。例如以下所發(fā)生的案例：某個(gè)電廠2號(hào)機(jī)組在正常運(yùn)行，脫硫變段、脫硫PCA、PCAB段運(yùn)行，增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)突然出現(xiàn)故障，“爐電除塵未投運(yùn)”的警報(bào)首先響起，增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)故障，操作人員在脫硫PCA段切換至1號(hào)變壓器時(shí)，電除塵電氣裝置將“電除塵投運(yùn)”的信號(hào)從系統(tǒng)傳輸?shù)阶詈?，但是在?duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行檢查時(shí)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其中斷的信號(hào)，而且在操作人員檢查信號(hào)電纜接線和絕緣工作時(shí)，也并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異常情況，常閉接點(diǎn)方式是脫硫增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)最常用的方式，所以，信號(hào)并不會(huì)因?yàn)楦蓴_情況而中斷，但是如果相關(guān)設(shè)備瞬間失去接入點(diǎn)的信號(hào)電源，“電除塵投運(yùn)”就會(huì)隨之中斷信號(hào)，從而造成增壓風(fēng)機(jī)的誤動(dòng)現(xiàn)象。

4 三取二抽樣

根據(jù)熱工的保護(hù)原則可知，在進(jìn)行信號(hào)的選取時(shí)要運(yùn)用到三取二邏輯，而且，這種邏輯要從保護(hù)測(cè)點(diǎn)的取樣源頭得以實(shí)現(xiàn)，要針對(duì)不同的取樣管的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行取樣，這樣才不會(huì)造成誤動(dòng)的現(xiàn)象，如果針對(duì)一個(gè)取樣管上的3個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行取樣，從而導(dǎo)致運(yùn)用不規(guī)范的現(xiàn)象。所以在機(jī)組的基建期就要嚴(yán)格的審查保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)針對(duì)問(wèn)題的發(fā)生提出解決的策略，實(shí)現(xiàn)真正意義上的保護(hù)作用[4]。

5 模擬量的品質(zhì)點(diǎn)以及模板的品質(zhì)

熱工的保護(hù)信號(hào)是通過(guò)模擬量經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算得來(lái)的，但是，這種方法得以應(yīng)用的前提是模擬量的品質(zhì)點(diǎn)以及模板品質(zhì)的優(yōu)劣。通過(guò)利用控制器中的模擬量信號(hào)進(jìn)行越限才能得出鍋爐的汽包水位保護(hù)信號(hào)，這種方式比較特殊，控制器在判斷完模擬量之后，將判斷后的相關(guān)信號(hào)利用3個(gè)點(diǎn)的形式傳給控制器，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的保護(hù)邏輯。如果模擬量的品質(zhì)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，就要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，比如：出現(xiàn)了一個(gè)壞點(diǎn)模擬量，應(yīng)采取二取一的保護(hù)措施，避免測(cè)點(diǎn)帶來(lái)的誤動(dòng)影響。通常情況下，系統(tǒng)中的功率信號(hào)是以電氣部分傳輸過(guò)來(lái)的3路信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)的，在三取中后輸出功率信號(hào)，當(dāng)任意兩路功率信號(hào)存在的誤差比較大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生異常信號(hào)，通過(guò)功控或協(xié)調(diào)兩種方式進(jìn)行切除功控或協(xié)調(diào)。如接下來(lái)發(fā)生的案例：某電廠1號(hào)機(jī)組在試運(yùn)行期間，其機(jī)組功率達(dá)到600MW，為了遙控方式和協(xié)調(diào)投入，電氣的功率信號(hào)由于故障的原因不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，輸入的功率不斷的變化時(shí)，其實(shí)際功率始終沒(méi)有改變，沒(méi)有發(fā)出異常的信號(hào)，在這種情況下，就會(huì)給機(jī)組自身帶來(lái)極大的安全隱患，為了詳細(xì)的了解這一情況，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取相對(duì)應(yīng)的措施，切除機(jī)組協(xié)調(diào)，增加功率信號(hào)模板三取二，從而發(fā)現(xiàn)功率信號(hào)異常的邏輯[5]。

6 工程科技的發(fā)展前景

工程科技順應(yīng)技術(shù)發(fā)展的潮流，是現(xiàn)場(chǎng)總線和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，全面的提升了發(fā)電廠的廠用系統(tǒng)，對(duì)廠用電氣系統(tǒng)的快速發(fā)展具有重要的意義，甚至于對(duì)DCS系統(tǒng)的發(fā)展也起到了推波助瀾的作用，但是，要想實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的最終目的，還要在以下兩個(gè)方面作出重要的突破：（1）全通信控制廠用電氣。由于通信速度距離系統(tǒng)的可靠性相對(duì)來(lái)說(shuō)還比較遠(yuǎn)，目前的工程科技系統(tǒng)，還不能通過(guò)ECS對(duì)電氣系統(tǒng)實(shí)行“通信全控”的方式，ECS與DCS這兩者之間還有一部分接線得到了保留，要想實(shí)現(xiàn)“全控模式”，首先要解決熱工工藝聯(lián)鎖的問(wèn)題。（2）系統(tǒng)所處的階段。目前，大部分電氣后臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用只是處在初級(jí)的階段，僅僅保留了運(yùn)行監(jiān)視的功能，和控制邏輯的實(shí)現(xiàn)、電氣控制水平的提高以及提升系統(tǒng)管理水平還相差甚遠(yuǎn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，要想使整個(gè)設(shè)備的可靠性提升，就要重視信號(hào)的可靠性，本文通過(guò)對(duì)熱工保護(hù)的異常情況進(jìn)行研究和分析，得出如下幾個(gè)方面的結(jié)論：冗余信號(hào)的同步以及競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)狀；介質(zhì)源頭處要進(jìn)行信號(hào)的三取二；熱工保護(hù)信號(hào)要采取正邏輯進(jìn)行邏輯的編程，以及在進(jìn)行模擬量的邏輯運(yùn)算時(shí)必須要在品質(zhì)點(diǎn)以及模擬量模板優(yōu)質(zhì)的前提下才能進(jìn)行，綜合以上幾點(diǎn)，就能有效的提升熱工保護(hù)信號(hào)的可靠性，從而保證整個(gè)熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

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