提高熱控系統故障應急處理能力的研究

章衛軍，丁俊宏，葉國滿，林 成，鄭君初

（1.浙能樂清發電有限責任公司，浙江 樂清 325609；2.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014）

在發電廠中熱控系統發生相同的故障，有的機組轉危為安，有的則導致機組跳閘甚至發生鍋爐爆炸事故，這其中的關鍵涉及熱工與運行人員在熱控系統故障時的應急處理能力，包括對熱控系統控制對象的了解和故障處理技術的掌握。

為確保機組運行過程中發生熱控系統故障時，運行和維護人員能夠迅速、準確地處理故障，最大限度地降低故障造成的影響，在提高熱控系統可靠性的研究中，通過收集、總結故障時的應急處理經驗與教訓，并在深入研究熱控系統故障時的應急處理方法基礎上，分別編制了ABB和T3000《分散控制系統典型故障應急處理預案》。

1 應急處理預案的編制

熱控系統故障處理時導致故障擴大的原因，很多是因為故障應急處理的準備工作不充分，因此要提高熱控系統故障時的應急處理能力，首先應在做好故障源辨識的基礎上，做好應急處理預案的編制與驗證工作。

1.1 故障源辨識

以熱控系統設備的危險預測、預防為基礎，辨識可能發生的重大設備故障源，根據其可能造成的后果分級為熱控系統一、二、三級故障，進而制定相應的應急處理方案，是提高應急處理能力的手段，故障源辨識研究結果見表1。

1.2 預案編制

熱控系統故障應急處理預案的編制，應在調研、收集、分析總結故障處理經驗的基礎上，以熱控設備的危險預測、預防為基礎，以保障人身安全、電網安全、設備可控、不污染環境為目標。

如DCS（分散控制系統）根據表1設備典型故障源及機組實際配置進行預案編制，內容應包括制定故障應急啟動流程和各類故障的診斷與處理流程、典型故障快速查找表、處理操作卡和對應故障的現場故障處置方案。編制的各故障現場應急處理預案中，均應包括故障現象、原因、后果、處理等內容，并附加故障相關的關聯信號列表和控制器主要控制對象，防止故障處理過程中因關聯信號考慮不周、強制的關聯點不全而出現漏洞，導致故障影響范圍擴大。

為保證熱控系統典型故障應急處理預案的可操作性和正確性，編制工作應由熱控、運行、機務專業人員聯合進行。

1.3 預案驗證

編制完成的所有熱控系統故障應急處理預案，均應利用機組檢修機會，進行規范、全面的驗證，以便預案指出性明確，直接用于指導故障快速查找定位，提高應急處理的正確性及可操作性，縮短故障分析查找和處理時間，減少人為失誤，防止處置時關聯操作不到位而導致處置失敗。

2 故障應急處理基本要求

2.1 一級故障應急處理基本要求

一級故障應急處理基本要求是確保機組停運和機組跳閘后恢復過程中的人身、設備安全。對已觸發停爐、停機的一級故障處理，應注重于機組跳閘后的恢復，對尚未觸發重要設備停運的一級故障，若確定故障在規定時間內無法排除，應立即啟動預案進行停爐停機處理。

2.2 二級故障應急處理基本要求

二級故障是故障應急處理中的重點，要確保機組不跳閘或故障不擴大，在加強運行監控的情況下，按相應的預案準確地進行故障處理。其基本導則是：

（1）對失去冗余類的二級故障，在處理故障中應做好隨時升級為一級故障的各項準備。

（2）對A類熱控系統任一對控制器全部故障、重要I/O模件故障等二級故障，須對所涉及的重要參數加強監控，若重要參數超過保護定值或無法通過后備手段監視時，則故障升級為一級故障，應立即按停爐、停機處理。

（3）對重要系統部分操作員站失去監控畫面等二級故障，應利用應急監視手段和后備監視手段加強監控，若重要參數超過保護定值或失去監控則故障升級為一級故障，應立即按停爐、停機預案處理。

3 一級故障應急處置導則

3.1 DCS系統電源全部失去

按照緊急停機事故預案進行設備的檢查和停運處理，重點防止失電后恢復來電時，油、粉、汽系統不安全狀況的發生，并將所有熱控系統電源開關置位于安全位置，以確保系統與設備安全。

3.2 A類熱控系統冗余電源均失去

對于FSSS，DEH，ETS等關鍵性保護類系統故障，按照DCS系統電源全部失去的情況進行處理。

表1 DCS設備典型故障源列表

對于MCS系統，如DAS（數據采集系統）的負壓、主汽壓、主汽溫和汽包水位或主給水流量等重要參數在正常范圍時，則可安排就地手操方式進行調節運行，并通知和確認調度的AGC（自動發電控制）指令不變；確認所屬調節裝置處于安全位置后，熱控人員進行故障排除和電源恢復工作；無法恢復正常或DAS系統關鍵性參數不可觀察時，通知值長按照緊急停機事故預案操作。

對于SCS，MEH和脫硫等系統冗余電源失去時，切除AGC自動，運行人員將所屬主要輔機置于就地位置運行，并安排操作就地停止按鈕的人員；確認機組主、輔機保護和RB（快速減負荷）功能等均正常投入后，熱控人員進行故障排除和電源恢復工作。

3.3 A類熱控系統網絡全部癱瘓

在規定時間（1 min）內，網絡故障無法恢復且無后備監視手段時，運行人員應在操作盤上手動按下鍋爐MFT（主燃料失去）、汽輪機和發電機跳閘按鈕，并按照緊急停機事故預案操作。

有后備監視手段時，如參數顯示無明顯變化，熱控人員應迅速檢查網絡設備狀態，排除故障。

3.4 A類熱控系統操作員站全部失去監控

有后備監視手段且工程師站和控制器運行及通信正常時，則利用應急操作站進行操作，并保持機組穩定，減少不必要的操作，熱控人員應迅速進行故障排除。

3.5 主保護控制器均故障（包括電源失去）

如機組已經跳閘停機，按照緊急停機事故預案進行處理，運行和維護人員應注重跳閘后的故障處理和系統恢復過程中的安全。

如機組還在運行，運行人員穩定負荷，維持機組參數穩定，同時密切關注鍋爐主保護相關的各項參數，如有參數超限應按運行規程處理，切除AGC自動、切除鍋爐主站自動，打閘按鈕保護罩處于打開位置，安排專人準備打閘，迅速檢查控制器狀態，進行故障排除，并應防止控制器初始化時信號誤發。

3.6 DEH基本控制器故障（包括電源失去）

若機組已經跳閘停機，按照緊急停機事故預案進行處理。運行和維護人員進行跳閘后的故障處理和系統恢復工作。

若汽輪機沒有跳閘，運行人員在操作盤上手動按下鍋爐MFT、汽輪機跳閘、發電機跳閘按鈕后，并按照緊急停機事故預案操作。

3.7 A類熱控系統的1對冗余控制器均故障

判斷重要控制系統控制器失去冗余后，機組仍可正常運行，確認該控制器的控制范圍，運行人員減少對該控制器內設備不必要的操作，同時加強對故障控制器系統的監控。熱控人員迅速檢查故障控制器，進行故障排除，做好防誤操作措施，并在恢復過程中控制器初始化時，防止信號誤發導致就地機構誤動。

在進行上述故障處理時，應防止誤操作、預防事故擴大化，同時通知值長按照緊急停機事故預案做好相關準備措施。當無法恢復故障設備正常時，通知值長按照緊急停機事故預案操作。

在此次停工吹掃期間，嚴格把關。在流程較長和換熱器較多的管線吹掃過程中，先從后端換熱器給汽貫通趕油，可確保快速貫通和趕油，再依次從后往前趕油貫通，直至整個流程貫通，在吹掃過程中快速貫通是關鍵，一方面可有效保證管線大量油趕至塔內，主路暢通，另一方面可確保蒸汽和主線溫度，防止產生大量冷凝水。貫通趕油完畢后，關死或關小后端給汽點蒸汽，再從前往后給汽憋壓吹掃。在憋壓吹掃期間，逐臺換熱器進行憋壓吹掃。每臺換熱器憋壓至少三次，直至出口放空蒸汽無油漬，換熱器吹掃干凈后，出口重污油過汽，換熱器跨線過汽5 min，吹掃線路上每個放空均要確保暢通和見汽。

4 二級故障應急處置導則

4.1 DCS系統電源失去冗余

判斷單路電源失去后，DCS各控制器仍然保持正常工作，操作員站可以正常監視和操作。運行人員加強參數監視，維持負荷穩定，盡量減少不必要的操作。熱控人員應迅速檢查電源狀態，進行故障排除。

4.2 A類熱控系統的任一網絡失去冗余

判斷A類熱控系統網絡失去冗余后，機組仍可正常運行，運行人員減少對所有設備不必要的操作。

熱控人員核對此節點下所含控制器被其他節點引用的通信點狀態，所屬調節設備切除自動，目的地址人工臨時置值；進行網絡故障排除時，應防止誤操作，確保不影響另一路通信的正常運行。

4.3 A類熱控系統的任一對控制器失去冗余

確認控制器所轄設備保護為正常投入狀態后，運行人員減少對該控制器所轄設備的不必要操作，加強對故障控制器系統的監控。

熱控人員按控制器故障診斷與處理流程、典型故障快速查找表進行判斷，確認故障后按對應的現場故障處置方案進行處理或按對應的處理操作卡更換故障控制器，更換前要確認替換同版本型號備件。

4.4 非A類熱控系統的控制器全部故障

判斷冗余控制器全部故障后，確認該控制器的控制范圍，運行人員應采取措施加強對故障控制器目標設備的監視，了解就地設備的運行狀況，將情況及時通報值長。

熱控人員迅速檢查控制器狀態，進行故障排除；應做好恢復過程中防止控制器初始化信號誤發導致就地機構誤動的措施。

4.5 A類熱控系統的監控畫面失去監控

判斷A類系統監控畫面失去監控后，運行人員應減少對所有設備不必要的操作。

熱控人員按系統監控畫面失去監控的故障診斷與處理流程、典型故障快速查找表檢查故障畫面所屬的控制器、服務器、操作員站和網絡，進行故障判斷；確認故障后按對應故障的現場故障處置方案進行故障處理或按對應的處理操作卡更換故障部件。

4.6 部分操作員站失去監控

判斷部分操作員站失去監控后，機組仍可正常運行，運行人員調整分工，減少對設備不必要的操作，加強對主要參數的監控。

熱控人員迅速檢查故障操作員站，確保剩余運行操作員站為系統獨立節點或引自獨立的系統服務器；少于2臺操作員站運行時，打開服務器和工程師站操作權限（有此功能時），用于運行人員后備操作；然后進行故障操作員站恢復處理或故障排除。

4.7 A類熱控系統的I/O模件故障

A類熱控系統的I/O模件故障且機組仍正常運行時，運行人員應減少對該模件內設備不必要的操作，同時加強對故障模件相關系統的監控。

熱控人員迅速檢查故障模件，確認故障模件的控制范圍，通知運行人員切除所屬系統或設備自動和聯動功能，置于就地運行位置（就地留有專人進行操作）；根據實際狀態，強制控制器內部數據，進行故障排除；應防止I/O模件初始化過程中信號誤發導致就地機構誤動。

I/O設備恢復正常后，應核對強制值和實時值偏差，人工減小偏差后，取消控制內強制數據；恢復設備遠方控制和自動及聯鎖功能，并確認系統恢復正常。

4.8 MEH全部電源失去

如單臺汽泵汽輪機（簡稱小機）電源失去，機組仍可正常運行，運行人員在操作盤上按下小機跳閘按鈕，按給水泵RB情況處理。

熱控人員應迅速檢查電源系統，進行故障排除，防止控制器初始化過程中信號誤發導致就地機構誤動。如2臺小機電源均失去，則按照緊急停機事故預案進行設備的檢查和停運處理。

4.9 非A類熱控系統的控制器失去冗余

對非A類熱控系統的控制器，做好防靜電措施和組態備份工作，替換下的設備及時進行檢測、故障排除和恢復工作。

在上述故障處理過程中，應防止誤操作、預防事故擴大化，同時通知值長做好相關預防措施防止處理過程中緊急情況發生。

5 結語

為提高熱控系統故障時的應急處理能力，做好故障處理涉及到的所有準備工作是先決條件；編制完善的熱控系統故障應急處理預案，消除DCS故障時人員操作處理不當的隱患是基礎；定期進行故障應急處理反事故培訓和演習，提高運行維護人員在熱控系統故障時的應急處理水平是保證。

[1]孫長生，朱北恒.火電廠熱控系統可靠性配置與事故預控[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]孫長生，朱北恒.提高電廠熱控系統可靠性技術研究[J].中國電力，2009，42（2）：56-59.

[3]劉武林，李建國.分散制系統典型故障應急處理預案-ABB分散控制系統[M].北京：中國電力出版社，2012.