淺談防止熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的技術(shù)對(duì)策

韓熠

摘 要：隨著DCS控制系統(tǒng)的成熟發(fā)展，熱工自動(dòng)化程度越來(lái)越高，憑借其巨大的優(yōu)越性，使機(jī)組的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行得到了很大的提高。但熱工保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的情況還有時(shí)發(fā)生。如何防止DCS系統(tǒng)失靈和熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)成為電廠甚至大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備控制的日益關(guān)注的焦點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：熱工保護(hù)；誤動(dòng)；拒動(dòng)；技術(shù)

熱控保護(hù)系統(tǒng)是火力發(fā)電廠不可缺少的組成部分，它對(duì)提高機(jī)組主輔設(shè)備的可靠性和安全性具有十分重要的作用。熱工保護(hù)系統(tǒng)的功能是當(dāng)機(jī)組主輔設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)超出正?？煽刂频姆秶鷷r(shí)，自動(dòng)緊急聯(lián)動(dòng)相關(guān)的設(shè)備， 及時(shí)采取相應(yīng)的措施加以保護(hù)，從而軟化機(jī)組或設(shè)備故障，避免出現(xiàn)重大設(shè)備損壞或其他嚴(yán)重的后果。主輔設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)因自身故障而引起動(dòng)作，造成主輔設(shè)備停運(yùn)，稱(chēng)為保護(hù)誤動(dòng)；在主輔設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)也發(fā)生故障而不動(dòng)作，稱(chēng)為保護(hù)拒動(dòng)。隨著熱工技術(shù)水平的進(jìn)步和設(shè)備的質(zhì)量的提高，控制理論的快速發(fā)展與不斷完善，使得電廠熱工控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)和自動(dòng)化水平都得到了極大的改善與提高。但從近幾年熱工保護(hù)情況統(tǒng)計(jì)來(lái)看，由于熱工保護(hù)誤動(dòng)引起機(jī)組跳閘，造成非計(jì)劃停運(yùn)的比例還是較大的。如何避免熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)成為火力發(fā)電廠同益關(guān)注的問(wèn)題。

1 熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)原因分類(lèi)

熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的原因大致可以概括為：DCS軟、硬件故障；熱控元件故障；中間環(huán)節(jié)和二次表故障；電纜接線短路、斷路、虛接；熱控設(shè)備電源故障；人為因素；設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試存在缺陷。

2 熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)原因分析

2.1 DCS軟件、硬件故障。

隨著DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展，為了確保機(jī)組的安全、可靠，熱工保護(hù)里加人了一些重要過(guò)程控制系統(tǒng)（如：DEH、CCS、BMS等），兩個(gè)控制器同時(shí)故障時(shí)停機(jī)保護(hù)，由此，因DCS軟、硬件故障而引起的保護(hù)誤動(dòng)也時(shí)有發(fā)生。主要是控制器、輸出模塊、設(shè)定值模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊等故障引起。

2.2 熱工一次元件故障

熱工一次元件作為熱工保護(hù)的信號(hào)采集部分，其安全可靠運(yùn)行對(duì)熱工保護(hù)的可靠性至關(guān)重要，而因其故障（包括溫度、壓力、液位、流量、閥門(mén)位置元件、電磁閥等）誤發(fā)信號(hào)而造成的主輔機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)占的比例也比較大，有些電廠因熱工元件故障引起熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)甚至占到了一半。究其原因主要是元件老化和質(zhì)量不可靠，該系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計(jì)不合理，采用單點(diǎn)參與機(jī)組保護(hù)，從而增加了機(jī)組保護(hù)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 線纜接線斷路、短路、虛接

電纜接線斷路、短路、虛接引起的保護(hù)誤動(dòng)主要原因是電纜老化絕緣破壞、熱工一次元件接線端子處進(jìn)水、端子接線處松動(dòng)或空氣潮濕腐蝕等引起。

2.4 設(shè)備電源故障

隨著熱控系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高，熱工保護(hù)中加入了DCS系統(tǒng)，一些過(guò)程控制站電源故障停機(jī)保護(hù)。因熱控設(shè)備電源故障引起的熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的次數(shù)也有上升的趨勢(shì)。主要原因是熱控設(shè)備電源接插件接觸不良、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可靠。

2.5 人為因素

人為原因很多，大多數(shù)是由于熱工人員走錯(cuò)間隔、看錯(cuò)端子排接線、錯(cuò)強(qiáng)制或漏強(qiáng)制信號(hào)、萬(wàn)用表使用不當(dāng)?shù)日`操作等引起。人為因素引起保護(hù)拒動(dòng)大多因熱工人員在檢修后忘記合儀表電源開(kāi)關(guān)、檢修后儀表二次門(mén)忘記開(kāi)啟等引起。還有一些是由于控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試存在質(zhì)量缺陷，這樣因熱控設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試存在質(zhì)量缺陷導(dǎo)致機(jī)組熱工保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的案例也在電廠中經(jīng)常遇見(jiàn)。另外也有許多機(jī)組是由于邏輯設(shè)計(jì)不合理、保護(hù)系統(tǒng)配置不當(dāng)、定值不準(zhǔn)確、自動(dòng)調(diào)節(jié)PID參數(shù)不合適等因素造成機(jī)組保護(hù)誤動(dòng)。

3 防止熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)應(yīng)采取的措施

由于熱控設(shè)備覆蓋著整個(gè)電力生產(chǎn)過(guò)程中的所有參數(shù)，電力生產(chǎn)過(guò)程中的各系統(tǒng)不僅相互聯(lián)系，而且相互制約。因此，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的故障都有可能通過(guò)熱工保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出跳機(jī)停爐信號(hào)，從而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此要提高熱工保護(hù)的可靠性，減少熱工保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，首先必須在管理制度上采取有效措施。

（1）熱工保護(hù)的投退必須嚴(yán)格按照熱工監(jiān)督的管理規(guī)定，確保在運(yùn)機(jī)組保護(hù)的投入率為100%，在任何情況下不隨意解除保護(hù)，在機(jī)組啟動(dòng)前，嚴(yán)格執(zhí)行熱工聯(lián)鎖、保護(hù)的靜態(tài)試驗(yàn)，確保保護(hù)的正常投入和可靠運(yùn)行。

（2）嚴(yán)格履行保護(hù)投退手續(xù)，加強(qiáng)保護(hù)投退記錄和強(qiáng)制信號(hào)的登記記錄。對(duì)保護(hù)回路定期組織檢查，確保保護(hù)回路運(yùn)行可靠。加強(qiáng)對(duì)參與保護(hù)設(shè)備的定期工作程序，通過(guò)定期工作來(lái)及時(shí)排查、發(fā)現(xiàn)治理熱控設(shè)備存在的各種隱患和缺陷。

（3）加強(qiáng)缺陷的處理。在熱控設(shè)備的缺陷處理過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照小缺陷不過(guò)班、大缺陷不過(guò)天、重大缺陷連軸轉(zhuǎn)的要求開(kāi)展缺陷管理工作，通過(guò)強(qiáng)化消缺來(lái)不斷提高機(jī)組安全運(yùn)行的系數(shù)。

（4）針對(duì)重要設(shè)備的檢修制定標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序，通過(guò)制定該程序來(lái)規(guī)范操作，提高人員的規(guī)范意識(shí)和安全行為。

（5）加強(qiáng)事故分析和培訓(xùn)，針對(duì)每一次熱工保護(hù)動(dòng)作組織進(jìn)行徹底分析，系統(tǒng)地排查出問(wèn)題的所在，并制定相應(yīng)的反事故措施或相應(yīng)的檢修應(yīng)急預(yù)案，從而消除導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的各種因素。

對(duì)異常的分析要嚴(yán)格按照“四不放過(guò)”的原則，認(rèn)真分析原因、落實(shí)責(zé)任，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并舉一反三地制定各種防范措施，從根本上來(lái)提高熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4 防止熱工保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的技術(shù)對(duì)策

（1）在熱控系統(tǒng)中，盡可能地采用冗余設(shè)計(jì)。過(guò)程控制站的電源和CPU冗余設(shè)計(jì)已成為普遍，對(duì)一些保護(hù)執(zhí)行設(shè)備（如跳閘電磁閥）的動(dòng)作電源也應(yīng)該監(jiān)控起來(lái)。對(duì)一些重要熱工信號(hào)也應(yīng)進(jìn)行冗余設(shè)置，并且對(duì)來(lái)自同一取樣的測(cè)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行有效的監(jiān)控和判斷，同一參數(shù)的多個(gè)重要測(cè)點(diǎn)的測(cè)量通道應(yīng)布置在不同的卡件以分散由于某一卡件異常而發(fā)生危險(xiǎn)，從而提高其可靠性。重要測(cè)點(diǎn)就地取樣孔也應(yīng)該盡量采用多點(diǎn)并相互獨(dú)立的方法取樣，以提高其可靠性，并方便故障處理。一個(gè)取樣，多點(diǎn)并列的方法有待考慮改進(jìn)。總之，冗余設(shè)計(jì)對(duì)故障查找、軟化和排除十分快捷和方便。

（2）盡量采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件。隨著熱控自動(dòng)化程度的提高，對(duì)熱控元件的可靠性要求也越來(lái)越高，所以，采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件對(duì)提高DCS系統(tǒng)整體可靠性有著十分重要的作用。根據(jù)熱控自動(dòng)化的要求，熱控設(shè)備的投資也在不斷地增加，切不可為了節(jié)省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下，一定要選用品質(zhì)好、運(yùn)行業(yè)績(jī)佳的就地?zé)峥卦O(shè)備，以提高DCS系統(tǒng)的整體可靠性和保護(hù)系統(tǒng)的安全性。

（3）對(duì)保護(hù)邏輯組態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。在電廠中，溫度高保護(hù)是主輔機(jī)設(shè)備保護(hù)的必不可少的一項(xiàng)重要保護(hù)。由于溫度元件受產(chǎn)品質(zhì)量、接線端子松動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等各種因素的影響，在運(yùn)行一定周期后極其容易導(dǎo)致信號(hào)波動(dòng)，從而引起保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。針對(duì)此，可在溫度保護(hù)中增加加速度限制（壞質(zhì)量判斷），具體措施為：對(duì)溫度保護(hù)增加速率限制功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫度以≥20℃/s的速率上升時(shí)，即閉鎖該溫度保護(hù)的動(dòng)作，并且在DCS系統(tǒng)畫(huà)面上報(bào)警，同時(shí)通知檢修人員進(jìn)行排查故障。這樣通過(guò)優(yōu)化保護(hù)邏輯組態(tài)，對(duì)提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性、安全性，降低熱控保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)、拒動(dòng)率具有十分重要的意義。

（4）提高DCS硬件質(zhì)量和軟件的自診斷能力。

（5）對(duì)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、檢修質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。

（6）嚴(yán)格控制電子間的環(huán)境條件。

（7）提高和改善熱控就地設(shè)備的工作環(huán)境條件。

如：就地設(shè)備接線盒盡量密封防雨、防潮、防腐蝕；就地設(shè)備盡量遠(yuǎn)離熱源、輻射、干擾；就地設(shè)備（如：變送器、過(guò)程開(kāi)關(guān)等）盡量安裝在儀表柜內(nèi)，必要時(shí)對(duì)取樣管和柜內(nèi)采取防凍伴熱等措施。

（8）嚴(yán)格執(zhí)行定期維護(hù)制度，對(duì)重要設(shè)備主動(dòng)開(kāi)展定期工作。做好機(jī)組的大、小修設(shè)備檢修管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，使設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。做好日常維護(hù)和試驗(yàn)。停機(jī)時(shí)，對(duì)保護(hù)系統(tǒng)檢修徹底檢修、檢查，并進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)試驗(yàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著電力事業(yè)和高新技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)電設(shè)備日趨高度自動(dòng)化和智能化，系統(tǒng)的安全性、可靠性變得日益重要。但是，無(wú)論多么先進(jìn)的設(shè)備，絕對(duì)可靠是絕對(duì)辦不到的。所以應(yīng)通過(guò)對(duì)電廠熱工保護(hù)控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并認(rèn)真分析故障的產(chǎn)生原因，提出相應(yīng)的解決方法，不斷完善電廠的各項(xiàng)管理制度，提高操作人員的技能水平。只有這樣才能有效的降低電廠熱工控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作次數(shù)與故障發(fā)生率，從而保證機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。