提高熱工保護可靠性確保機組安全運行

阮征

摘 要：隨著發電機組容量和規模的成倍增長，提高熱工保護及控制系統的可靠性水平，已成為確保發電機組以及電網系統安全、穩定、高效運行和滿足國家節能環保要求的關鍵。但由于熱控設備品種繁多、技術涉及面廣、元部件離散性大，運行過程中發生各種各樣的故障難以避免，這就對從事控制系統運行、維護的技術人員提出了一個新的課題，就是如何進行故障的有效預防，以及故障發生后如何通過迅速、正確的處理，將故障的影響降到最小，確保機組的安全穩定運行。

關鍵詞：熱工保護；可靠性；安全運行

現代大型火電機組的啟動、停止、正常運行以及異常狀況的處理都是由工作人員遠程控制完成的，自動化程度很高。盡管我公司引進的兩臺660MW超臨界機組具有高自動化、高保護、安全保障的功能，但在保障機組安全過程中還存在著一系列誤動。因此，我們對機組保護過程中存在的拒動和誤動進行了適當的改善。

1 事例分析及解決辦法

機組運行過程中出現的事故跳閘現象是設計和實際情況存在偏差造成的，機組熱工保護易出現誤動。當機組熱工保護出現誤動時，應根據每一次的實際運行情況，進行認真具體的分析研究，對此作出合理的改善方案。在長時間的機組運行中，機組熱工保護不斷改進，熱工保護系統的誤動率在逐年降低。

1）2009年3月24日，化學人員按慣例開啟2號機定子冷卻水水箱水位計底部放水門，連續放水2～3分鐘對發電機定子冷卻水取樣、測量導電率。

由于運行操作人員缺乏經驗，引起水箱水位發生劇烈波動、低水位報警現象，10時26分出現A冷卻水泵跳閘，B冷卻水泵受到低水箱水位的影響，跳閘信號復位前未啟動，發電機繞組由于定子冷卻水的中斷，繞組溫度急速升高，機組在溫度上升到80攝氏度的環境下，若機組還未出現自動跳閘現象，則需采取強迫性的手動停機原則。

所以，分析機組保護拒動的原因需要從定子冷卻水的保護邏輯開始。

機組在全部的定子冷卻水泵停止運行后，還會繼續危險運行，出現此種情況是由于兩臺定子冷卻水泵在水箱水位信號GST.021.LSLL出現低低時會立刻跳閘，倘若該信號在5s內復位斷開，在兩臺泵均已跳閘的狀況下，其相應的指令繼電器AXR.030.02和AXR.030.03在水箱水位信號的影響下出現失電復位的現象，同時時間繼電器TMR.030.01也不再計時，因此該繼電器不會發出機組跳閘的命令在時間還未到5s的時候。基于此種情況，冷卻水泵受到錯誤信息的影響，不能精密的計算跳閘的指令信息，同時也不能體現該泵的切實情況是否已經中斷。

在定子冷卻水系統增設三個控流裝置，從每個裝置中送出兩個連接不同跳閘通道的定子冷卻水低流量信號，以及每個通道中發出的跳閘指令通過三取二的邏輯運算進行，有效的保障了機組的安全性，從根本上消除保護舉動及最大化的防止誤動。

2）2010.8.10，操作人員為1號機做定期交、直流密封油泵聯動的實驗過程中，密封油/氫差壓發生波動，13時44分CRT顯示密封油/氫差壓0.51bar，而勵磁機側卻發出0.2bar低低信號、保護誤動機組跳閘。

我們在DCS軟件及聯鎖柜硬件中將主密封油泵PP041出口壓力低025PSL及交流緊急密封油泵PP042出口壓力低026PSL自停運條件取消，是為了防止當密封油泵出口壓力低出現報警現象時，聯動實驗過程中出現密封油/氫差壓低低保護誤動現象，為使密封油的油壓下降速率能夠取得最大程度上的防治效果，提高機組的安全性，采取了維持自身不斷運行的同時與另一交流直流緊急密封油泵的信號進行聯動。

3）取消失去一次風跳全部磨煤機的保護，但仍保留其報警功能。我們通過對過去過分依賴一次風/爐膛差壓低低單信號跳閘全部磨煤機導致的多次重復的保護誤動進行分析，采用多點測量分散危險以及減少保護誤動、增設關于跳閘單臺風量<60%的磨煤機保護等措施，解決參考點的壓力受任一儀表膜盒穿孔或漏風狀況的影響出現的嚴重干擾，信號不穩等現象，效果顯著。

4）2011年7月18日8時20分，2號機組A引風機驅動端軸承溫度高，操作人員進行檢查時發現該風機的潤滑油已變質，停A引風機進行換油操作，11時55分換油完畢后啟動時，A引風機由于振動高高而跳閘。13時45分再次啟動A引風機，數秒后A引風機又因震動高高而跳閘，受其影響，B側送、引風機切至手動控制，運行人員檢查正常后投回自動。13時46分B側引風機動葉急速關小，爐膛壓力高高，MFT動作，機組跳閘。熱控人員檢查后發現B側引風機控制邏輯不合理。20時17分，機組重新并網發電。

結合多次風組震動高高風機跳閘RUNBACK不成功的事故分析經驗，采取了相應的措施：

a.改進接地系統，徹底消除外界電磁干擾作用。增設震動測量系統，并根據實際修改邏輯；增設高、低、帶通濾波過濾機組轉速與葉片共振出現的諧波，當兩套系統同時檢測出持續10秒的震動高高信號才發出跳閘指令，有效防止了由于變負荷調風量的影響出現的震動高高保護誤動。

b.增設風組關于軸承溫度的報警裝置，取消其針對高溫度時的跳閘保護。為消除mv信號受干擾以及保護誤動對機組安全的影響，我們已將E分度熱電偶中性點接地式測量溫度改為Pt100熱電阻絕緣式測量溫度。

c.在改進軟件中風機終止及不軟件分跳閘信號等邏輯問題，切實實現了風組聯動及RUNBACK功能。

d.為防止受電位器故障產生的反饋與控制信號不平衡引起的保護誤動MFT信號，更換了風機組動葉執行機構，改為電感式反饋裝置。

5）2009年11月11日，運行人員按檢修工作票的要求將1號機組3、4號低加退出運行。14時22分3、4號低加水位高高，發出開3、4號低加旁路門信號。由于設計安裝時錯誤地將該信號接到關閉3、4號低加旁路電動門的端子上，強制關閉了3、4號低加旁路電動門，除氧器上水中斷。14時32分汽包水位低低，MFT保護動作，機組跳閘。待對現象數據原因分析后，及時采取矯正措施。增設高、低加液位高聯動全開危疏門邏輯以及加裝一水位高控制裝置并更換了全新的1151差壓水位計，消除了高溫氣流的影響以及更加完善了給水加熱保護裝置，降低或消除高、低加水位保護誤動。

6）2010年4月30日，1號機組在啟動時，B給水泵應軸承漏油被迫停運，而在0時30分負荷增至230MW的時候，C給水泵受平衡水溫度較高的影響出現跳閘，繼而聯動A啟動。當啟動幾十秒以后，A泵受水流量信號的影響發生取樣管脫落的現象，出現誤動現象。A/B/C三泵全部停止運行，而汽包水位全部發生低低是受到了鍋爐內失水以及汽包水位下降過快造成的。通過對上述現象的整理分析表明了以往每次水泵出現故障時的跳閘現象，并對此展開了針對性的改造：

a.在廠家技術人員協助下更替了平衡水溫度測量卡通道的適用電阻的同時，也將其對溫度的測定范圍增至了300℃，較以往提高了整整100℃。使測量信號穩定性及精確性大大提高，而220℃的跳閘報警值落在了測量量程的三分之二處，繼而避免了拒動；增設一塊溫度監視卡和兩個平衡水溫度測點，三個平衡水溫度測量信號分別送到三塊卡，從卡件的輸出點按三取二的邏輯進行運算后發出給水指令。用該方式使得危險的發生率得到顯而易見的降低，也使誤動的發生率大大降低。

b.將測速改為徑向測量方式，目的是為了撤銷軸向測量泵轉速時的錯誤信號，規避給水泵容易發生跳閘的故障風險，消除變負荷的串軸作用。

c.在現有的汽包水位低低、再熱器保護以及爐水循環不良等問題的基礎上，為MFT的觸發條件中增設三臺給水泵全停信號，改善鍋爐的斷水保護。

7）2010年10月15日，UPS電源發生故障，全廠機組發生跳閘、對外事故停電現象是由于在UPS瞬時切換的過程中造成的。多次對模擬實驗結果分析發現，在控制系統斷電的瞬間，其內部的數據信息也在斷電的瞬間全部丟失。

主機的自主上電檢驗程序在電力將要恢復的過程中，就率先運行，同時，在特定的時間范圍內執行程序對I/O映象表的數據開始掃描。

對于斷電后模擬量輸入卡運算數據錯誤，是由于該卡在上電后的初始化狀態是依靠主機程序BTW指令完成的，因此，在恢復正常工作狀態之前，收集的所有數據均存在偏差，而當錯誤的數據傳輸到循環水泵機繞組時的溫度數據>130攝氏度的壞值，導致循環水泵誤動。

經過充分研究可編程控制器計算系統和分析梯形邏輯圖后，利用可編程控制器自檢的反饋信息，取I/O機架故障信號作為循環水泵電機繞組溫度高跳閘信號的閉鎖條件，在機架故障或I/O卡上電5秒內閉鎖循環水泵電機繞組溫度高信號，防止循環水泵電機繞組溫度高信號引起保護誤動。從此，杜絕了瞬間失電或電壓不穩引起的跳泵跳機大事故。

2 結束語

通過加裝遮雨棚及空氣過濾機，改進現場設備儀器的安裝狀況，改正熱工保護系統的邏輯合乎規范，在長期的調節實驗后，將取樣管及空氣管替換為不銹鋼管，切實的增強了一次元件及邏輯保護系統的可靠性，大大降低了機組跳閘事故的發生次數。提高熱工保護系統的設計水平，使其合乎邏輯，同時對現場儀器及設備進行改造，增設空氣濾過設備及遮雨裝置，在系統邏輯性提高的同時，機組發生事故跳閘的次數明顯減少。