淺析火電廠熱工保護系統的常見故障及防控措施

郭永紅

摘 要：隨著火電廠自動化程度的提高，機組的可靠性、安全性、經濟性有了很大的提高，但是熱工保護的誤動和拒動還是時有發生，本文分析歸納了熱工保護系統常見的故障類型，通過全面質量管理理論中的“人機物法環”從不同角度分析了熱工保護系統常見故障產生的原因，并提出了有效的防控措施，為降低火電廠熱工保護系統誤動拒動頻次提供依據。

關鍵詞：火電廠；熱工；故障；防控

中圖分類號：TM621.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0156-02

1 熱工保護系統常見的故障類型

1.1 自動控制系統失靈

無論是DCS還是PLC，都是通過信號的采集，信息處理模塊，邏輯運算和通訊模件，最后到輸出模件的流程進行自動與保護控制，熱工保護也建立在該信號處理流程過程上，其中電源、信號輸入卡件、處理單元、輸出卡件和網絡通訊模塊有一處發生故障，都會造成保護系統的誤動和拒動。

1.2 熱工一次元件故障

熱工一次元件在廠家生產出來，就存在一定的不良品率，加上很多熱工元件被安裝在惡劣的現場環境中，另外熱工元器件也有一定的生命周期隨著使用時間的增加，元器件發生老化是不可避免的，元器件老化后即進入故障高發區，上述原因都會造成信號故障導致誤動和拒動的事件發生。

1.3 電纜接線故障

現場施工時建設單位存在放線纜時不按照規范放置電纜，導致中間有接頭或電纜被損壞割傷的可能，有些電纜敷設于高溫區容易引起電纜的損壞，當電纜發生老化時，也會導致絕緣受到破壞，元件接線柱內則容易進水或是受到潮濕空氣的腐蝕，極易發生斷路、氧化、虛接的情況，都會導致保護誤動拒動事件的發生。

1.4 設備電源故障

DCS及PLC的應用提高了自動化的水平，例如FSSS和ETS的保護系統也設計了電源故障，停機動作的的保護，有效的提高熱工保護的可靠性和穩定性，但是也帶來了隱患，但由于電源自身插件接觸不良、整流變壓器故障、繼電器接點故障及設計不合理等問題也導致了保護誤動和拒次的頻發發生。而且因電源故障引起的熱工保護誤動作頻次也有上升的趨勢。

1.5 人因故障

熱工保護系統在設計、安裝及調試過程中都需要人員的參與，安裝調試單位存在為了盡早把項目移交給業主而應付差事的現象，給現場帶來很多隱患，而且隨時有可能爆發，相當一部分新建機組都因為這方面原因保護誤動作導致過障礙。我廠在建設投產后的第二年，就發生過操作臺汽機打閘按鈕因觸點不夠，電建也未與設計單位溝通，將信號電纜留在臺盤下，導致機組運行中電纜短接，造成保護信號誤發至DEH系統，造成機組誤停機。投產后檢修維護人員走錯間隔、看錯端子排，強制錯信號、萬用表打錯檔位等誤操作引起誤動拒動。

1.6 設計安裝調試存在缺陷

許多機組都發生過因熱工設備系統設計、安裝、調試存在質量缺陷導致機組保護誤動作。例如設計時部分儀器儀表的工作環境未考慮在現場安裝后的實際工作環境，造成缺陷引起信號誤動作。例如我廠#1機組，投產前汽包液位幾個之間偏差特別大，經過數天的現場檢查研究分析，發現汽包液位差壓設計溫度補償50℃，而安裝現場，因為化學汽包水在線儀表取樣管距離汽包液位變送器取樣管太近，引起兩個液位取樣管的實際環境溫度達到了130℃，導致了測量誤差。一些電廠在基建安裝中，爐膛負壓取樣管不按照規范安裝，取樣管安裝傾斜角度不夠或水平向下安裝，導致頻繁被灰堵塞，不能正常測量，嚴重則會導致爐膛負壓的保護拒動。汽包液位計取樣管管路安裝規范應該水平向上傾斜，防止氣泡聚集在管路內，造成差壓變送器的測量失準，換算出的汽包液位也就是去了參考價值。

“人機物法環”是對全面質量管理理論中的五個影響產品質量的主要因素，為了有效防控熱工保護的拒動與誤動，我們應該從這五個方面來將措施歸類分析，并提出有效的控制措施。

2 以全面質量管理理論基礎的熱工保護故障預控措施

2.1 人員

加強技術培訓提高熱工人員的技術水平和故障判斷處理能力。要求熱工檢修人員均符合崗位技能要求，并經過相關培訓考核才允許上崗。對重要工作應明確規定特殊工序操作、監護人員也應具備專業的知識和操作技能，要求熱工檢修人員能嚴格遵守公司制度和嚴格按照檢修規程及工藝進行檢修，對工作和質量認真負責。現場檢修做好檢修臺賬記錄，保留原始記錄，并按規定保存。

2.2 機器

為了保證熱工保護系統的可靠性，設計除就必須采取冗余設計、并考慮信號同步的問題，采取解決措施，以保證設備的正常運行，DCS系統的歷史站、運算CPU、電源卡件、通訊網絡都必須冗余設計，重要保護的PLC系統例如ETS系統及輸出節點等也須相應的冗余設計。例如MFT繼電器柜也應該實現輸出繼電器的冗余輸出。另外還需要提高DCS及PLC的硬件質量和軟件的自我診斷功能。

重要的保護信號選取時還須實現真正的三取二邏輯判斷，不同的測點還應該不同的源頭實現，實現真正的保護。模擬量信號判斷的運算保護邏輯還應該考慮模擬量的品質判斷，常見的品質判斷，是在測點測量值超限、跳變等現場出現是將壞點模擬量切除，避免測點問題的誤動，溫度一般采取每個測量周期變化超過2℃即為壞點，測量值拆過該元件工作區域的正常范圍即為壞點，品質判斷邏輯應該針對實際情況做出切合的研究確認，及時發現問題并解決。冗余設計、正邏輯的應用、三取二的原則、品質判斷避免單點，提高DCS及PLC的硬件質量和軟件的自我診斷功能

2.3 物料

盡量采取技術成熟、可靠的熱工元件，隨著熱工自動化程度的提高，對熱工元件的要求也越來越高，所以采用技術成熟可靠的熱控元件對提高熱工保護系統的可靠性有十分重要的作用，不可為了節省投資因小而失大，在合理投資的清空下，一定要選取品質業績較好的元件廠家，以提高整個保護系統的可靠性、安全性。

就地采取警示標牌對保護測點變送器、邏輯開關等重要設備進行標示，也是對現場一次元件的重要保護，無論是熱工檢修人員還是別的相關人員，看到醒目的警示標志工作時都會謹慎嚴謹一些，檢修工作時也會多想一下，避免誤動設備造成的保護誤動作。經過我公司的實施，效果十分明顯，有效降低了相關保護及聯鎖測點的安全性。

2.4 方法

在建機組對設計、施工、調試、檢修質量嚴格把關，嚴格按照相關電力行業標準驗收設備，對提高熱工保護系統的可靠性有著長遠的重要意義。

投產機組嚴格落實相關的維護制度，做好定期工作，做好機組的大小修設備檢修管理，及時發現設備隱患，是設備處于良好的工作狀態，做好日常維護和試驗，做好逢停必緊、定期切換、定期抽檢、定期對保護測點電纜進行絕緣檢查、定期進行保護實際傳動試驗，保證保護的準確可靠動作。對熱工檢修人員的現場檢修工藝、操作也要相應的規范化，制度化并嚴格落實。

2.5 環境

嚴格控制電子間的環境條件，定期清理電子間衛生，DCS、ETS等機柜也要保持干凈避免灰塵，溫度濕度灰塵及針對熱工電子設備有著十分大的影響，控制電子件的環境條件，可延長熱控設備的使用壽命，提高系統工作穩定性，電子間必須禁止對講機等通訊設備，防止干擾造成了誤發信號。

就地設備工作環境普遍十分惡劣，提高和改善就地設備的工作環境條件同樣十分重要，就地接線盒要盡量密封防雨防潮防腐蝕，就地執行機構要假設防雨罩，遠離熱源、輻射、干擾源等不良區域，就地儀表盡量安裝在儀表柜內，并做好防凍伴熱等措施。日常也有必要對電纜橋架、電纜夾層做必要的巡檢，及時修復蓋板、防火隔板遺失，有效保證電纜的工作環境，避免因日曬風吹造成的絕緣層老化。

3 結語

無論現場工作做得多么到位，設備維護的多健康，從可靠性理論角度講，都辦不到絕對的可靠，因此，在一定意義上，有故障是絕對的，但是故障與障礙不是相等的，關鍵是要做好故障的預防、發現、軟化、控制和排除，避免障礙的進一步擴大，即使發生也必須找到可行的辦法舉一反三，避免下一次的發生，熱工保護的正確動作率達到100%，把好設備的最后一道管，是我們熱工人員的追求的最高目標。通過正確的方法也一定能做到離目標越來越近。endprint