如何在安裝期提高熱工設備的可靠性

宗越卓

摘 要：很多故障異常的起因都是熱工設備的可靠性降低，引起的錯誤動作。大體可以分為測量失準、屏蔽干擾、火災爆炸、防雨防水、誤動、邏輯組態等幾個方面。這些方面的問題在設備的安裝期基本都可以得到很好的解決。

關鍵詞：熱工設備；可靠性

1選題理由

隨著技術的發展，熱工自動化系統已覆蓋發電廠的各個角落，其可靠性決定著機組的安全經濟運行。在設備的安裝期間如果技術人員管控不到位，安裝人員知識體系欠缺、技術水平不過關等都可能給設備的可靠性甚至機組安全經濟帶來無法估量的影響。下面我們通過幾個案例來分析一下。

案例一

事件經過：

某機組運行中突然跳閘，首次故障信號顯示為“軸承溫度高”。

事件原因：

（1）基建安裝時，引線未可靠固定。長時間運行測溫元件熱電偶的引出尾線逐步損傷斷線碰地，地電位疊加在測量回路，引起溫度變化。

（2）單點溫度信號保護，可靠性差。

（3）速率保護定值設置18℃/s太大，降低了其保護功能。

案例二

事件經過：

某機組開始沖管，當時兩側送/引風機運行，熱井換水，鍋爐水沖洗。6：48分突然發生送風機B跳閘。

事件原因：

（1）9根信號線用同一根電纜。該電纜屏蔽線浮空未接至機柜接地排。

（2）就地接線盒處電纜屏蔽層引出時，有毛刺碰到金屬電纜套管，形成兩點接地產生地環電流，引起信號誤動。

（3）雖該溫度信號保護已設計為三取二邏輯方式，但因未設置信號變化速率大切除保護的功能，三點溫度同時發生跳變時，導致了風機跳閘。

案例三

事件經過：

某廠精處理正常運行中，無重大操作，機組排水槽柜PLC柜突然斷電，控制室失去監控功能。

事件原因：

（1）事發前多日下雨，房屋漏水。過多的積水經由金屬軟管流淌至廢水泵出口門反饋單元，導致220V電路系統短路空開跳閘。

（2）各個220V電源反饋IO接線處未設置保險。

以上三個案例的直接原因都是熱工設備的不可靠，間接原因都是安裝期沒有做好充分的事故預想及技術方案。

可見，熱工設備可靠性對于火力發電的安全經濟運行起著至關重要的作用。從上述案例中可以發現2個問題：

1、熱工設備可靠性沒有明顯的表征：可靠性較低的時候不易被察覺，只有事故或異常時才能夠發現。

2、大部分熱工設備可靠性的提升在安裝期就可以提高，可以使問題在質的層面發生改觀。

2.安裝期提高熱工設備的可靠性的具體方法

熱工設備是獨立的，但是熱工設備系統卻是耦合的，比如它們來自同一段電源供電、在同一個控制器下、使用同一個電纜橋架、安裝在同一片區域等等因素。想要提高它的可靠性就僅僅依靠上述三個案例或是更多的案例是遠遠不夠的，我們必須要從多個方面考慮問題才能對整套熱控設備系統進行解耦。

但由于筆者技術水平限制，僅對以下影響熱工設備可靠性的共性問題入手：

2.1測量失準

（1）取源部件不應設置在人孔、看火孔、防爆門及排污門附近。

（2）壓力取源部件與管道上調節閥的距離：上游側應大于2D；下游側應大于5D（D為工藝管道內徑）。

（3）取樣管路、排污管路多注重敷設角度充分考慮防堵防凍影響測量的真實性，尤其是我廠地處高寒區域。

（4）水平或傾斜管道上壓力取源部件的安裝應注意以下方面：

①測量氣體壓力時，測點在管道的上半部。

②測量液體壓力時，測點在管道水平中心線以下成0°～45°夾角范圍內。

③測量蒸汽壓力時，測點宜在管道的上半部或與水平中心線以下成0°～45°夾角范圍內。

2.2、干擾屏蔽

（1）電纜的分層布置，電纜群敷設在同一通道中多層水平電纜橋架上的配置，宜按下述電纜類別“自上而下”順序排列：帶屏蔽信號電纜[TC、RTD、（4～20）mA；DI、DO]、強電信號控制電纜、電源電纜、電動門動力回路電纜。

（2）除非控制系統制造商有特殊要求，否則控制與測量信號電纜屏蔽層應保持良好的單端接地。

（3）信號端接地的回路其屏蔽線應在信號端接地。屏蔽層接至信號源的公共端，避免形成屏蔽層環路。

（4）現場過渡連接時，電纜屏蔽線應通過端子可靠連接，保證屏蔽層接地的全程貫通連續性，不得有斷層存在

（5）當電氣信號進入DCS時，則應按熱工要求一點接地，或加裝信號隔離器。

2.3、火災爆炸

（1）電纜橋架走向盡量避免高溫區域、防火隔斷間距設置合理。

（2）明敷電纜與熱力管道平行電力電纜應至少1000，控纜應500mm；交叉情況至少要保證150mm和100mm.

2.4、防雨防水

（1）熱工設備應充分考慮雨水或者消防水的淋濺浸泡，設有必要的防雨措施。

（2）電纜槽盒要蓋板齊全，嚴防雨水消防水進入并積存。

2.5、誤動

（1）設備外殼密封嚴密，安裝牢固，避免物業公司保潔人員清理設備表面積灰時誤發信號或引起測量波動。

（2）隔離門設置合理，不準多設備共用隔離門。

（3）禁止多個保護點取樣共用一個取樣點。防止管路堵塞、泄露等問題造成保護誤動。

（4）某些易堵取樣管路應加裝防堵取樣裝置及吹掃裝置，防治保護或調節誤動。

（5）考慮風、介質、管道震動等引起的電纜外皮摩擦，防止電纜短接引起的信號誤動。應予以固定或加裝防護設施。

（6）設備電纜保護套管走向、弧度應合理，不應有電纜重力作用于設備接線端子的現象。

2.6、邏輯組態

（1）重要保護采用三取二、三取中等邏輯方式避免保護誤動。

（2）連鎖、超馳相關測量點應合理延時，避免信號波動引起漣漪效應。

（3）保護邏輯中應設置壞點切除，并且速率判斷數值合理。

（4）安裝期要著重檢查邏輯的嚴密性和設備的動作先后時序。

3.總結

在安裝期間，熱工設備的安裝量是相當龐大的，經常會出現顧此失彼的現象。這種現象給我們建設方的技術人員帶來了極大的心理怠倦感。使得提高熱工設備可靠性的工作難上加難，像一座不可攀爬的高山。

某廠利用大修期間提高熱工設備的可靠性共測量電纜絕緣3000余芯、MFT繼電器測試90余個、電纜保護套管更換近2000米，還有很多無法統計的工作，但是換來了相當顯著的效果：2016年缺陷與2015年缺陷同比下降了50%。

由此可見，其實提高熱工設備可靠性只要遵循一個準則——做好事故預想。要敢大膽的設想，以點帶全把想到的可能發生的事故或異常都根治在萌芽狀態，熱工設備的可靠性自然就上升了一個臺階。

參考文獻

[1] 孫長生《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，2010：17-18.