提高熱控保護(hù)系統(tǒng)可靠性技術(shù)研究

黃二妮

（廣東華電韶關(guān)熱電有限公司，廣東韶關(guān)，512426）

0 引言

熱控自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過對(duì)相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行溫度的檢測(cè)，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)做出判斷，超出閾值則會(huì)發(fā)出報(bào)警提示，及時(shí)告知運(yùn)行監(jiān)盤工作人員，以便根據(jù)系統(tǒng)所呈現(xiàn)出的報(bào)警信息對(duì)實(shí)際問題做出分析，采取相適應(yīng)的處理措施。依托于熱控自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)，有助于改善故障檢修的作業(yè)環(huán)境，使其具有主動(dòng)性與計(jì)劃性，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的指導(dǎo)意義較強(qiáng)，能夠作為掌握電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵依據(jù)，對(duì)于管理方法的優(yōu)化以及管理水平的提升而言均起到促進(jìn)作用。

1 單點(diǎn)保護(hù)信號(hào)的處理

熱控保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)含多樣化的輔機(jī)，此類設(shè)備運(yùn)行階段有豐富的單點(diǎn)保護(hù)信號(hào)，在外部環(huán)境的振動(dòng)干擾、高溫等多重因素的影響下，測(cè)點(diǎn)易出現(xiàn)問題，從而影響到元部件的運(yùn)行，導(dǎo)致其難以正常檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)。而在出現(xiàn)此類問題后，將迫使熱控保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生異常，產(chǎn)生誤動(dòng)。從這一角度來看，在熱控保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)盡可能不用單點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備保護(hù)。

但就實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而言，受條件的制約，部分設(shè)備必須采取單點(diǎn)保護(hù)的方式，此時(shí)需著重判斷單點(diǎn)保護(hù)信號(hào)的質(zhì)量。若溫度測(cè)量點(diǎn)相應(yīng)的接線有松動(dòng)的情況或是存在短接接觸不良等情況，將導(dǎo)致該測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)跳變，經(jīng)分析后對(duì)其是否為壞點(diǎn)做出判斷，進(jìn)而做出通、斷保護(hù)回路的相關(guān)處理措施。為提高判斷的可靠性以及效率性，需在測(cè)點(diǎn)的邏輯中加入點(diǎn)的質(zhì)量和變化速率判斷。實(shí)際運(yùn)行過程中，若溫度測(cè)點(diǎn)的變化速率異常偏高（超過閾值），將自動(dòng)退出保護(hù)；經(jīng)過檢修處理后，若變化速度回歸至正常的區(qū)間，則自動(dòng)將保護(hù)恢復(fù)。

2 保護(hù)信號(hào)冗余配置

DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，通常會(huì)以控制功能為導(dǎo)向，完成控制器組態(tài)操作，借助特定的板卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)多信號(hào)保護(hù)邏輯的采樣并對(duì)接至DCS系統(tǒng)。在該運(yùn)行機(jī)制下，單個(gè)IO卡件、端子板會(huì)采集和輸送多個(gè)熱控保護(hù)系統(tǒng)采樣信號(hào)，此時(shí)的冗余性較強(qiáng)。以和利時(shí)MACSV系統(tǒng)為例展開分析，其IO卡件、端子板的通道狀況，如圖1所示。在系統(tǒng)運(yùn)行中，若由于某處存在保護(hù)通道故障而難以有效完成信號(hào)采集作業(yè)時(shí)，需對(duì)其采取更換處理措施，但此時(shí)所涉及到的安全控制范圍明顯較大，潛在諸多安全隱患，容易導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)，且更換過程中存在諸多不可預(yù)見的因素。

圖1 IO卡件或端子板通道示意圖

從前述分析來看，針對(duì)保護(hù)信號(hào)采取冗余配置的方式具有一定的可行性，即熱控系統(tǒng)的容錯(cuò)能力和可靠性均有所進(jìn)步。保護(hù)系統(tǒng)中普遍存在開關(guān)量信號(hào)，例如采用三取二、四取三、二串、二并等通過邏輯對(duì)保護(hù)信號(hào)做出判斷。保護(hù)回路應(yīng)用并聯(lián)的設(shè)置方法后，有利于降低拒動(dòng)的發(fā)生概率，但也存在局限性，即容易增加誤動(dòng)的可能，原因在于并聯(lián)回路中若某1條或更多的回路閉合，均會(huì)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作。若為串聯(lián)的方法，則可以降低誤動(dòng)的發(fā)生概率，但不足之處在于容易出現(xiàn)拒動(dòng)。針對(duì)該矛盾，對(duì)于各類重要保護(hù)信號(hào)，較為適宜的是采用二并二串的綜合型結(jié)構(gòu)形式，其能夠有效規(guī)避拒動(dòng)和誤動(dòng)，增強(qiáng)了熱控保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。關(guān)于具體的邏輯示意圖，如圖2所示。

圖2 保護(hù)回路四取二邏輯

在前述所提的邏輯中，采取的是四取二的方式，著重判斷對(duì)象為潤滑油壓低信號(hào)。組成方面，回路中潤滑油壓低1、3并聯(lián)，2、4并聯(lián)，此后再將兩部分串聯(lián)，此方式下只有在具備“1、3和2、4同時(shí)有1個(gè)信號(hào)動(dòng)作”的條件后，保護(hù)回路才會(huì)做出特定的動(dòng)作，通過ETS跳閘汽輪機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠設(shè)備的有效防護(hù)，避免其出現(xiàn)安全問題。

三取二方式的邏輯示意圖，如圖3所示。保護(hù)回路發(fā)出跳閘信號(hào)的條件為：在3個(gè)保護(hù)信號(hào)中，有2個(gè)保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。此方式的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于可有效避免回路頻繁誤動(dòng)、拒動(dòng)的情況，顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

圖3 保護(hù)回路三取二邏輯

自動(dòng)調(diào)節(jié)回路中有較多的且較為關(guān)鍵的被調(diào)量，例如給水流量、一次風(fēng)量、除氧器水位等，將中值信號(hào)作為被調(diào)節(jié)量，對(duì)其做針對(duì)性的調(diào)節(jié)。若某個(gè)測(cè)點(diǎn)存在異常狀況，則可以快速識(shí)別該部分并將其剔除，使調(diào)節(jié)的時(shí)效性更強(qiáng)。以除氧器等大規(guī)格設(shè)備為例，在采取三取中值的方法后，能夠從多個(gè)位置切入，同步測(cè)定容器的水位，所得結(jié)果的全面性和真實(shí)性較強(qiáng)，可以用于反映水位的實(shí)際情況，由此看來三取中值信號(hào)極具重要性。

在該方式下，還需考慮到如下幾方面的問題：1點(diǎn)變壞值，此時(shí)系統(tǒng)將以自動(dòng)的方式選擇2個(gè)好點(diǎn)的平均值，將其作為被調(diào)量，再進(jìn)一步判斷剩余2點(diǎn)的測(cè)量偏差，若該值超出允許范圍，則需要做出自動(dòng)切除的操作，及時(shí)且精準(zhǔn)地完成調(diào)節(jié)；而在3點(diǎn)偏差較大的情況中，則應(yīng)當(dāng)確保系統(tǒng)可以始終選取中值量，若產(chǎn)生偏差并且其有持續(xù)增加的變化，則予以自動(dòng)切除，有效解決問題。

3 合理應(yīng)用硬接線

硬接線在保護(hù)回路中的重要性不言而喻，若DCS失效，則可以繞過DCS以更為直接可靠的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的應(yīng)急操作，此時(shí)可以突破DCS失效所帶來的處理局限性。對(duì)于各重要部件，若要有效提高對(duì)其的保護(hù)水平，則要適配硬接線，通過此方式有效保證系統(tǒng)的可靠性，盡可能規(guī)避異常運(yùn)行的狀況[1]。

在機(jī)組建設(shè)初期，通常會(huì)為DCS系統(tǒng)適配MFT、ETS控制柜，同時(shí)也會(huì)根據(jù)基礎(chǔ)配置條件用特定的硬接線連接機(jī)組以及核心輔機(jī)，通過硬接線的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類設(shè)備的有效保護(hù)。但就實(shí)際狀況而言，為滿足運(yùn)行工況的要求，應(yīng)針對(duì)硬接線回路做全面的優(yōu)化，提高其與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的適應(yīng)性水平，有效發(fā)揮出硬接線在安全保護(hù)方面的作用，提升保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4 系統(tǒng)電源合理布置

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，必須有可靠的兩路獨(dú)立的供電電源，且至少有一路必須是UPS電源，并確保電源切換對(duì)系統(tǒng)不產(chǎn)生擾動(dòng)。UPS供電主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)定要求，具有過電流、過電壓、輸入浪涌保護(hù)功能和故障切換報(bào)警顯示，且各電源電壓宜進(jìn)入故障錄波裝置和相鄰機(jī)組的DCS系統(tǒng)以供監(jiān)視；UPS的二次側(cè)不經(jīng)批準(zhǔn)不得隨意接入新的負(fù)載。最大負(fù)荷情況下，UPS容量應(yīng)有20～30%余量。應(yīng)設(shè)計(jì)有DCS電源電壓超限、兩路電源偏差大、風(fēng)扇故障以及隔離變壓器超溫等報(bào)警信號(hào)，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)DCS電源系統(tǒng)早期故障。

5 定期做好熱控設(shè)備的切換、測(cè)試工作

隨著減人增效深入，熱控試驗(yàn)維護(hù)故障有所松懈，使不少熱控設(shè)備存在著嚴(yán)重的安全隱患，因此認(rèn)真做好測(cè)量、切換、試驗(yàn)工作是確保熱控設(shè)備可靠工作的保證。應(yīng)認(rèn)真做好下列熱控設(shè)備的定期測(cè)量、切換和試驗(yàn)工作：①冗余設(shè)備（如DPU、UPS等）的定期切換試驗(yàn)；②絕緣電阻（如執(zhí)行器、變送器、接線端子等）測(cè)量；③保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)、自動(dòng)系統(tǒng)擾動(dòng)試驗(yàn)等；④在大雨、大霧天氣或過后，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的熱控設(shè)備進(jìn)行檢查、測(cè)量或試驗(yàn)，以便及時(shí)掌握設(shè)備狀況，保障安全運(yùn)行。

對(duì)安裝在比較潮濕、具有腐蝕性環(huán)境下的熱控設(shè)備，除上述工作外，應(yīng)適當(dāng)增加一些測(cè)試次數(shù)，以提高熱控設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

6 結(jié)語

發(fā)電機(jī)組逐步具有大型化、規(guī)模化的特征，內(nèi)部組成更為復(fù)雜、外界環(huán)境干擾作用較強(qiáng)，因此必須有效提高整體穩(wěn)定性、可靠性。熱控保護(hù)系統(tǒng)則是增強(qiáng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵裝置，其自身需具有運(yùn)行穩(wěn)定、動(dòng)作正確、反應(yīng)靈敏等多重特性，簡言之，熱控保護(hù)系統(tǒng)具有可靠性是確保發(fā)電機(jī)組得以正常運(yùn)行的關(guān)鍵前提之一。