超超臨界火電機組熱控自動化保護裝置的檢修維護措施

王 鵬

（國能平羅發電有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

熱控自動化保護裝置是火電廠能正常運行的重要保障，能夠確保火電廠的安全運行和可靠供電。對熱控自動化保護裝置進行合理檢修與維護，能夠有效改善火電廠的運行環境，使火電廠設備得到充分保護，從而進一步提升火電廠的發電效率。

1 火電廠熱控自動化保護裝置檢修維護的必要性

火電廠的熱控自動化保護裝置的主要作用就是在主設備與輔設備發生嚴重故障時保護整個熱力工作系統，軟化發生故障的部位，進行相應的停機檢修工作，防止發生設備上的損壞以及工作人員的傷亡，避免由事故導致的經濟損失[1]。

2 火電廠熱控自動化DCS控制系統

2.1 熱控自動化DCS控制系統的構成

近年來，DCS控制系統的成熟與發展極大地推動了熱工自動化程度的提高[2]。DCS系統可以看作是由多個微處理機以控制功能分散、管理集中統一的控制邏輯，對整個火電廠設備系統進行自動化參數控制的微機保護系統。在火電廠的實際應用中，DCS系統采用分級子系統的形式對下級鍋爐裝置、泵組、調壓閥門的斷通、開合動作與運行參數進行靈活調控[3]。火電廠的熱控系統主要指DCS系統控制下的各類自動化儀表以及調節控制的閥門裝置。

2×660 MW火電廠熱控自動化DCS控制系統由數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）、汽輪機數字式電液控制系統（DEH）、鍋爐爐膛安全監控系統（FSSS）5個子系統共同組成[4]。

2.2 熱控自動化DCS控制系統的工作原理

熱控自動化保護裝置是由集中控制系統、保護系統、控制系統、監視系統、信號轉換系統等組成[5]。自動化保護裝置的核心是集中控制系統。熱控自動化保護裝置是為了保護鍋爐、汽輪機等高溫高壓設備[6]，控制其操作過程中的溫度、壓力等條件，防止其超過安全界限而發生危險，主要功能是監測和保護火電廠，是一種重要的熱力設備。

熱控自動化保護裝置的工作原理是利用DCS系統，通過對熱力設備的監測和控制，采集設備的工作狀態數據，根據熱力設備的狀態實時監控和控制其運行情況，熱控自動化保護裝置進行數據處理，一旦發現異常情況，與其他控制系統聯動，及時發出警報并采取相應的保護措施，實現自動控制設備的安全運行[7]。依據熱控自動化保護裝置的高可靠性、穩定性、自動化等特點，實現對火電廠熱力設備的全程監測和控制，進而保證火電廠的安全運行和可靠供電[8]。

3 2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置檢修維護

3.1 2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置的檢修

2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置的檢修流程和具體操作方法有7個步驟：待停機后將所有電源切斷；將各種傳感器、執行器線纜與設備外殼利用接地棒進行接地工作；檢查記錄元器件、設備狀態，包括元器件型號、電路圖和技術參數等；檢查外觀是否完好，檢查元器件是否存在裂痕或其他機械損傷，檢查各連接處是否松動；逐個檢查各元器件的接線是否正確合理，各指示燈是否能正常發光；進行設備模擬測試，模擬現場實際操作環境，檢查各執行器是否按照預期運行；如果出現故障，根據不同的故障代碼采取相應的處理措施，對于傳感器接觸不良問題，應檢查并重新插拔傳感器與元器件的連接插頭；對于執行器故障，應檢查執行器電源和線路是否正常；對于軟件問題，應嘗試重新加載或更新相應軟件。

檢修完成后對設備再次進行模擬、電氣測試，并清掃和維護設備，保證設備能正常運行。對于重要的設備，為確保其可靠性，檢修后可以開展負荷測試和長時間試運行。檢修2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置時，需要注意操作前必須讓具有相應的技術水平的操作人員操作，熟知相應的技術參數和電路原理；操作時嚴格按照規定的操作流程和安全操作規程進行操作，嚴格遵守操作規定，嚴禁隨意修改設備參數或連接線路；檢修時應做好安全防護，包括佩戴防靜電手套、不誤碰高壓元器件；如果在檢修中發現難以解決的問題，應及時告知電氣和機械部門的技術人員處理，嚴禁擅自操作；檢修后詳細記錄并建立檢修臺賬，方便下次檢修。

3.2 2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置的維護

首先，對于熱控自動化保護裝置的維護技術，要做好設備的清潔工作，正常運行的設備上方經常會堆積灰塵和臟物，需要對設備定期清洗，清除灰塵和臟物，保持設備的清潔狀態。其次，需要定期檢查設備，包括檢查各傳感器、執行器是否正常工作，檢查設備的接線是否松動或斷線，發現問題及時處理，避免發生安全事故。最后，加強日常巡檢工作，運行的設備需要監視設備運行狀況、溫度、電壓等參數，及時發現和處理隱患問題，避免故障的發生。

4 2×660 MW火電廠熱控自動化保護裝置應用

4.1 火電機組#1機組再熱器保護動作非停分析

對汽輪機數字電液系統（DEH）的控制柜內卡件狀態和報警信號、就地電磁閥接線情況進行了排查，均未發現異常。通過調取歷史曲線和操作記錄，運行人員手動將汽機主控由初壓模式切至限壓模式，汽輪機調節閥指令異常突降，與高調閥反饋偏差大于設定值（25%），導致高調閥快關，聯鎖中調閥快關，當汽輪機調節閥關閉且旁路保持關閉狀態，觸發再熱器保護動作，導致鍋爐主燃料跳閘。

4.2 解決措施

經仔細檢查，工作人員發現該熱控自動化保護裝置的故障原因為熱控自動化保護裝置的軟件程序出現錯誤，可能是程序設計不當或程序執行過程出現異常導致。加強檢測，建立臺賬，優化熱控自動化保護裝置的檢測程序，并增加了報警功能，及時發現和排除故障。熱控專業技術檔案材料臺賬清單如表1所示。

表1 熱控專業技術檔案材料臺賬清單

5 模擬量定值擾動試驗

5.1 試驗方法

觀察穩態的控制系統是否穩定，檢查控制邏輯中PID參數、控制前饋量、控制死區、被調量處理邏輯、相關切手動條件和超弛邏輯。

記錄相關參數，如果穩態情況下控制效果不佳，進行參數微調，仍未改善控制品質，可聯系運行人員將該控制系統切為手動，從而區分是控制參數問題還是熱力系統的問題。控制系統穩定投入后，按照規程的要求擾動量進行定值擾動試驗，觀察動態控制過程，記錄相關控制指標。對照規程檢驗控制指標是否滿足規程要求，如果滿足規程要求則記錄該次試驗的控制趨勢圖，采樣數據。在定值擾動試驗過程中，如果控制系統控制指標不滿足規程要求，先查明是控制策略還是控制參數的問題，如果是控制策略的問題可提出優化建議并體現在后續報告中，如果是控制參數的問題可先對照同類型機組該控制系統控制參數，再計算熱力系統開環增益，對比當前控制參數是否存在量綱差別，最后結合控制曲線，精細調整控制參數并反復進行定值擾動試驗驗證。試驗結束后，需要完整記錄試驗過程曲線，采樣數據。

5.2 模擬量控制系統技術措施

主要參數（機組功率、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、爐膛壓力、氧量）波動幅度大，危及機組安全運行時，應立即退出試驗，手動操作。參加試驗的人員，應了解試驗的主要內容，職責明確。

試驗過程中若機組重要參數達到報警值，應立即停止試驗，運行人員按照規程調整；若主體設備參數超過保護動作值而保護裝置沒有動作時，運行人員應立即手動跳閘。試驗過程中出現事故，運行人員應按有關規程處理，由試驗總指揮下達命令停止試驗，按照電廠事故預案處理。為便于處理事故，必要時試驗人員應立即撤離現場，所有試驗人員應在試驗總指揮組的統一領導下協調工作，不得擅離職守，不得違反運行規程操作。模擬量控制子系統定值擾動調節品質指標如表2所示。

6 結語

為了保證熱控保護裝置具有準確的在線測量信號，需要對各測量儀表實施科學管理，建立設備的基礎臺賬，實現日常維護工作的系統化、程序化管理。影響熱控保護裝置檢修維護水平的因素較多，如熱控測量是否準確，控制設備與邏輯控制是否可靠，信號的取樣是否合理，檢修和維護人員的工作水平是否足夠等。目前，我國各大火力發電廠熱控保護裝置的檢修維護水平還有較大的上升空間，還需要投入更多的人力、物力去研究。