提高热工保护信号的可靠性

陈磊

摘 要：现如今，随着火力发电厂的增多，其机组的容量也在不断的增加，大机组的保护系统极其复杂，MFT功能实现了对锅炉本体的保护作用，汽轮机本体的保护由ETS来提供。重要的辅机也要有严密的保护措施，当这些重要辅机保护运行时，由于运行人员的操作不当，可能会造成RB、MFT、ETS等动作，因此，我们不仅要重视机炉电的主保护、辅机的保护工作，更要重视如何选取保护功能的信号、传输以及可靠性。接下来，就针对实际工作中发生的热工保护异常的情况而言，利用发电厂的实际工作情况，分析信号在工作保护逻辑实现时要重视的问题以及一些提高其可靠性的对策。

关键词：热工保护；故障；可靠性

中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）15-0113-02

Abstract： Nowadays， with the increase of thermal power plants， the capacity of the units is also increasing. The protection system of large units realizes the protection function of boiler body， and the protection of steam turbine body is provided by ETS. Important auxiliary machines should also have strict protective measures. When these important auxiliary machines are operated， the improper operation of the operators may result in actions such as RB， MFT， ETS， etc. We should not only pay attention to the main protection and auxiliary protection， but also pay attention to how to select the signal， transmission and reliability of the protection function. Then， in view of the abnormal situation of thermal protection occurring in the actual work， using the actual working situation of the power plant， the paper analyzes the problems that should be paid attention to in the realization of the working protection logic and some countermeasures to improve the reliability of the signal.

Keywords： thermal protection； failure； reliability

1 對设备取源部件采取保护措施

参与保护的设备，例如：行程开关、压力开关以及压力变送器，但随着电子设备的迅速发展，其质量的可靠性得到了提升，不安全的因素主要体现在如下几个方面：

（1）改进炉膛压力保护取样装置。锅炉最主要的保护部分就是炉膛压力的保护，因为取样装置堵塞，从而造成炉膛压力保护拒动，是火力发电厂中经常发生的现象，取样装置根部结焦，要想疏通结焦，就要用铁棍来剔除，必要时还需要将结焦的部分用冲击钻除掉，但是，由于锅炉烟气中含有酸性气体的成分以及水蒸气，在取样装置的开孔处，烟气遇冷，温度瞬间骤降，烟气中的酸性气体会迅速达到露点，和烟气中含有的水蒸气及烟尘等混合结焦，结焦体逐渐增大，将堵塞取样装置，采取增加温度的策略，对取样装置进行保温处理，在保温处理过程后，提高取样口处的温度，适当的采用防堵型取样装置。事实证明，该措施在很大程度上避免了取样装置出现堵塞的问题，不但提高了炉内压力的安全可靠性，还在一定程度上，减轻了工作量[1]。（2）对测量装置进行改良。测量压力、液位等参数时，需要仪表管路将被测量的介质传送到一次元件上，机械的振动会造成保护设备所使用的仪表管路的磨损，经过长时间的磨损，可能会导致管路泄露，针对此类现象，提出相对应的防范措施：将仪表管路的固定卡子固定；当管路与其他金属进行接触时，适当的用胶皮隔开；对仪表管路的磨损情况进行定期的检查，并及时记录，一旦发现问题，及时解决。（3）对仪表管路的伴热改良。据不完全统计，每年冬季都会有由热工引发的机组非计划停运的现象发生，其中有20%是由于仪表管路上冻导致的，从而导致保护误动，其中汽包水位的保护最为重要，目前汽包水位的保护主要是通过水位变送器三取二的方式，其冬季为了防冻，大多数采用电伴热方式、电汽伴热具有等方式，但每种方式都具有自己的优劣性。例如，电伴热的缺点有如下几点：电源容易跳闸；伴热的电缆容易被损伤；维修的方式极其繁琐，每次进行系统维修时都要打开保温检查等，采用电伴热的可靠性相对来说比较低，针对其改进的措施，是将仪表管路和保温箱都同样采用汽伴热的方式，在部分的仪表管路上，利用角铁焊制成框架，框架外设立保温装置，伴热管在框架内形成对其保护的“温室”，并且用伴热管在框架内穿过，通过对伴热管的控制来调节保温箱内部的温度，从而保证汽包水位仪表管路的受热均匀[2]。

2 冗余的设计

在设计热工保护时，为了保证其信号在传输时的可靠性，常常会考虑到冗余的设计，在进行信号传输的冗余设计工作时，要全面考虑时序同步的问题，采取适当的措施，实现设备动作的可靠性。下面是一个真实的案例，通过对案例的分析，判断设备的异常。2007年6月9日13：50，某电厂1号机组负荷800MW，1号机组A汽动给水泵因振动大跳闸，电动给水泵联锁启动成功，MCS系统发出给水泵联启RB信号，RB的目标负荷是520MW，根据RB逻辑，F、E两台磨煤机在5秒之后相继停止运行，从而降低燃料的燃烧量，14：36RB信号回归，与此同时，D磨煤机突然跳闸，磨跳闸首出是“RB跳磨”，通过对整个过程进行分析，当机组内的一些重要辅机发生故障时，为了使其能够安全运行，必须有效的减少锅炉及汽轮发电机的负荷量，我们称这种方式为快速切回负荷保护。针对上个案例发生的电厂而言，该厂的RB逻辑是在MCS中实现的，总共分为5种情况：给水泵RB、一次风机RB、送风机RB、引风机RB以及炉水循环泵RB，给水泵在正常运行的情况下，两台汽动给水泵运行，电动给水泵作为备用泵，当其中的一台汽动给水泵出现故障跳闸时，自动启动备用泵，如果备用水泵在4秒内自动启动成功，则会发出给水泵联启RB信号，目标负荷为80%MCR，FSSS系统按照F、E的顺序相隔5秒自动跳磨，直到下层4台磨运行结束，如果电动给水泵没有在4秒内启动成功，则会发出给水泵RB信号，目标负荷量为60%MCR，FSSS系统则会按照F、E、D的顺序相隔5秒钟自动跳磨，一直到下层3台磨运行结束。

如果在实际情况中发生了如上的现象，为了解决该问题，而保证其设备的正常运行，就应该给水泵的联起信号及时的增加延时模块，避免其不同步的现象发生，所以，要重视冗余设计的同步问题，进一步提升信号的可靠性[3]。

3 正逻辑的具体应用

逻辑编程，就是热工保护信号在正常的情况下采用正逻辑的形式所进行的工作，其目的是为了减少热工保护中的误动现象，但是，如果擅自采用负逻辑的方式，就会在工作中造成误动，从而造成增压风机跳闸。例如以下所发生的案例：某个电厂2号机组在正常运行，脱硫变段、脱硫PCA、PCAB段运行，增压风机电机突然出现故障，“炉电除尘未投运”的警报首先响起，增压风机电机故障，操作人员在脱硫PCA段切换至1号变压器时，电除尘电气装置将“电除尘投运”的信号从系统传输到最后，但是在对相关信号进行检查时并没有发现其中断的信号，而且在操作人员检查信号电缆接线和绝缘工作时，也并没有发现任何异常情况，常闭接点方式是脱硫增压风机系统最常用的方式，所以，信号并不会因为干扰情况而中断，但是如果相关设备瞬间失去接入点的信号电源，“电除尘投运”就会随之中断信号，从而造成增压风机的误动现象。

4 三取二抽样

根据热工的保护原则可知，在进行信号的选取时要运用到三取二逻辑，而且，这种逻辑要从保护测点的取样源头得以实现，要针对不同的取样管的测点进行取样，这样才不会造成误动的现象，如果针对一个取样管上的3个测点进行取样，从而导致运用不规范的现象。所以在机组的基建期就要严格的审查保护系统，同时针对问题的发生提出解决的策略，实现真正意义上的保护作用[4]。

5 模拟量的品质点以及模板的品质

热工的保护信号是通过模拟量经过逻辑运算得来的，但是，这种方法得以应用的前提是模拟量的品质点以及模板品质的优劣。通过利用控制器中的模拟量信号进行越限才能得出锅炉的汽包水位保护信号，这种方式比较特殊，控制器在判断完模拟量之后，将判断后的相关信号利用3个点的形式传给控制器，以实现机组的保护逻辑。如果模拟量的品质点出现问题，就要对其进行优化，比如：出现了一个坏点模拟量，应采取二取一的保护措施，避免测点带来的误动影响。通常情况下，系统中的功率信号是以电气部分传输过来的3路信号作为标准的，在三取中后输出功率信号，当任意两路功率信号存在的误差比较大时，就会产生异常信号，通过功控或协调两种方式进行切除功控或协调。如接下来发生的案例：某电厂1号机组在试运行期间，其机组功率达到600MW，为了遥控方式和协调投入，电气的功率信号由于故障的原因不能正常運转，输入的功率不断的变化时，其实际功率始终没有改变，没有发出异常的信号，在这种情况下，就会给机组自身带来极大的安全隐患，为了详细的了解这一情况，应当及时采取相对应的措施，切除机组协调，增加功率信号模板三取二，从而发现功率信号异常的逻辑[5]。

6 工程科技的发展前景

工程科技顺应技术发展的潮流，是现场总线和网络通信技术的有机结合，全面的提升了发电厂的厂用系统，对厂用电气系统的快速发展具有重要的意义，甚至于对DCS系统的发展也起到了推波助澜的作用，但是，要想实现该系统的最终目的，还要在以下两个方面作出重要的突破：（1）全通信控制厂用电气。由于通信速度距离系统的可靠性相对来说还比较远，目前的工程科技系统，还不能通过ECS对电气系统实行“通信全控”的方式，ECS与DCS这两者之间还有一部分接线得到了保留，要想实现“全控模式”，首先要解决热工工艺联锁的问题。（2）系统所处的阶段。目前，大部分电气后台系统的实际应用只是处在初级的阶段，仅仅保留了运行监视的功能，和控制逻辑的实现、电气控制水平的提高以及提升系统管理水平还相差甚远。

7 结束语

综上所述，要想使整个设备的可靠性提升，就要重视信号的可靠性，本文通过对热工保护的异常情况进行研究和分析，得出如下几个方面的结论：冗余信号的同步以及竞争的现状；介质源头处要进行信号的三取二；热工保护信号要采取正逻辑进行逻辑的编程，以及在进行模拟量的逻辑运算时必须要在品质点以及模拟量模板优质的前提下才能进行，综合以上几点，就能有效的提升热工保护信号的可靠性，从而保证整个热工保护系统的可靠性。

参考文献：

[1]郑永全.提高火力发电厂热工保护可靠性方案与策略探讨[J].科技风，2017，12（21）：177+186.

[2]孙彦丽.热工DCS保护误动和拒动的原因及对策[J].山东工业技术，2017，10（20）：142.

[3]刘其君，朱晓云.提高火力发电厂热工保护可靠性方案与策略探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017，01（03）：192-193.

[4]韩新建，韩新春.CFB锅炉热工保护系统可靠性分析与优化[J].华电技术，2016，38（11）：15-17+76.

[5]胡轶群.火电机组热工保护误动及拒动案例分析[J].发电设备，2016，30（02）：138-140.