火電廠儀表自動(dòng)化安全性

◎陳晨

火電廠儀表自動(dòng)化安全性

◎陳晨

火力發(fā)電廠作為發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工藝設(shè)備和工藝生產(chǎn)流程的自動(dòng)化。自動(dòng)化設(shè)備的使用一定程度上減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了工作效率，保障了人員和生產(chǎn)設(shè)備的安全。但是儀表自動(dòng)化系統(tǒng)自身也存在一定的安全隱患，因此以下我們以煤粉鍋爐火電廠為例對(duì)儀表自動(dòng)化系統(tǒng)安全可靠性進(jìn)行分析。

火電廠儀表自動(dòng)化設(shè)施安全可靠性分析

儀表自動(dòng)化設(shè)備的防雷和接地安全。儀表自動(dòng)化系統(tǒng)雷電防護(hù)主要采用外部雷電防護(hù)和內(nèi)部雷電防護(hù)措施進(jìn)行綜合防護(hù)。外部雷電防護(hù)措施，包括現(xiàn)場(chǎng)儀表防雷保護(hù)器﹑接閃器﹑引下線﹑接地裝置及控制室屏蔽；內(nèi)部雷電防護(hù)措施有信號(hào)線路的防護(hù)和供電線路的防護(hù)，包括電線電纜的屏蔽，機(jī)柜的屏蔽﹑等電位連接﹑合理布線﹑配備雷電電涌防護(hù)器（SPD）以及提高儀表系統(tǒng)的抗干擾度等。

儀表自動(dòng)化系統(tǒng)接地分為室內(nèi)和室外兩部分。室內(nèi)接地包括控制室的防雷接地﹑防靜電接地﹑電氣設(shè)備的保護(hù)接地﹑儀表系統(tǒng)工作接地﹑屏蔽接地﹑電涌防護(hù)接地等，應(yīng)共用接地裝置；室外接地包括現(xiàn)場(chǎng)儀表箱柜﹑儀表電纜槽﹑儀表保護(hù)管及36V以上的儀表外殼的保護(hù)接地。

儀表自動(dòng)化設(shè)備的防爆安全。由于主廠房的設(shè)備處于容易爆炸的煤粉環(huán)境中，當(dāng)粉塵濃度和溫度達(dá)到一定值或有火花時(shí)，能引起爆炸及火災(zāi)，因此，鍋爐﹑磨煤系統(tǒng)宜采用安全防爆型儀表和設(shè)備。

儀表自動(dòng)化設(shè)備的防火安全。儀表自動(dòng)化設(shè)備引起火災(zāi)的主要因素有電纜引起的火災(zāi)和斷路器連接部分發(fā)熱﹑閃弧﹑對(duì)地短路，引起的火災(zāi)等。

電纜遇外來(lái)火源﹑熱源或電纜短路很容易引起電纜著火，引起電纜著火的主要原因如下：

通過(guò)協(xié)整檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人民幣匯率預(yù)期（DNDF）、境內(nèi)外利差（DLC）與貨物貿(mào)易跨境資金流出（DLOHW）存在至少兩個(gè)協(xié)整關(guān)系，人民幣匯率預(yù)期（DNDF）、境內(nèi)外利差（DLC）與證券投資跨境資金流入（DIZQ）之間存在至少兩個(gè)協(xié)整關(guān)系，而人民幣匯率預(yù)期（DNDF）、境內(nèi)外利差（DLC）與剩余八項(xiàng)跨境資金流動(dòng)指標(biāo)之間不存在協(xié)整關(guān)系。

電纜制造時(shí)存在缺陷或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷﹑過(guò)熱運(yùn)行等原因使電纜老化，絕緣強(qiáng)度降低，電纜擊穿短路。

電纜敷設(shè)的曲率半徑過(guò)小等原因可能使電纜絕緣損壞，而機(jī)械損傷﹑潮濕環(huán)境或酸﹑堿﹑鹽等腐蝕性介質(zhì)都有可能使電纜的絕緣強(qiáng)度降低，從而使電纜因絕緣被擊穿而發(fā)生短路。

電纜的終端頭和中間接頭是電纜絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，如果接頭盒密封不良，水﹑潮氣進(jìn)入或灌注的絕緣劑不符合要求，內(nèi)部留有氣孔，均可使絕緣強(qiáng)度降低，導(dǎo)致絕緣擊穿短路。

敷設(shè)在汽輪機(jī)油系統(tǒng)附近的電纜，在油系統(tǒng)著火后很有可能被引燃。

輸煤或制粉設(shè)備周圍的電纜上，常有煤粉沉積，可能因煤粉自燃而引起電纜著火。

焊接作業(yè)時(shí)有焊渣落到電纜上，引起電纜著火。

在挖掘施工中，疏于現(xiàn)場(chǎng)管理，野蠻施工等使電纜受到外界損壞，由于電纜絕緣損壞造成短路引燃電纜起火。

避免電纜引起的火災(zāi)采取的措施：合理布線；采用阻燃電纜；電纜橋架貫穿隔墻﹑樓板的孔洞處，均應(yīng)實(shí)施阻火封堵；電纜橋架每隔100m需做防火封堵；儀表線路敷設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按爆炸性粉塵環(huán)境敷設(shè)。

儀表自動(dòng)化設(shè)備電源的安全。機(jī)組或主廠房控制系統(tǒng)﹑汽輪機(jī)控制系統(tǒng)﹑機(jī)組保護(hù)回路﹑火焰檢測(cè)裝置等的供電電源應(yīng)有兩路電源供電。其中一路采用不間斷電源，一路采用廠用電，兩路電源宜設(shè)自動(dòng)電源切換裝置，切投時(shí)間應(yīng)確保不影響控制系統(tǒng)的運(yùn)行，中斷正常電源UPS應(yīng)能維持30min的用電量。

每組儀表和控制交流動(dòng)力電源配電箱﹑交流電源盤應(yīng)各有兩路電源供電，兩路電源分別引自廠用低壓母線的不同段。

控制盤應(yīng)有兩路電源供電，兩路電源分別引自廠用低壓母線的不同段，控制盤需要直流電源時(shí)，應(yīng)有兩路電源供電，兩路電源均引自電氣兩組獨(dú)立的蓄電池組。

控制室自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的安全。儀表自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備，應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)﹑質(zhì)量可靠的設(shè)備和元件，并設(shè)置獨(dú)立于DCS的常規(guī)操作手段。

主要控制器應(yīng)采用冗余配置，重要I/O點(diǎn)應(yīng)考慮采用非同一板件的冗余裝置。

鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）和汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）的控制器必須單獨(dú)冗余配置，同時(shí)FSSS裝置應(yīng)具有在線自動(dòng)/手動(dòng)點(diǎn)火和全部邏輯的試驗(yàn)功能。

控制系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求設(shè)置空調(diào)設(shè)施，房間封閉。做好機(jī)房防靜電工作，機(jī)房設(shè)置防靜電地板或地面，做好防靜電接地工作。

控制柜應(yīng)可靠接地，箱門和柜體均應(yīng)與接地體連接。

儀表自動(dòng)化對(duì)鍋爐爐膛安全的保護(hù)。鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS），是保護(hù)爐膛不爆炸的關(guān)鍵監(jiān)控系統(tǒng)，能保證鍋爐燃燒系統(tǒng)中各設(shè)備按規(guī)定的操作順序和條件安全啟停﹑投切，并能在危急工況下，跳閘相關(guān)設(shè)備或迅速切斷進(jìn)入爐膛的全部燃料（包括點(diǎn)火燃料），防止發(fā)生爆燃﹑爆炸等破壞性事故的安全保護(hù)和順序控制裝置。它的主要內(nèi)容包括：

總?cè)剂咸l（MFT），一旦出現(xiàn)危及鍋爐安全的危險(xiǎn)工況時(shí)，由人工操作或保護(hù)信號(hào)指令動(dòng)作快速切斷所有入爐燃料，包括點(diǎn)火器的燃料，它是爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)主要功能的一部分；燃油跳閘（OFT），由人工操作或保護(hù)信號(hào)指令動(dòng)作，快速關(guān)閉點(diǎn)火主燃油跳閘閥，切斷進(jìn)入鍋爐爐膛的燃燒用油；爐膛吹掃，將爐膛和煙道中可能集聚的可燃性混合物清除掉，防止點(diǎn)火時(shí)引起的爐膛爆燃；燃燒器各入口自動(dòng)點(diǎn)火控制；檢漏試驗(yàn)。

FSSS系統(tǒng)除對(duì)鍋爐爐膛安全的自動(dòng)監(jiān)控保護(hù)外，在控制盤（臺(tái)）上還應(yīng)設(shè)置獨(dú)立并可直接動(dòng)作（可經(jīng)確認(rèn)或加避免誤動(dòng)的保護(hù)罩）的MFT緊急按鈕，其回路應(yīng)獨(dú)立于FSSS系統(tǒng)的控制器及模件，并由硬接線實(shí)現(xiàn)。

儀表自動(dòng)化對(duì)鍋爐汽包安全的保護(hù)。鍋爐汽包應(yīng)至少配置兩臺(tái)彼此獨(dú)立的就地汽包水位計(jì)和兩臺(tái)遠(yuǎn)傳汽包水位計(jì)。水位計(jì)的配置應(yīng)采用兩種以上工作原理共存的配置方式，以保證在任何運(yùn)行工況下鍋爐汽包水位的正確監(jiān)視。汽包水位測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)采取正確的保溫﹑伴熱及防凍措施，以保證汽包水位測(cè)量系統(tǒng)的正常運(yùn)行及正確性。

鍋爐汽包水位高﹑低保護(hù)應(yīng)采用獨(dú)立測(cè)量的二取一的邏輯判斷方式。

鍋爐汽包水位保護(hù)在鍋爐啟動(dòng)前和停爐前應(yīng)進(jìn)行實(shí)際傳動(dòng)校檢。

儀表自動(dòng)化對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)安全的保護(hù)。利用數(shù)字電液式控制系統(tǒng)（DEH）﹑汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）和汽輪機(jī)監(jiān)視儀表（TSI）等設(shè)備對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)﹑控制和保護(hù)。

在汽輪機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，出現(xiàn)異常時(shí)ETS系統(tǒng)能采取必要措施進(jìn)行處理，并在異常情況繼續(xù)發(fā)展到危及設(shè)備時(shí)，能采取斷然措施，停止汽輪機(jī)運(yùn)行。

當(dāng)機(jī)組或主廠房控制系統(tǒng)發(fā)生全局性或重大故障時(shí)，為確保機(jī)組緊急安全停機(jī)，在操作臺(tái)上應(yīng)設(shè)置停止汽輪機(jī)和解列發(fā)電機(jī)的跳閘按鈕，跳閘按鈕應(yīng)不通過(guò)邏輯直接接至停汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)回路。

維護(hù)、修理措施安全可靠性分析

在儀表安裝時(shí)要保證維護(hù)空間和安全空間，不能安裝在高于離地2米的高空，必要時(shí)設(shè)置檢修平臺(tái)。

（作者單位：中冶京誠(chéng)（秦皇島）工程技術(shù)有限公司）