提高熱工保護信號的可靠性

陳磊

摘 要：現(xiàn)如今，隨著火力發(fā)電廠的增多，其機組的容量也在不斷的增加，大機組的保護系統(tǒng)極其復(fù)雜，MFT功能實現(xiàn)了對鍋爐本體的保護作用，汽輪機本體的保護由ETS來提供。重要的輔機也要有嚴密的保護措施，當這些重要輔機保護運行時，由于運行人員的操作不當，可能會造成RB、MFT、ETS等動作，因此，我們不僅要重視機爐電的主保護、輔機的保護工作，更要重視如何選取保護功能的信號、傳輸以及可靠性。接下來，就針對實際工作中發(fā)生的熱工保護異常的情況而言，利用發(fā)電廠的實際工作情況，分析信號在工作保護邏輯實現(xiàn)時要重視的問題以及一些提高其可靠性的對策。

關(guān)鍵詞：熱工保護；故障；可靠性

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：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 對設(shè)備取源部件采取保護措施

參與保護的設(shè)備，例如：行程開關(guān)、壓力開關(guān)以及壓力變送器，但隨著電子設(shè)備的迅速發(fā)展，其質(zhì)量的可靠性得到了提升，不安全的因素主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）改進爐膛壓力保護取樣裝置。鍋爐最主要的保護部分就是爐膛壓力的保護，因為取樣裝置堵塞，從而造成爐膛壓力保護拒動，是火力發(fā)電廠中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，取樣裝置根部結(jié)焦，要想疏通結(jié)焦，就要用鐵棍來剔除，必要時還需要將結(jié)焦的部分用沖擊鉆除掉，但是，由于鍋爐煙氣中含有酸性氣體的成分以及水蒸氣，在取樣裝置的開孔處，煙氣遇冷，溫度瞬間驟降，煙氣中的酸性氣體會迅速達到露點，和煙氣中含有的水蒸氣及煙塵等混合結(jié)焦，結(jié)焦體逐漸增大，將堵塞取樣裝置，采取增加溫度的策略，對取樣裝置進行保溫處理，在保溫處理過程后，提高取樣口處的溫度，適當?shù)牟捎梅蓝滦腿友b置。事實證明，該措施在很大程度上避免了取樣裝置出現(xiàn)堵塞的問題，不但提高了爐內(nèi)壓力的安全可靠性，還在一定程度上，減輕了工作量[1]。（2）對測量裝置進行改良。測量壓力、液位等參數(shù)時，需要儀表管路將被測量的介質(zhì)傳送到一次元件上，機械的振動會造成保護設(shè)備所使用的儀表管路的磨損，經(jīng)過長時間的磨損，可能會導(dǎo)致管路泄露，針對此類現(xiàn)象，提出相對應(yīng)的防范措施：將儀表管路的固定卡子固定；當管路與其他金屬進行接觸時，適當?shù)挠媚z皮隔開；對儀表管路的磨損情況進行定期的檢查，并及時記錄，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時解決。（3）對儀表管路的伴熱改良。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年冬季都會有由熱工引發(fā)的機組非計劃停運的現(xiàn)象發(fā)生，其中有20%是由于儀表管路上凍導(dǎo)致的，從而導(dǎo)致保護誤動，其中汽包水位的保護最為重要，目前汽包水位的保護主要是通過水位變送器三取二的方式，其冬季為了防凍，大多數(shù)采用電伴熱方式、電汽伴熱具有等方式，但每種方式都具有自己的優(yōu)劣性。例如，電伴熱的缺點有如下幾點：電源容易跳閘；伴熱的電纜容易被損傷；維修的方式極其繁瑣，每次進行系統(tǒng)維修時都要打開保溫檢查等，采用電伴熱的可靠性相對來說比較低，針對其改進的措施，是將儀表管路和保溫箱都同樣采用汽伴熱的方式，在部分的儀表管路上，利用角鐵焊制成框架，框架外設(shè)立保溫裝置，伴熱管在框架內(nèi)形成對其保護的“溫室”，并且用伴熱管在框架內(nèi)穿過，通過對伴熱管的控制來調(diào)節(jié)保溫箱內(nèi)部的溫度，從而保證汽包水位儀表管路的受熱均勻[2]。

2 冗余的設(shè)計

在設(shè)計熱工保護時，為了保證其信號在傳輸時的可靠性，常常會考慮到冗余的設(shè)計，在進行信號傳輸?shù)娜哂嘣O(shè)計工作時，要全面考慮時序同步的問題，采取適當?shù)拇胧瑢崿F(xiàn)設(shè)備動作的可靠性。下面是一個真實的案例，通過對案例的分析，判斷設(shè)備的異常。2007年6月9日13：50，某電廠1號機組負荷800MW，1號機組A汽動給水泵因振動大跳閘，電動給水泵聯(lián)鎖啟動成功，MCS系統(tǒng)發(fā)出給水泵聯(lián)啟RB信號，RB的目標負荷是520MW，根據(jù)RB邏輯，F(xiàn)、E兩臺磨煤機在5秒之后相繼停止運行，從而降低燃料的燃燒量，14：36RB信號回歸，與此同時，D磨煤機突然跳閘，磨跳閘首出是“RB跳磨”，通過對整個過程進行分析，當機組內(nèi)的一些重要輔機發(fā)生故障時，為了使其能夠安全運行，必須有效的減少鍋爐及汽輪發(fā)電機的負荷量，我們稱這種方式為快速切回負荷保護。針對上個案例發(fā)生的電廠而言，該廠的RB邏輯是在MCS中實現(xiàn)的，總共分為5種情況：給水泵RB、一次風機RB、送風機RB、引風機RB以及爐水循環(huán)泵RB，給水泵在正常運行的情況下，兩臺汽動給水泵運行，電動給水泵作為備用泵，當其中的一臺汽動給水泵出現(xiàn)故障跳閘時，自動啟動備用泵，如果備用水泵在4秒內(nèi)自動啟動成功，則會發(fā)出給水泵聯(lián)啟RB信號，目標負荷為80%MCR，F(xiàn)SSS系統(tǒng)按照F、E的順序相隔5秒自動跳磨，直到下層4臺磨運行結(jié)束，如果電動給水泵沒有在4秒內(nèi)啟動成功，則會發(fā)出給水泵RB信號，目標負荷量為60%MCR，F(xiàn)SSS系統(tǒng)則會按照F、E、D的順序相隔5秒鐘自動跳磨，一直到下層3臺磨運行結(jié)束。

如果在實際情況中發(fā)生了如上的現(xiàn)象，為了解決該問題，而保證其設(shè)備的正常運行，就應(yīng)該給水泵的聯(lián)起信號及時的增加延時模塊，避免其不同步的現(xiàn)象發(fā)生，所以，要重視冗余設(shè)計的同步問題，進一步提升信號的可靠性[3]。

3 正邏輯的具體應(yīng)用

邏輯編程，就是熱工保護信號在正常的情況下采用正邏輯的形式所進行的工作，其目的是為了減少熱工保護中的誤動現(xiàn)象，但是，如果擅自采用負邏輯的方式，就會在工作中造成誤動，從而造成增壓風機跳閘。例如以下所發(fā)生的案例：某個電廠2號機組在正常運行，脫硫變段、脫硫PCA、PCAB段運行，增壓風機電機突然出現(xiàn)故障，“爐電除塵未投運”的警報首先響起，增壓風機電機故障，操作人員在脫硫PCA段切換至1號變壓器時，電除塵電氣裝置將“電除塵投運”的信號從系統(tǒng)傳輸?shù)阶詈?，但是在對相關(guān)信號進行檢查時并沒有發(fā)現(xiàn)其中斷的信號，而且在操作人員檢查信號電纜接線和絕緣工作時，也并沒有發(fā)現(xiàn)任何異常情況，常閉接點方式是脫硫增壓風機系統(tǒng)最常用的方式，所以，信號并不會因為干擾情況而中斷，但是如果相關(guān)設(shè)備瞬間失去接入點的信號電源，“電除塵投運”就會隨之中斷信號，從而造成增壓風機的誤動現(xiàn)象。

4 三取二抽樣

根據(jù)熱工的保護原則可知，在進行信號的選取時要運用到三取二邏輯，而且，這種邏輯要從保護測點的取樣源頭得以實現(xiàn)，要針對不同的取樣管的測點進行取樣，這樣才不會造成誤動的現(xiàn)象，如果針對一個取樣管上的3個測點進行取樣，從而導(dǎo)致運用不規(guī)范的現(xiàn)象。所以在機組的基建期就要嚴格的審查保護系統(tǒng)，同時針對問題的發(fā)生提出解決的策略，實現(xiàn)真正意義上的保護作用[4]。

5 模擬量的品質(zhì)點以及模板的品質(zhì)

熱工的保護信號是通過模擬量經(jīng)過邏輯運算得來的，但是，這種方法得以應(yīng)用的前提是模擬量的品質(zhì)點以及模板品質(zhì)的優(yōu)劣。通過利用控制器中的模擬量信號進行越限才能得出鍋爐的汽包水位保護信號，這種方式比較特殊，控制器在判斷完模擬量之后，將判斷后的相關(guān)信號利用3個點的形式傳給控制器，以實現(xiàn)機組的保護邏輯。如果模擬量的品質(zhì)點出現(xiàn)問題，就要對其進行優(yōu)化，比如：出現(xiàn)了一個壞點模擬量，應(yīng)采取二取一的保護措施，避免測點帶來的誤動影響。通常情況下，系統(tǒng)中的功率信號是以電氣部分傳輸過來的3路信號作為標準的，在三取中后輸出功率信號，當任意兩路功率信號存在的誤差比較大時，就會產(chǎn)生異常信號，通過功控或協(xié)調(diào)兩種方式進行切除功控或協(xié)調(diào)。如接下來發(fā)生的案例：某電廠1號機組在試運行期間，其機組功率達到600MW，為了遙控方式和協(xié)調(diào)投入，電氣的功率信號由于故障的原因不能正常運轉(zhuǎn)，輸入的功率不斷的變化時，其實際功率始終沒有改變，沒有發(fā)出異常的信號，在這種情況下，就會給機組自身帶來極大的安全隱患，為了詳細的了解這一情況，應(yīng)當及時采取相對應(yīng)的措施，切除機組協(xié)調(diào)，增加功率信號模板三取二，從而發(fā)現(xiàn)功率信號異常的邏輯[5]。

6 工程科技的發(fā)展前景

工程科技順應(yīng)技術(shù)發(fā)展的潮流，是現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的有機結(jié)合，全面的提升了發(fā)電廠的廠用系統(tǒng)，對廠用電氣系統(tǒng)的快速發(fā)展具有重要的意義，甚至于對DCS系統(tǒng)的發(fā)展也起到了推波助瀾的作用，但是，要想實現(xiàn)該系統(tǒng)的最終目的，還要在以下兩個方面作出重要的突破：（1）全通信控制廠用電氣。由于通信速度距離系統(tǒng)的可靠性相對來說還比較遠，目前的工程科技系統(tǒng)，還不能通過ECS對電氣系統(tǒng)實行“通信全控”的方式，ECS與DCS這兩者之間還有一部分接線得到了保留，要想實現(xiàn)“全控模式”，首先要解決熱工工藝聯(lián)鎖的問題。（2）系統(tǒng)所處的階段。目前，大部分電氣后臺系統(tǒng)的實際應(yīng)用只是處在初級的階段，僅僅保留了運行監(jiān)視的功能，和控制邏輯的實現(xiàn)、電氣控制水平的提高以及提升系統(tǒng)管理水平還相差甚遠。

7 結(jié)束語

綜上所述，要想使整個設(shè)備的可靠性提升，就要重視信號的可靠性，本文通過對熱工保護的異常情況進行研究和分析，得出如下幾個方面的結(jié)論：冗余信號的同步以及競爭的現(xiàn)狀；介質(zhì)源頭處要進行信號的三取二；熱工保護信號要采取正邏輯進行邏輯的編程，以及在進行模擬量的邏輯運算時必須要在品質(zhì)點以及模擬量模板優(yōu)質(zhì)的前提下才能進行，綜合以上幾點，就能有效的提升熱工保護信號的可靠性，從而保證整個熱工保護系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻：

[1]鄭永全.提高火力發(fā)電廠熱工保護可靠性方案與策略探討[J].科技風，2017，12（21）：177+186.

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[3]劉其君，朱曉云.提高火力發(fā)電廠熱工保護可靠性方案與策略探討[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2017，01（03）：192-193.

[4]韓新建，韓新春.CFB鍋爐熱工保護系統(tǒng)可靠性分析與優(yōu)化[J].華電技術(shù)，2016，38（11）：15-17+76.

[5]胡軼群.火電機組熱工保護誤動及拒動案例分析[J].發(fā)電設(shè)備，2016，30（02）：138-140.