DCS系统中热工保护的设置方法

DCS系统中热工保护的设置方法

发表时间：2019-12-11T14:47:05.647Z 来源：《中国电业》2019年第16期作者：王志超

[导读] DCS系统能够保障火力发电厂机组正常运行，对火力发电厂的稳定发展具有巨大意义。

摘要：DCS系统能够保障火力发电厂机组正常运行，对火力发电厂的稳定发展具有巨大意义。但是，在实际使用DCS系统中，仍会遇到许多问题，导致火力发电厂出现故障，进而影响火力发电厂的正常运作，对火力发电站的机组运作形

成了障碍。本文分析了DCS系统中热工保护的设置方法。

关键词:保护;组态;DCS

DCS系统对于我国的自控行业具有深远的影响，它能够对现场、人机接口、通讯网络等多个系统进行控制。在这当中，人机接口是通过计算机和人建立一种联系，而由不同的DCS设备厂家所生产出来的DCS配置也各不相同。但是，所有的DCS设备均需要供电才可以正常运行。因此，电力是DCS设备的必须条件。

一、应用D C S系统的优缺点

相关研究中了解到应用DCS系统具备诸多优势，主要表现在几个方面：第一，DCS系统能够在各个操控对象上实现运行控制的目标，能够避免相关设备在运行过程中出现问题。加上DCS系统自身控制功能相对分散，控制工作相对明确。而且DCS系统还能够提升计算机设备逻辑控制能力，这也从侧面说明DCS系统具有较高可靠性。第二，理论上来说，各项设备应用DCS系统，对于实现各项系统之间的信息交互起到不可忽视的作用。而且DCS还能够满足各项运行系统扩容的目的，对于推进各项系统稳定运行等方面也起到无可替代的作用。第三，任何设备和系统在运行之前，都需要相关人员对系统运行控制算法和其他方面因素有一个全面的了解，并将各项设备运行模式与DCS 系统进行有效结合，严格控制各项设备在运行过程中出现问题，借以实现DCS系统控制水平提升的目的。第四、正是因为DCS系统具有分散性的特点，各个控制计算机自身控制任务相对单一，一旦计算机某一节点出现问题，相关人员能够在短时间内找出计算机节点出现问题的可能，及时维护出现问题的计算机节点，有效排除故障，这对于推进DCS控制系统稳定运行也起到不可忽视的作用。尽管DCS系统具有诸多优势，但是不可否认DCS系统还存在一些不足，对于DCS系统的不足来说，其主要表现在两个方面：第一，企业内部使用的仪器设备大多数为模拟仪表，这些仪器仪表本身缺乏信息传输功能，在实施计算机网络管理的过程中出现问题的可能性较大，对网络管理合理性也有非常严重的影响。第二，一般来说，不同厂家所生产出来的DCS系统在运行模式和各方面参数上大相径庭，这就导致DCS系统的网络及现场设备之间互换性能较差，如果不对这种现象制定有效的解决措施，长此以往势必造成DCS系统运行状态紊乱，加上DCS系统开放性也没有达到相关设备运行要求，在进行数据信息转换时需要借助其他仪器设备，无形中加大DCS系统运行成本，对DCS系统的发展存在很大的影响。

二、保护条件的合理设置

现代大型火电机组主要由锅炉、汽轮机、发电机3部分组成，其中发电机由于其自身特点，跳闸保护间隔要求在毫秒级别，DCS控制周期很难满足要求，所以发电机保护由专门的设备和控制装置来实现保护功能，对于DCS中设置的保护，主要是指锅炉和汽轮机这2部分的保护。DCS保护按设备分类主要包括锅炉主保护、汽轮机主保护、辅机保护3部分。完善的保护功能除了保证保护动作的正确性外，保护信号设置要合理，另外还要保证有必要的提示功能，包括保护信号当前状态显示、保护投切显示、保护首出显示等重要信息。保护条件设置是否正确，直接关系到机组设备能否安全稳定运行。以下通过实例来对比说明如何正确设置保护条件。

1.保护信号冗余设置。为防止设备的拒动或误动，一般采用冗余信号3取2的设置方式。如锅炉主保护中的“炉膛压力高高”保护条件，通过就地信号采集，输入3个炉膛压力高高信号，当其中任意2个信号动作时，触发保护动作，对于信号状态的不同组合，其保护输出状态各占50%，即保护拒动和误动的概率分别为50%，能够满足实际要求。

2.温度保护信号要有坏点切除和速率大切除。坏点切除是指在温度测点故障不能正常反映实际就地状态的情况下，该测点保护切除;速率大切除是指温度变化率(每秒温度变化的差值)大于某一设定值时，保护切除。需要注意的是速率大并不代表测点故障，有可能真实发生了电机烧瓦的事故，所以必须正确设置速率保护切除参数，根据经验此参数一般设置为15～30℃/s。

3.保护信号选取要合理。例如电动门的“已开”和“已关”信号，不能简单认为是逻辑上的取反关系，这两个信号反映的是设备2个不同状态。如密封风机跳闸保护其中1条为“密封风机运行10 s后入口门仍关闭”，其实质内容是在密封风机运行后10 s，入口门仍然没有离开关位，即入口门未动作，此时必须用入口门“已关”信号;如果用“已开”的取反信号，则表示的是“密封风机运行10 s后入口门未完全打开”，这2种表达的逻辑意义是完全不同的2个概念，必须要合理选择信号才能表达出正确的保护跳闸含义。

4.保护条件要进行合理的脉冲信号处理。例如密封风机跳闸保护其中1条为“2台一次风机全停”，这条保护含义是在密封风机运行的情况下，当跳闸条件触发时，密封风机跳闸;在2台一次风机停止的条件下是可以启动密封风机的，所以不能用长信号来作为跳闸条件，必须用脉冲信号。否则将导致因存在跳闸条件而不能正常启动情况的发生。

三、热工保护在DCS组态中的实现方法

以下以密封风机保护为例，来具体说明热工保护在DCS组态中的实现方法。密封风机保护包括3个条件:密封风机运行10 s后入口门仍关闭、2台一次风机全停、轴承温度保护。具体实现步骤如下。

1.保护信号当前状态。信号经过DCS逻辑判断后所得出的跳闸保护信号，反映实际状态。设置此中间点的目的是帮助提示运行人员当前保护条件的状态。对于密封风机保护而言，其保护信号判断方式如图1所示。

图1密封风机保护信号

2.保护投切。在保护投入的情况下保护信号触发后，密封风机跳闸;若保护未投入，即使保护信号触发，密封风机也不会跳闸。保护投切设置的目的是在设备故障的情况下切除保护，防止因DCS信号故障而引起设备误动，使检修维护人员在故障情况下可以对机组重要设备进行检修维护，保证机组安全运行。对于密封风机保护投切而言，需在保护信号后“与”上一个投切按钮，默认值为“1”，且可在DCS中在线设置参数。当参数设置为“1”时，保护投入;当参数设置为“0”时，保护切除。需要注意的是，保护投切只能在DCS中通过设置参数来实现投切功能，不能在上位机上设置保护投切按钮。

3.保护首出。当设备因保护信号触发而导致设备跳闸时，可能同时出现多个信号共同发出的情况，但只有第1个信号才是导致设备跳闸