提高热工设备的可靠性措施

2012年12月（中）

工业技术科技创新与应用提高热工设备的可靠性措施

李冰林佩录

（录伊敏煤电公司伊敏发电厂热工专业，内蒙古呼伦贝尔021134）

1伊敏发电厂自动化系统运行状况

伊敏电厂现建有2台500MW机组，是从俄罗斯全套引进的超临界直流燃煤火力发电机组，先后于1998年11月8日和1999年9月14日投产。

2002年6月，我厂对热控系统进行了DCS改造，热控系统采用ABB公司Symphony Rack分散控制系统组成电站控制和监视系统，DEH就地阀门采用哈尔滨汽轮机厂提供的膜盒阀控制，改造后对协调控制也根据电厂实际情况进行了重新设计，实现了机炉的协调控制，进而实现了AGC控制以及快速减负荷RB（RUNBACK）。

作为500MW俄供大型机组，控制系统改造后采用ABB的symphony分散控制系统，大量的测量信号没有改变，控制逻辑基本采用原来俄供控制原理。

2007年二期又另外新建成2台600MW国产亚临界机组，控制系统也采用ABB的symphony分散控制系统。

2011年三期项目两台国产直流超临界机组建设完成，目前已经正式运营中，控制系统仍然采用ABB的symphony分散控制系统。

2有效的技术管理是热工设备安全运行的重要保证

检修工作全过程管理，对所有涉及大系统安全的外部设备及设备的环境和条件进行全方位监督，并确保控制系统各种故障下的处理措施切实可行，才能保证自动化系统的安全稳定运行。

2.1随着自动化控制系统的功能不断增强，自动化范围迅速扩大，故障的分散性增，使得组成热控系统的控制逻辑，保护信号取样及配置方式，测量仪表的准确性、控制系统、测量和执行机构、电缆、电源、热控设备的外部环境以及为其工作的设计、安装、调试、运行、维护、检修人员的素质等等，这中间任何一环节出现问题，都可能引发自动化控制系统的不稳定，都存在大量的隐患，甚至会导致设备跳闸，影响机组的安全运行。如何做好自动控制系统从设计、安装、调试、生产运行以及检修维护的全过程质量监督与管理，提高自动化设备和系统运行的可靠性已经到了非常重要的地步。记得刚刚投产的#1、#2机组，设备质量，安装可靠等等达不到基本要求，造成这两台机组频繁停机，最多连续运行没有超过满月的时候，竟然被称作“月机”。当然因素很多，维护员工均是刚毕业不久的学生，维护手段和技能不高也算其中因素质之一。

2.2伊敏电厂对热控设备的管理逐步改变传统的管理模式，在以前的检修设备的过程当中，无论整个设备系统的运转情况是什么样子，我们一般都是使用定期检修与校验这样的方法来进行，那么，这样的过程所导致的是，所有付出的努力，人力和财力都没有能够充分的发挥其所应该发挥的效力，比如仪表检修前合格率达98%甚至更高，但仍按规定的周期全部进行检测校验，结果不仅浪费人力、物力，由于检修人员的素质不同、监督不到位等因素存在，很有可能增加设备的不安全因素。加上设备采购时，流入一些质量不高的设备，可能会降低机组修后的设备的可靠性。另外，控制系统世界性的升级换代，数字控制系统稳定性逐步被认识，被引用，我电厂也从2002年我厂对一期两台机组进行控制系统的改造后，重要测量设备进行了大量的改进，引进世界先进测量手段和测量设备，这些设备可靠性和精度都大大提高，能够在线远方测试，能够实现长期免维护的级别。

3可靠的设备与合理的控制逻辑是热工设备安全运行的前提条件对于自动化系统来说，其可靠性毋庸置疑的是重中之重，那么如果才能有力的提高呢，包括以下的内容：系统软硬件的合理配置，采集信号的可靠性、干扰信号的抑制，控制逻辑的优化、控制系统故障处理手段的完善与冗余设计等等。需要从设计、安装、调试、运行维护、检修管理等贯穿整个过程。

目前大机组所采用的控制系统大多数都是从国外引进的设备，即使是辅机控制系统也是从国外引进的技术，这种技术的直接引用，就是技术吸收和应用，有其设计成本的降低。另外可靠性明显增强。

作为大型机组要把控制误动作为保护的首要出发点，尤其是东北电网机组上网率在全国偏低，加上机组启停费用较高，对电网影响也较大，所以充分采用冗余逻辑设计方式，对运行中容易出现故障的这类设

备，双重管理。

伊敏发电厂机组热工自动化系统采用的是ABB的symphony分散控制系统。分散控制系统可能存在的故障，如操作员站“黑屏”或“死机”、部分操作员站故障、控制系统主从控制器切换故障或电源故障、通讯中断、模件损坏等故障时有发生，甚至还存在过端子板起火事件。因此防止分散控制系统失灵、热控保护拒动造成事故的发生也就成为机组安全经济运行的重要任务。伊敏发电厂热控监督从2005年开始，制定分散控制系统故障时的应急处理预案，并对运行和检修人员进行事故演练。并且制定了每日的控制硬件巡回检查制度。保证设备故障能够及时发现，通过巡检制度，我们也发现了大量的卡件故障，并且及时消除，对控制系统的稳定运行起了保障作用。

2009年9月，伊敏电厂二期#3#4机组经过2年的艰苦努力，顺利通过了国家电力生产安全性评价达标。但随着机组的运行时间延长，为了机组在负荷变动频繁，也不会引起的机组跳闸事件的发生，系统的薄弱环节进行排查，在大修期间都进行彻底改善。我们开展了一些工作：

(1)提高TSI系统运行可靠性的若干技术措施

由于TSI系统导致机组运行异常的情况时有发生，为提高TSI系统的可靠性，组织研讨和专业会议，制定相应的反事故措施。提出了“优化TSI系统电源及保护逻辑，降低单点信号保护引起机组误动，通过全面核查TSI系统连接线路的规范性，完善TSI系统的检修和运行维护管理，提高TSI系统的运行可靠性”的思路，并本着“既要防止拒动，也要防止误动”的原则，依据热工技术监督有关规定，制定了提高TSI系统运行可靠性方案：一期500MW机组采用相邻轴瓦同方向的两个振动危险值“相与”输出跳机的逻辑。二三期600MW机组采用同轴瓦一方向振动危险值和另一方向振动报警值“相与”输出跳机的逻辑。在实际运行过程中，时常发生测量一次元件与前置器或延伸电缆接触不良的情况，造成振动值大范围波动，而以上的控制逻辑较好的避免了上述情况发生而造成保护误动的情况。这些方案的应用卓有成效的预防多次设备误动现象，明显改善了机组TSI系统的可靠性。

(2)重要一次元件可靠性管理

在设计之初，控制逻辑仅根据被控设备的工艺要求设计，而对现场的许多实际情况未加考虑，因此往往经不起运行实践的考验。还因为构成控制系统的测量部件（测温元件、导压管、阀门、逻辑开关、变送器）、过程部件（继电器接点、模件等）、执行部件（执行机构、电磁阀、气动阀等）和连接电缆等，由于产品质量、环境影响、运行时间延伸和管理维护等因素的变化，容易出现故障而引起。具统计，不少故障仅仅是因为某一个位置开关接触不良或某一个挡板卡涩而造成机组跳闸。在总结、提炼伊敏发电厂热工自动化设备运行检修、管理经验和事故教训的基础上，对保护连锁信号取样点的可靠性进行确认。例如：#4机组凝汽器真空取样管路敷设不合理，存在积水问题，从而导致测压不准确的现象。在2009年机组大修期间重新对取样点进行设计，并对仪表管路进行重新设计、敷设，经过改造后大大提高了凝汽器真空低保护的可靠性。改进部分保护、联锁的一次采样设备，将压力开关用压力变送器替代，此方法取得非常好的效果。

(3)单点信号保护逻辑优化升级

当联锁保护用的一次元件信号不可靠，对应系统的误动概率将会大大增加。然而火电机组保护联锁系统中的触发信号，采用了不少单点信号。由于这些设备和系统运行在一个强电磁场环境，来自系统内部的异常（测量部件、装置异常等）和外部环境因素产生的干扰（接线松动、电导耦合、电磁辐射等），都可能引发单点信号保护回路的误动。如温度测量和振动信号易受外界因素干扰，变送器故障时有发生，位置开关接触不良或某一个挡板卡涩不到位，一些压力开关稳定性差等等。而事实上统计数据表明，单点信号保护回路的异动，相当部分是外部因素诱导下的瞬间误发信号引起。#5机组刚刚投产，因给水泵前置泵入口电动门运行中故障，发错的全关信号，造成5A给水泵跳闸。原因就是单点保护，即入口电动门关闭，给水泵跳闸。因一个故障错误导致机组险些停运。逻辑修改优化十分重要。其实该门故障既发全关也发全开信号，在逻辑

摘要：本文对热工自动化系统的运行可靠性进行了分析。提高热工自动化系统可靠性的技术内容，提高系统抗干扰能力和TSI 系统可靠性的技术措施，控制逻辑和单点信号保护逻辑优化、热控设备可靠性分类与测量仪表合理校验周期及方法、并就提高热工自动化控制设备的可靠性及技术工作的有效性进行了讨论。

关键词：控制系统；可靠性；有效性；技术措施

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