关于提高热工保护可靠性及安全性的对策分析

关于提高热工保护可靠性及安全性的对策分析摘要：热工保护是火电厂热工自动化的重要组成部分,它以安全运行为前提,是保证人身安全和设备完好的最后一道屏障。热工保护系统在主辅设备发生严重故障时,能及时采取针对性的防御或修补措施,保障人身安全和设备安全运行。本文从介绍热工保护概念入手,分析了热工保护对于火电厂的安全运行的重要性,并引入了DCS系统来介绍其在促进热工高度自动化,实现机组可靠性及安全性方面所起到的重要作用。

关键词：热工保护可靠性和安全性DCS系统

1 热工保护的概念

热工保护是指在机组启停和运行过程中,通过对机组及其主要辅助设备的工作状态和运行的热力参数及电网的运行状态的实时在线监测,在主辅设备及系统的热力参数及电网发生异常或故障时,及时发出报警信号,紧急情况下自动启动或切除某些设备或系统,使机组仍然维持原负荷运行或减负运行;当发生重大故障而危及机组设备安全时,自动停止机组运行并记录相关信息。一般来说,一套完整的热工保护系统包括监测装置、报警装置、控制逻辑、保护定值、记录和打印设备、保护在线试验装置等。

2 热工保护对火电厂安全运行的影响

热工保护对火电厂安全运行的影响体现在其对锅炉和汽轮机等核心装置上,其重要性也即体现在热工保护系统的可靠性和安全性对这些装置的保护上。热工系统中的各种热力设备在热工保护下会降低故障的发生率,甚至自动修复故障,从而大大提高了火电厂的安全性和可恢复性。热工保护系统一般分两级保护即事故联锁回路保护和事故跳闸回路保护。前者的作用是维持机组在故障情况下继续运行或者在危险工况或自动控制系统失灵时联锁切除设备运行;跳闸处理的目的是防止机组发生机毁人亡的严重事故。二者均是一种保护手段,对确保火电厂安全运行具有极其重要的作用。

3 热工保护系统常见的问题

3.1 DCS硬件故障

硬件故障主要表现为一般模件故障和控制器故障,前者往往会导致设备误动作,后者引发的故障表现为：一是控制器误发信号导致机组跳闸;二是控制器A与B切换过程中异常导致机组跳闸;三是控制器A和B切换过程中异常,热工人员处理操作不当导致机组跳闸。

3.2 热工逻辑及现场设备故障

当用作联锁保护的测量信号本身不可靠时,系统的误动概念会大大增加,而热控保护联锁系统中的触发信号采用了不少单点测量信号,由于这些设备和系统运行在一个强电磁环境,来自系统内部的异常和外部环境的干扰,如接线松动、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。像温度测量和振动信号受外界因素干扰、变送器故障、位置开关接触不良或某个挡板卡涩开关不到位,一些压力开关稳定性差等。统计数据表明,热控单点信号保护回路的异常,很大程度是外部因素诱导下的瞬间误发信号引起,不少故障仅仅是因为某个位置开关接触不良或某个挡板卡涩造成机组跳闸。

4 提高热工保护可靠性及安全性的对策

4.1 针对逻辑与现场设备故障的对策

一是最好不在保护回路中设置运行人员可投、切保护和手动复归保护逻辑的任何操作设备。200MW及以下机组的工程师站中已设计有投切开关的保护系统应设置有状态显示和投、切开关操作的确认功能。

二是MFT、ETS、GTS间的跳闸指令必须至少有两路信号,通过各自的输出模块,并按照二选一或三选二的逻辑启动跳闸继电器。

三是保护逻辑组态时应合理配置页面和正确的执行时序。

四是全面梳理热工保护连锁信号,着重从动作可靠性角度进行优化。

五是为避免单个部件或设备故障而造成机组跳闸,在新机组逻辑设计或运行机组检修时采取容错逻辑设计,对运行中常出现故障的设备、部件和元件,从控制逻辑上进行优化和完善,通过预先设置的逻辑

措施来降低或避免控制逻辑失效。

4.2 完善测量报警信号系统

测量信号具备的报警作用对及时发现故障并为排除故障争取时间具有十分关键的作用,然而目前许多热电厂尤其是中小型热电厂往往存在测量信号不可靠、机组软报警点未分级或分级不完善、描述错误、报警值设置与运行实际不符等问题,由此导致操作画面不断出现误报警信号,以至于运行人员不能准确判断设备是否异常。因此,提高报警信号的可靠性,对软报警组织专项核对整理并修改数据库里的软报警量程和上下限报警值,或通过数据库和在装软件逻辑的比较,矫正和修改错误描述删除重复和没有必要的软报警点,对所有软报警重新进行分组、分级,采用不同的颜色并开通操作员站声音报警,使软报警系统真正发挥作用。

4.3 工专业管理措施

(1)对测点、控制电缆和管路等采取的应对措施。

一是热控系统DCS电子间设计无电缆夹层时,其电缆桥架应设计供检修维护用人行通道;二是安装敷设带屏蔽的信号电缆;三是对基建机组电缆安装质量和运行机组检修电缆的检修质量进行质量验收;四是汽轮机润滑油压测点应安装在系统压力最低处;五是冗余信号从取样点到测量仪表的全程均应互相独立分开设备;六是测量蒸汽或液体介质的仪表与测点安装应找准合适位置。

(2)对接地与干扰问题采取的应对措施。

一是信号电缆屏蔽层应保持良好的单端接地,屏蔽层接到信号源的公共端,避免形成屏蔽层环路,最终达到抗干扰目的;二是信号电缆不应作为信号地线,以防止电缆屏蔽层产生磁场感应电流形成干扰;三是现场过渡连接时,电缆屏蔽线应通过端子可靠性连接,保证屏蔽层接地的全程贯通连续性,不得有断层存在;四是同轴电缆和模拟信号回路控制电缆做好采用集中一点接地的方式,且要将接地点选取在控制室;五是信号电缆在控制系统侧单点接地解决不了的干扰问题可以在干扰源侧单点接地试验,以检测是否有利于干扰电压对地放电,减少和防止干扰电压的窜入。

4.4 管理措施

机组运行人员一定要对热工保护系统的逻辑关系做到心中有数,掌握保护定值的量度,防止发生事故。一般机组启动前,都要对热工主保护、主机和辅机的重要设备进行动态试验(部分为静态试验)。运行过程中要经常切换计算机画面,从而了解机组各个系统的运行情况,及时调整工况;特别是在投入自动系统后,千万不要以为投入自动了就不理不顾。运行人员应定期对备用设备进行倒换试验,比如汽泵跳闸后电泵联锁不成功就可以通过试验发现,就可以避免汽包水位低导致MFT动作引起机组解列。

4.5 故分析