《硅谷》：浅谈如何提高热工保护系统可靠性 |
| 2013-07-21 18:32 作者：高伟楠 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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火力发电机组中，热工保护系统是一个重要环节。随着社会发展到今天，各个设备都在为更加方便快捷的应用而更新换代，如何在现有的基础上提高热工保护的可靠性成为一个关键性难题，从而对生产提供更为强大的支持，以保障生产安全平稳经济运行。
0引言
热工保护作为电厂至关重要环节之一，在近几年核心技术得到快速发展，这在很多方面为机组的安全稳定运行提供更多方便与可靠保障。我厂作为全国最大的单一热源，承担着地区1329万平米的居民供热和宏伟园区工业用气任务，社会责任重大，提高热工保护可靠性更加关键。
1提高热工保护系统可靠性的意义
随着居民生活水平的提高，用电量的日益上升已经出现电荒现象，也就要求发电机组容量必须提高，这样就带来了很多生产工艺必须革新，机组的可靠性、安全性、经济性如何稳步提升将是一个严峻的考验。热工保护系统的功能是当现场出现人为不可控因素导致设备即将发生重大设备事故时，紧急联动相关设备，及时采用相关方式对机组或其他设备进行合理保护，降低事故带来的经济损失，保障人身安全。伴随着系统的开发，也带来了一些问题，如保护误动与保护拒动。由于机组容量增大，热工参数随之增多，出现错误信号几率增大，保护误动与保护拒动概率也随之增大。所以，提高热工保护系统的可靠性，减少或消除热工保护误动、拒动具有非常重要的意义。
2热工保护误动和拒动的原因分析
2.1系统软、硬件故障
DCS控制系统在热工中得到了广泛应用，它包括软件类如计算机程序设计，但有些设计不符合现场真实情况，也将造成系统隐患。硬件类如信号处理卡、输出模块、设定值模块、网络通讯等出现死机，信号丢失，连接不牢都会导致系统故障。
2.2检测设备故障
在检测如温度、压力、流量、液位等重要参数时，有一些只需要知道大概数据即可，而有些地方则需要数据非常精确，差之毫厘，谬以千里。这就对检测设备提出了更高的要求，而一旦设备发生故障如温度元件示值不准，压力表弹簧卡涩或者液位仪内进入异物都会导致现场运行人员错误判断，从而误操作，有些设备连在保护上，更容易造成停机停炉事故，流量计、电磁阀等误发信号造成系统保护误动、拒动，主要原因是设备老化，质量不过关。
2.3接线时出现断路、虚接、短路
无论是数据信号还是动力电源，传输时需要采用电缆来传导，而电缆的质量，用途也要有明确的分工，电缆所在环境也比较恶劣，用过一段时间后，绝缘效果自然下降，还有设备振动时，对电缆接头，电缆绝缘皮都会有较高强度的磨损。这就导致电缆出现虚接，电缆断路，绝缘老化破坏造成短路等，导致送出错误信号或信号消失，引起保护误动或拒动。
2.4人为因素
由于检修人员或运行人员未通过现场实践和专业知识培训，对某些专业知识了解不够全面，在生产中，忽略细节，暴力拆解或安装设备，导致设备不能正常工作；或者设备在实际运行中常见故障，不能及时发现并及时将其排除，导致连带其他设备损坏。员工未按照规范的操作步骤进行操作等。
3遵守热工保护原则与合理采用措施
3.1对系统设备进行实时记录
有些设备在热工保护系统中起着至关重要的作用，所以必须进行实时监控记录，各个设备的可靠性提高，才能最终保证整个系统的运行正常可靠。如我厂采用6小时巡检一次制度，在重要设备电子柜内贴有巡检表，内部空间放置温度计，湿度计，定期记录温度湿度，保证现场随时发现问题解决问题。电子设备对环境的要求比较苛刻，所以要定期巡检，以防止出现系统板卡损坏或烧毁导致运行人员无法检测机组运行。
3.2在热控系统中，采用冗余设计
冗余设计已成为电厂中较为常用的保护机制，即当一台设备出现故障，系统会自动识别其故障设备，并直接将故障设备脱离系统而采用备用设备保障系统正常运行，同时做出设备故障提示通知运行人员。如现场DCS系统模件供电方式采用一路电源装置工作，另一路电源装置监视检测的工作方式，当其中一路电源消失，则另一路电源马上启用，防止系统断电导致生产安全出现重大事故。又如有些模块装置具有高温保护，当模块装置温度高于其内部设定值时，模块装置停止工作而切换到另一个模块装置以保证生产。
3.3采用技术成熟可靠热控元件，防止因元件质量问题发生事故
随着社会的日益发展，各种产品新鲜出炉，但由于厂家在生产成本，工艺，环境上的不同，导致生产出的元件就良莠不齐，这就在选择元件上，提出了更高的要求，不可因节省成本采用质量次等的产品，一旦采用，将会在现场生产中带来重大隐患，同时在使用上，元件维修上也会造成额外支出。所以，在选择检测元件上，质量一定要把关，同时对旧的原件做好抽样年检，符合现场应用标准以后再进行回装。
3.4对保护逻辑组态进行优化
随着现代化设备技术、质量的提高，现场应用设备增多，保护增多，这就要求现场保护逻辑随时更新优化，保护现场人员、设备，和安全生产。例如，我厂原锅炉汽包水位保护方案为简单的当保护投入时，将电接点的高三值（低三值）与3个汽包水位的高三值（低三值）进行四取三判断，经过延时时间后MFT动作。而现在的保护方案改为先读取安全门是否动作，对空排气门是否打开，水位保护是否投入，如果以上没有介入，则进行水位判断；当由于“外扰”或者“内扰”导致机组负荷出现波动，或对空排气门、安全门动作时，母管制运行锅炉汽包压力也会随之产生波动，造成虚假水位现象。为了防止误动，在水位保护逻辑中加入了安全门及对空排气限制条件，增加一个防止虚假水位误动的闭锁信号。经过一段延时后，虚假水位消失，禁止信号解除。保证了水位保护的可靠性。达到对整个系统全方面的保护，以保证生产安全。根据现场生产过程要求，制定合理的、符合二十五反措的保护逻辑，建立逐级层层审核制度，保证在设计中不出重大生产问题。
3.5提高DCS硬件质量和软件的自诊断能力
为确保DCS系统可靠性，09年我厂进行了#1期DCS系统改造工程，将原有运行十余年的ABB系统改为西门子PCS7系统，软、硬件条件都有了显著提高。原硬件时间长，设备老化，极易出现丢失信号，误判断等错误信号，给生产带来很大隐患和不便；换上新的西门子PCS7系统以后，系统设计简化，设计界面更加友好，可操作性更强。
3.6对设计、施工、调试、检修质量严格把关
在DCS改造期间，分厂严把质量关，从设计、施工，到调试、检修进行全程监控，实时抽检，保质保量完成了任务。
3.7严格控制电子间的环境条件
我们在电子设备间加装温度计及湿度计，实时监控电子间环境条件，同时制定巡视制度，每天对电子间及其内部重要设备进行细致巡查，确保电子间空调运转正常，重要设备无故障。
3.8就地设备的工作环境的改善
就地设备经常会出现在较高或较低温、高压、潮湿、粉尘、电磁干扰等环境当中，这就导致设备在运行过程中存在着安全隐患，对设备的质量提出了更高的要求，在条件允许的情况下，尽量让设备保持密封，设备接线防水防潮，远离电磁干扰等；对于野外设备还应采取防冻伴热等措施以防止温度过低设备损坏。
4结束语
随着电力事业高新技术快速发展，生产要求越来越高，从而带动现场安全理念日益提高，系统的安全性、可靠性变得日益重要。结合现场控制系统和机组运行实际情况，深入研究和挖掘运行经验和技术潜力，从保护系统集成优化、数字技术实际应用等各方面进行了有效的改进与尝试，为电厂安全平稳运行提供了可靠保证。
作者简介：
高伟楠，男，黑龙江人，职称助理工程师，研究方向：热工。
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