提高热工设备运行可靠性的技术措施

董春雷

（浙能温州发电有限公司，浙江 温州 325602）

浙江浙能温州发电有限公司3-6号机组容量为300 MW，主设备分别为上海汽轮机厂生产的中间再热凝汽式汽轮机，上海锅炉厂制造的亚临界压力一次再热控制循环、四角切向燃烧锅炉，中速磨直吹式制粉系统，燃用具有中等结渣性的烟煤。3，4号机组的控制系统采用Infi90系统，5，6号机组采用Symphony系统。

投产运行以来，发生多起因热工系统设备原因而导致的机组跳闸，其中火焰检测 （简称火检）、汽机跳闸保护（ETS）、风机振动、风量信号失准、磨煤机油站控制系统等问题尤为突出，影响机组的安全稳定运行。为此进行了隐患排查与整治，采取了一些有效的改进措施，提高了热工系统的运行可靠性。

1 火检系统

1.1 问题分析

由于部分火焰检测器质量缺陷，运行中时有信号误发造成制粉系统误跳闸，甚至导致全炉膛灭火等不安全事件发生。

某日4号机组负荷210 MW，A，B，C 3套制粉系统运行，在加负荷过程中启动D给煤机，启动后堵煤，疏通后煤量变化，煤量前馈加至二次风调节，引起风量调节不稳，炉膛负压波动，炉膛燃烧不稳。而此时各层火检相继失去，最后全炉膛失火主燃料跳闸（MFT）。

事后分析认为，事件的直接原因是煤量变化引起燃烧不稳，但主要原因是火焰检测装置运行不可靠，误发无火信号所致。该类火焰检测器运行以来，一直存在以下问题：

（1）火检系统工作不稳定，在制粉启停、火焰飘动较大等情况下，有时会发出自检故障信号，甚至无火信号，而且自检故障信号不能由系统自动复归，只能手动复位，从而埋下了误发 “全炉膛失火”信号的隐患。

（2）在机组运行过程中，火检光纤组件不能更换。若出现光纤镜片积灰、光纤镜片烧毁、光纤损坏等情况只能等停炉、搭设脚手架后在炉膛内部重新安装，不仅影响机组的正常监控而且维护不便。

1.2 改进措施

（1）更换该类火焰检测装置，从根本上提高装置运行可靠性，减少误发信号的概率。

（2）更换2台火检冷却风机，确保满足冷却风管末端的一次风压力要求，消除火焰探头因冷却风量不足引起的损坏。

（3）由于内外导管前端都是软体部分，安装的时候如未加注意，前端软体部分弯曲，使火检光纤透光性变差，出现火检模拟量闪动的现象。机组检修时应加强检查和处理，确保前端软体部分处于拉直状态。

（4）加强火检系统的日常巡查，及时消除火检缺陷，减少火检系统强制退出现象。

实施以上措施后，强制火检信号和误发无火信号的情况基本消失，火检系统的运行可靠性得到提高。

2 ETS系统

2.1 问题分析

（1）压力开关动作值偏移大，开关接头渗油现象严重，需要提高安装工艺保证严密性。

（2）操作器面板按钮偏大且位置设置不合理，“试验确认”键上方为“试验退出”按钮，间隔很小，操作时存在误碰的可能。退出试验逻辑设计不完善、IO站和控制器的通讯及IO站模件电源未冗余、部分冗余信号2个点设计在同一DI模件上。

（3）部分ETS系统由继电器硬接线搭成，无首出记录或记录数据不全，不能为机组故障跳闸原因分析查找提供有效的参数。

（4）管理措施不到位，尤其在进行ETS定期试验时，存在试验程序不够严谨或措施执行不到位现象。

如某日5号机组进行每月定期的ETS通道试验，当时负荷293 MW。按操作票操作顺序做“通道1”试验，在进行到试验项目 “轴向位移GV”时，轴向位移信号“试验确认”后“通道1”遮断亮，在按“输入状态”时，汽机跳闸，首出遮断信号是“轴向位移大”。事后检查ETS系统及相关历史记录信号，未发现任何异常。结合ETS试验过程和跳机时的曲线分析，并经模拟试验，认为故障原因是试验时运行人员在按“试验确认”按钮（即触发“轴向位移大”信号）2 s左右后误碰了“试验确认”键上方的 “试验退出”按钮，此时轴位移保护信号尚未恢复，由于“试验退出”逻辑设计不完善，因而造成了轴向位移保护动作。

2.2 改进措施

（1）操作器面板按钮改小，对“退出试验”逻辑增加延时和轴位移信号的闭锁电路。

（2）更换并增加 RIO（远程I/O）模件及RIO站的电源模件，使ETS系统的通讯和电源具备冗余功能。

（3）更换ETS压力开关，改造压力取样管路，消除了压力开关动作值漂移和现场压力取样管路泄漏现象。

（4）将由继电器硬接线搭成的ETS系统改造为冗余的2套可编程控制器（PLC）控制，完善了首出记录信号。数字电液调节（DEH）系统增加隔膜阀油压、自动停机遮断油压力 （ASL）、自动停机遮断油先导压力 （ASP）模拟量参数显示，将ETS系统的中间电磁阀状态和ASL油压低信号引入事件顺序记录系统（SOE）进行记录，转速保护改为三取二，以此提高ETS系统故障时的分析能力。

（5）重新制定ETS试验制度，要求试验过程需相关专业到场确认，确保试验过程严谨规范。

3 风机振动系统

3.1 问题分析

风机振动保护是发电厂三大风机的重要保护之一，但部分风机振动保护设计不合理，对信号误发等现象考虑不足，由此造成风机误跳闸事件频发，影响了机组的安全经济运行。

某日5号机组负荷180 MW时，一次风机B在运行中跳闸，机组快速减负荷（RB）动作。检查CRT振动显示趋势，发现振动趋势正常，但振动HH（高高）开关量已发信。再检查B一次风机就地二次表箱，发现二次表接线螺丝有受潮生锈现象，导致绝缘下降使振动HH信号误发而引起B一次风机跳闸。

通过对风机误跳情况的统计分析，发现引起风机跳闸的主要原因，除了风机振动保护信号设计不合理（均为单点信号保护），容易发生风机误跳外，安装、检修工艺不到位，也是一个因素。

3.2 改进措施

（1）对部分安装工艺不佳的风机振动系统设备进行了改造和完善。

（2）增加振动探头，原单点信号保护逻辑增加冗余信号。

（3）改造保护逻辑，将引风机X，Y方向的“高”与“高高”信号相“与”，将一次风机同侧2个探头的振动“高”与“高高”信号相“与”。

4 风量信号

4.1 问题分析

在风量信号测量系统中，由于大量使用了先进智能变送器，使风量测量系统中的变送器故障率大为降低，但仍存在测点积灰的问题，虽有各种防堵取样装置，但其防堵功能并不理想，且一旦堵后就难以疏通。

如某日5号机组停机过程中，A，B制粉系统，AB层4支油枪和BC层1，2，3号油枪运行。二次风量突然在13 s内从336 t/h急剧减少到198 t/h，并引起送、引风机挡板波动，调节过程中总风量大幅波动，在第三个波谷处总风量低于25%并超过15 s，引发机组风量低MFT。现场检查发现二次风量测点积灰，尤其正压侧积灰严重，停炉时二次风压较低，造成部分时段二次风量测点正压侧压力波动而引发了风量低保护动作。

6号机组给煤机曾频繁出现因一次风量低引起跳闸，现场检查发现机组出灰系统工作不正常，使一次风量测点带灰严重，而出灰问题只能在机组检修时解决。在此之前，因一次风量测点发生积灰未及时疏通而导致一次风量低给煤机跳闸的事件频发。

4.2 改进措施

风量测量装置带灰问题可能长期存在，测点在达到一定的积灰量后会使测量信号失准，由于难以根治，所以只有预先判断并进行处理才能有效提高其可靠性。根据长期积累的检修经验，采用趋势比对分析法进行预先判断，并依据判断结果采取相应措施是一种有效的方法。

（1）相似趋势比对分析：如针对二次风量信号的分析，6个测点为A，B侧各3个，每日先对A侧3个测量信号进行趋势比对分析，对运行趋势异于其它信号的测点采取相应措施 （如测点吹扫、变送器标定等）；再用相同比对分析法对B侧3个测量信号进行排查。然后，将A，B侧测量信号进行相互比对，分析不同之处并进行相应处理。

（2）相关趋势比对分析。如针对磨煤机一次风量信号的分析，将每台磨煤机相关参数进行趋势组态，内容包括磨煤机的一次风量、风压、风温、调门开度、给煤量，在日常工作时，对相关趋势进行比对分析，判断磨煤机一次风量处理是否有异常情况，如一次风量变化与一次风压反向、风门变化不匹配等，并采取相应措施。

5 磨煤机油站控制系统

5.1 问题分析

磨煤机油站的PLC控制器安装在磨煤机附近，由于现场环境恶劣，导致磨煤机油站控制系统频频出现故障，并引起信号误发。而且就地PLC控制系统无信息采集功能，给故障分析判断也带来困难。

某日4号机组负荷300 MW，D磨煤机跳闸，首出磨煤机油站故障，RB动作。检查发现D磨煤机油站PLC温度模件故障，导致温度保护误动作。

又如某日6号机组负荷300 MW时，B制粉系统跳闸 （首出为润滑油系统故障），机组RB动作，负荷至245 MW，就地控制柜PLC电源不能合上。现场检查发现，进入B磨煤机油站PLC控制的温度开关的接线绝缘皮破损并连接至外壳，由于油站控制柜中所有信号测点的火线均并联在PLC控制电源上，从而导致PLC控制电源的火线接地，开关跳闸且不能重合。

5.2 改进措施

针对繁发的故障案例，对磨煤机的油站控制系统进行了改造。

（1）取消就地PLC控制系统，将磨煤机油站各控制信号（包括温度、油位等）改由分散控制系统（DCS）采集，避免了因就地环境恶劣影响模件的因素。

（2）更换新的电控柜，每台电控柜包含磨煤机油泵、加热器、盘热管加热带的就地启停操作按钮及状态反馈信号。

（3）将就地PLC控制器实现的逻辑移至DCS实现。包括：磨煤机润滑油系统正常信号（作为磨煤机的启动条件之一）、磨煤机润滑油系统故障（跳磨条件之一），以及油泵、油箱加热器、盘热管加热带的启停逻辑。

（4）在各台磨煤机油站操作画面中增加了油箱加热器、盘热管加热带的操作块，以及磨煤机润滑油系统相关热控信号的报警。

改造后磨煤机润滑油系统的控制逻辑在DCS中实现，油泵、油箱加热器、伴热带可实现就地操作、CRT远方操作，不但方便了运行操作监视，也大大降低了磨煤机的误跳次数。

6 取得的成效

通过对热工系统问题的分析，制定相应的技术措施进行专项整治后，火检信号强制现象和误发无火信号的情况基本消除，ETS系统的热工安全隐患得到有效控制，风机振动系统误发信号的情况得到明显改善，因风量测点问题引发的不安全事件率有效降低，磨煤机油站控制系统改造不仅方便了运行操作监视，而且大大降低了磨煤机的误跳次数。热工系统的运行可靠性得到了很大提高，因热工系统引起的机组跳闸事件逐年减少，2009年全厂降为零次。

改进措施的执行重在到位、贵在坚持。只有重视安全、坚持不懈地提高设备的可靠性，机组才能真正安全运行。

[1]张丽香，王琦.模拟量控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]DL/T 5175-2003火力发电厂热工控制系统设计技术规定[S].北京：中国电力出版社，2003.