热电厂热工控制系统在线安全评价指标体系的确定

2012-08-15杨建明

科技视界 2012年30期

杨建明

（宁夏电投银川热电有限公司宁夏银川 750021）

0 引言

现代安全管理理论认为，生产事故的发生虽然有其突发性和偶然性，但事故是可以预测、预防和控制的。因此，研究热电厂综合安全评价方法，建立一套热电厂热工控制系统在线安全评价体系可以对控制系统发生的事故预防和控制具有重大的意义。通过控制系统的在线安全评价，可及时动态地掌握控制系统的状态，发现危险隐患，并给出预防控制策略，提高了机组热工控制系统的整体安全水平。

1 数据采集系统

传感器是数据采集系统中的重要组成部分，尽管在允许的条件下尽量选用性能良好、可靠性高的仪表。然而，这些部件往往工作在较恶劣的环境下，如热电偶和热电阻经常工作在具有腐蚀和流体冲刷的环境中，因而发生故障的概率是很高的。它们的故障成为影响控制系统安全性主要原因，也是控制系统维修的主要对象。

传感器的常见故障有：

（1）传感器断线：传感器处于断开的状态；

（2）传感器恒偏差：传感器的输出信号和实测值存在较大偏差；

（3）传感器的增益变化：传感器的输出增益衰减或增大；

（4）传感器卡死：传感器的输出不随被测量值的变化而变化，保持一个恒定的输出值；

（5）传感器脉冲性故障：传感器的输出突然出现很短时间的突变后又恢复正常。

2 机网协调

机网协调问题关系到电网运行与热电厂涉网运行设备的配合，主要包括AGC 和一次调频，其中一次调频可快速响应电网功率的突变，从而使电网维持在一个较高的频率水平，主要是由发电机组调速系统的静态特性来实现的，AGC 则是在单元机组协调控制系统基础上实现的。

3 FSSS

FSSS 是现代大型热电机组必须具备的一种监控系统，它能在锅炉正常工作和启停等各种运行方式下，连续地密切监视燃烧系统的大量参数与状态，不断的进行逻辑判断和运算，必要时发出动作指令，通过种种连锁装置，使燃烧设备中的有关部件严格按照既定的程序完成必要的操作或处理为随行事故，以保证锅炉燃烧系统的安全。FSSS 系统分为燃烧器控制系统BCS 和燃料安全系统FSS。BCS 系统的功能是对锅炉燃烧系统设备进行监视和顺序控制，保证点火器、油枪、和磨煤机系统的安全启动、停止和运行。

4 顺序控制系统

顺序控制系统是热工控制系统的重要组成部分，主要用于锅炉、汽轮机、发电机及其辅机的启动和停止操作和局部工艺系统的运行操作。

5 数字电液控制与保护

DEH 系统运行可靠性是机组安全经济运行的保证，DEH 控制系统运行中经常会出现故障，DEH 系统存在的问题也是热电厂在热工控制系统安全上面临的主要问题之一。

5.1 调速汽门重叠度不满足要求

调速汽门重叠度设置不合理或随着机组运行时间延长，调速汽门重叠度变化引起信号异常。

5.2 DEH 组态丢失

某机组曾在准备冲转时，运行人员发现在上OIS 无法输入目标值，检查发现组态程序丢失30 页，重装组态后故障排除。查阅历史记录发现组态程序丢失的原因是之前UPS 电源和保安段电源互切造成。

5.3 VCC 卡故障

VCC 卡故障，一种情况是VCC 卡功放故障，A、P 值正常，饱和电压、指令使出不能改变，造成阀门全开；另一种情况是VCC 卡芯片故障，阀位指令不能随着反馈信号变化，反应不出就地的实际开度，导致阀门接到指令输出一直动作，造成阀门全开或全关。还可能出现的故障有：与BC 板通信中断，VCC 板停止运行、LTDT 调整电路异常、综合放大回路异常等。

5.4 伺服阀故障

当某个伺服阀故障后，轻则对应得调门将不能正常响应DEH 的输出指令，从而引起调速系统工作摆动，重则可能造成阀门全开或全关，导致机组停机或不能正常启动。引起的原因有油质不合格，有渣滓等沉淀物存在，造成伺服阀机械部分卡涩堵塞所致；使用环境恶劣，如某电厂的伺服阀工作所处的环境高于80℃，伺服阀长期在高温下工作，对力矩电机的工作特性产生严重影响，加速了伺服阀的磨损。

6 模拟量控制系统

模拟量控制系统包括协调控制系统，燃烧控制系统，磨煤机一次风量和出口风粉温度控制系统，炉膛压力控制系统，燃烧器二次风流量控制系统，给水控制系统，主汽温度和再热汽温度控制系统，主机润滑油温、发电机氢温、汽轮机轴封、高低加水位、除氧器水位、凝汽器水位控制系统。

机炉协调控制系统是火电机组自动控制系统的主要组成部分其安全性具有极端重要的意义。该系统的故障将导致机组自动退出机紧急停机控制品质下降等事故。所以对于单元机组协调控制系进行安全性评价研究具有十分重要的意义。

执行器作为控制系统的最终实现部分，有着重要的作用，但执行器是过程控制中较薄弱的环节，其故障是控制系统中常见故障之一。

执行器的常见故障有：

（1）反馈与指令间偏差过大；

（2）执行器输出出现突变型或缓变型偏差；

（3）增益逐渐衰减；

（4）执行器振荡；

（5）执行器卡死故障等降。

7 DCS

DCS 以其高度的可靠性、强大的功能、灵活的配置在电厂热控系统中获得了广泛的应用，但在使用中也不可避免地会出现影响安全与可靠性的故障。

7.1 主控制器故障

由于重要系统的主控制器冗余配置，大大减少了主控制器“异常”引发机组跳闸的次数。主控制器“异常”多数为软件故障，通过复位或初始化能恢复正常工作。引起机组跳闸的少数故障，多发生在双机切换不成功时。

7.2 通信阻塞

有台机组负荷300MW 时，运行人员发现煤量突减，汽机调门速关且CRT 上所有火检、油枪、燃油系统均无信号显示。热工人员检查发现机组EHF 系统一柜内的I/0 BUS 接口模件ZT 报警灯红闪，操作员站与EHF 系统失去藕合，当试着从工作站祸合机进入OS250PC 软件包调用EHF 系统时，提示不能访问该系统。通过分析判断，故障原因最大的可能是在3 层CPU 切换时，系统处理信息过多造成中央CPU 与近程总线之间的通信阻塞引起。经在线处理，通过分别按3 层中央柜内同步模件的SYNC 键，对3 层CPU 进行软件复位后系统恢复正常。