提高热工保护可靠性确保机组安全运行

阮征

摘 要：随着发电机组容量和规模的成倍增长，提高热工保护及控制系统的可靠性水平，已成为确保发电机组以及电网系统安全、稳定、高效运行和满足国家节能环保要求的关键。但由于热控设备品种繁多、技术涉及面广、元部件离散性大，运行过程中发生各种各样的故障难以避免，这就对从事控制系统运行、维护的技术人员提出了一个新的课题，就是如何进行故障的有效预防，以及故障发生后如何通过迅速、正确的处理，将故障的影响降到最小，确保机组的安全稳定运行。

关键词：热工保护；可靠性；安全运行

现代大型火电机组的启动、停止、正常运行以及异常状况的处理都是由工作人员远程控制完成的，自动化程度很高。尽管我公司引进的两台660MW超临界机组具有高自动化、高保护、安全保障的功能，但在保障机组安全过程中还存在着一系列误动。因此，我们对机组保护过程中存在的拒动和误动进行了适当的改善。

1 事例分析及解决办法

机组运行过程中出现的事故跳闸现象是设计和实际情况存在偏差造成的，机组热工保护易出现误动。当机组热工保护出现误动时，应根据每一次的实际运行情况，进行认真具体的分析研究，对此作出合理的改善方案。在长时间的机组运行中，机组热工保护不断改进，热工保护系统的误动率在逐年降低。

1）2009年3月24日，化学人员按惯例开启2号机定子冷却水水箱水位计底部放水门，连续放水2～3分钟对发电机定子冷却水取样、测量导电率。

由于运行操作人员缺乏经验，引起水箱水位发生剧烈波动、低水位报警现象，10时26分出现A冷却水泵跳闸，B冷却水泵受到低水箱水位的影响，跳闸信号复位前未启动，发电机绕组由于定子冷却水的中断，绕组温度急速升高，机组在温度上升到80摄氏度的环境下，若机组还未出现自动跳闸现象，则需采取强迫性的手动停机原则。

所以，分析机组保护拒动的原因需要从定子冷却水的保护逻辑开始。

机组在全部的定子冷却水泵停止运行后，还会继续危险运行，出现此种情况是由于两台定子冷却水泵在水箱水位信号GST.021.LSLL出现低低时会立刻跳闸，倘若该信号在5s内复位断开，在两台泵均已跳闸的状况下，其相应的指令继电器AXR.030.02和AXR.030.03在水箱水位信号的影响下出现失电复位的现象，同时时间继电器TMR.030.01也不再计时，因此该继电器不会发出机组跳闸的命令在时间还未到5s的时候。基于此种情况，冷却水泵受到错误信息的影响，不能精密的计算跳闸的指令信息，同时也不能体现该泵的切实情况是否已经中断。

在定子冷却水系统增设三个控流装置，从每个装置中送出两个连接不同跳闸通道的定子冷却水低流量信号，以及每个通道中发出的跳闸指令通过三取二的逻辑运算进行，有效的保障了机组的安全性，从根本上消除保护举动及最大化的防止误动。

2）2010.8.10，操作人员为1号机做定期交、直流密封油泵联动的实验过程中，密封油/氢差压发生波动，13时44分CRT显示密封油/氢差压0.51bar，而励磁机侧却发出0.2bar低低信号、保护误动机组跳闸。

我们在DCS软件及联锁柜硬件中将主密封油泵PP041出口压力低025PSL及交流紧急密封油泵PP042出口压力低026PSL自停运条件取消，是为了防止当密封油泵出口压力低出现报警现象时，联动实验过程中出现密封油/氢差压低低保护误动现象，为使密封油的油压下降速率能够取得最大程度上的防治效果，提高机组的安全性，采取了维持自身不断运行的同时与另一交流直流紧急密封油泵的信号进行联动。

3）取消失去一次风跳全部磨煤机的保护，但仍保留其报警功能。我们通过对过去过分依赖一次风/炉膛差压低低单信号跳闸全部磨煤机导致的多次重复的保护误动进行分析，采用多点测量分散危险以及减少保护误动、增设关于跳闸单台风量<60%的磨煤机保护等措施，解决参考点的压力受任一仪表膜盒穿孔或漏风状况的影响出现的严重干扰，信号不稳等现象，效果显著。

4）2011年7月18日8时20分，2号机组A引风机驱动端轴承温度高，操作人员进行检查时发现该风机的润滑油已变质，停A引风机进行换油操作，11时55分换油完毕后启动时，A引风机由于振动高高而跳闸。13时45分再次启动A引风机，数秒后A引风机又因震动高高而跳闸，受其影响，B侧送、引风机切至手动控制，运行人员检查正常后投回自动。13时46分B侧引风机动叶急速关小，炉膛压力高高，MFT动作，机组跳闸。热控人员检查后发现B侧引风机控制逻辑不合理。20时17分，机组重新并网发电。

结合多次风组震动高高风机跳闸RUNBACK不成功的事故分析经验，采取了相应的措施：

a.改进接地系统，彻底消除外界电磁干扰作用。增设震动测量系统，并根据实际修改逻辑；增设高、低、带通滤波过滤机组转速与叶片共振出现的谐波，当两套系统同时检测出持续10秒的震动高高信号才发出跳闸指令，有效防止了由于变负荷调风量的影响出现的震动高高保护误动。

b.增设风组关于轴承温度的报警装置，取消其针对高温度时的跳闸保护。为消除mv信号受干扰以及保护误动对机组安全的影响，我们已将E分度热电偶中性点接地式测量温度改为Pt100热电阻绝缘式测量温度。

c.在改进软件中风机终止及不软件分跳闸信号等逻辑问题，切实实现了风组联动及RUNBACK功能。

d.为防止受电位器故障产生的反馈与控制信号不平衡引起的保护误动MFT信号，更换了风机组动叶执行机构，改为电感式反馈装置。

5）2009年11月11日，运行人员按检修工作票的要求将1号机组3、4号低加退出运行。14时22分3、4号低加水位高高，发出开3、4号低加旁路门信号。由于设计安装时错误地将该信号接到关闭3、4号低加旁路电动门的端子上，强制关闭了3、4号低加旁路电动门，除氧器上水中断。14时32分汽包水位低低，MFT保护动作，机组跳闸。待对现象数据原因分析后，及时采取矫正措施。增设高、低加液位高联动全开危疏门逻辑以及加装一水位高控制装置并更换了全新的1151差压水位计，消除了高温气流的影响以及更加完善了给水加热保护装置，降低或消除高、低加水位保护误动。

6）2010年4月30日，1号机组在启动时，B给水泵应轴承漏油被迫停运，而在0时30分负荷增至230MW的时候，C给水泵受平衡水温度较高的影响出现跳闸，继而联动A启动。当启动几十秒以后，A泵受水流量信号的影响发生取样管脱落的现象，出现误动现象。A/B/C三泵全部停止运行，而汽包水位全部发生低低是受到了锅炉内失水以及汽包水位下降过快造成的。通过对上述现象的整理分析表明了以往每次水泵出现故障时的跳闸现象，并对此展开了针对性的改造：

a.在厂家技术人员协助下更替了平衡水温度测量卡通道的适用电阻的同时，也将其对温度的测定范围增至了300℃，较以往提高了整整100℃。使测量信号稳定性及精确性大大提高，而220℃的跳闸报警值落在了测量量程的三分之二处，继而避免了拒动；增设一块温度监视卡和两个平衡水温度测点，三个平衡水温度测量信号分别送到三块卡，从卡件的输出点按三取二的逻辑进行运算后发出给水指令。用该方式使得危险的发生率得到显而易见的降低，也使误动的发生率大大降低。

b.将测速改为径向测量方式，目的是为了撤销轴向测量泵转速时的错误信号，规避给水泵容易发生跳闸的故障风险，消除变负荷的串轴作用。

c.在现有的汽包水位低低、再热器保护以及炉水循环不良等问题的基础上，为MFT的触发条件中增设三台给水泵全停信号，改善锅炉的断水保护。

7）2010年10月15日，UPS电源发生故障，全厂机组发生跳闸、对外事故停电现象是由于在UPS瞬时切换的过程中造成的。多次对模拟实验结果分析发现，在控制系统断电的瞬间，其内部的数据信息也在断电的瞬间全部丢失。

主机的自主上电检验程序在电力将要恢复的过程中，就率先运行，同时，在特定的时间范围内执行程序对I/O映象表的数据开始扫描。

对于断电后模拟量输入卡运算数据错误，是由于该卡在上电后的初始化状态是依靠主机程序BTW指令完成的，因此，在恢复正常工作状态之前，收集的所有数据均存在偏差，而当错误的数据传输到循环水泵机绕组时的温度数据>130摄氏度的坏值，导致循环水泵误动。

经过充分研究可编程控制器计算系统和分析梯形逻辑图后，利用可编程控制器自检的反馈信息，取I/O机架故障信号作为循环水泵电机绕组温度高跳闸信号的闭锁条件，在机架故障或I/O卡上电5秒内闭锁循环水泵电机绕组温度高信号，防止循环水泵电机绕组温度高信号引起保护误动。从此，杜绝了瞬间失电或电压不稳引起的跳泵跳机大事故。

2 结束语

通过加装遮雨棚及空气过滤机，改进现场设备仪器的安装状况，改正热工保护系统的逻辑合乎规范，在长期的调节实验后，将取样管及空气管替换为不锈钢管，切实的增强了一次元件及逻辑保护系统的可靠性，大大降低了机组跳闸事故的发生次数。提高热工保护系统的设计水平，使其合乎逻辑，同时对现场仪器及设备进行改造，增设空气滤过设备及遮雨装置，在系统逻辑性提高的同时，机组发生事故跳闸的次数明显减少。