火电厂热控保护系统可靠性浅析

李鹏

摘 要： 发电厂在我国工业发展中占有重要地位，它利用各种原料燃料源源不断地产生国家和人们生产和生活所需的电能。发电厂的正常运作离不开热控系统的协助，热控系统能否安全可靠地运行直接关系着发电厂是否能够正常工作。文章对发电厂热控保护可靠性进行了论述。

关键词： 火电厂；热控保护；可靠性

前言

电厂企业若想在激烈的市场竞争中立于不败之地，在其发展过程中要遵循“预防为主，防治结合”的原则，重视安全的生产方针；积极面对电厂热控系统经常出现的故障、常见的事故，操作管理及维护管理中出现的问题，将加强热控系统的可靠性和机组运行的安全稳定性作为电厂企业发展的重要课题。

热控技术在不断的提高、发展和不停的改进，热控系统的自动化程度在不断提高，设备也随之不断更新，由此对热控系统的可靠性有了更高的要求。从目前的发展情况来看，热控技术被电厂的很多部分热力系统和热力设备所使用，因为每个设备和系统都是紧密相连、相互制约的，所以热控系统不论哪一个环节出现故障都会影响所控制的生产过程和整个机组的运行安全。因而对热控系统可靠性的提高势在必行。

一、热工保护系统概述

热工保护系统，是为了应对当发电机组的主辅设备在运行过程中各种参数都超过了可以控制的范围时，系统自动联动发电机组的相关设备，及时采取相应的措施对出现的问题进行解决，降低设备的故障，保护发电机组的设备不受损害或者避免出现更加严重的后果，随着发电机组的设备质量、技术水平以及人员综合能力素养的提高，当前发电机组的可靠性有了很大的提升，但从整个电力行业的发展情况来看，由于一些原因导致热工保护误动，仍然是当前电力行业中存在的一个大问题。

二、热工保护系统结构

热工保护系统由以下部分构成：

1、保护测量元件：主要包括压力（差压）开关、温度开关、液位开关、行程开关、振动传感器、转速传感器等。

2、执行机构：主要包括电动（气动）阀门及挡板、油枪、电动机、油动机等。

3、控制系统电源。

4、控制装置：主要由分散控制系统DCS或可编程控制器PLC或现场总线控制系统FCS等实现。设备主要包括机柜、电源模件、卡件、控制元器件等。

5、电缆线路、取样管路、气源管路等。

三、火电厂热控系统运行现状

1、质量监控不到位

随着经济和科技水平的发展，虽然热控系统的质量监控水平不断提高，但随着控制范围的扩张，中间环节也越来越多，出现故障的概率也增加。热控系统是一项十分复杂的项目，主要内容包括安装、维护、运行以及调试等多个环节。一旦某个环节出现差错就会影响整体的运转协调性，因此加强对每个环节的实时质量监控能够保证系统运行的安全可靠性，并有了强有力的技术基础。

2、管理水平和管理模式落后

目前，还有很多电厂对热控保护装置的管理模式及表计校验周期存在本本主义现象，整体管理相对落后，不够灵活。很多保护用的重要装置和表计按照规定，需要半年或一年进行一次校验，但有时候只要是碰到机组大、小修，很多电厂就会把所有保护装置和表计都进行一次校验，担心表计出问题，怕拒动或误动，而校验的结果往往就是合格率接近100%。应该提高管理手段和措施，优化管理模式和方法，科学进行设备评级，制定合理的表计校验周期，减少工作量，也降低由于表计频繁拆装所带来的安全隐患。

3、系统设计存在漏洞和不足

由于各种原因，热控系统设计的科学性与可靠性、控制逻辑的条件合理性和系统完善性、保护信号的取信方式和配置、保护联锁信号定值和延时时间设置、系统的安装调试和检修维护质量、热控技术监督力度和管理水平等都还存在不尽人意之处，由此引发热控保护系统可预防的误动仍时有发生。随着电力建设的快速发展和发电成本的提高，电力生产企业面临的安全考核风险将增加，市场竞争环境将加剧。因此，如何提高机组设备运行的安全性、可靠性和经济性是电厂经营管理工作中的重中之重。

四、提高热控系统可靠性的策略

1、后备停机装置及主要参数监视装置的设计

目前火电厂机组FSSS及ETS保护功能大多采用DCS系统实现，当DCS系统出现故障时，设置后备停机装置就显得尤为重要。具体措施是在集控室运行人员的操作台上设置后备操作按钮和主要参数监视装置，用继电器设置一套硬跳闸回路，控制触点直接接至燃料系统及停机电磁阀，实现独立于DCS系统之外的跳闸系统。当DCS系统出现故障时，运行人员可通过后备主要参数监视装置进行监视，必要时通过紧急跳闸按钮切断主燃料及跳闸需要保护的设备。

2、DCS硬件冗余设计

用于保护用的一次测量元件（如逻辑开关等）根据其重要性采取双重冗余或三重冗余设置，将冗余测点信号分配在DCS系统不同的卡件上以避免因一块卡件损坏就影响机组正常运行。用于保护用的信号尽量放在DCS系统同一控制器中处理，当必须跨控制器时采用硬接点信号，不允许采用通讯点用于保护系统，以增加保护系统的可靠性。DCS系统控制器必须冗余配置。

3、优化热控保护逻辑

要持续优化热控保护逻辑，不断提高系统的稳定性。首先要从热控系统信号的延时时间、变化速率判别等进行科学的设计，要设置坏值信号剔除功能，以此来发挥其对故障进行诊断的基本功能。为了减少或者避免热电阻、干扰信号和接线松动而引起的信号波动以及进一步导致的热控系统故障，可以设计相应的报警逻辑程序，或者切除保护联锁信号的坏值。

4、提高热控系统的抗干扰能力

火电厂的热控系统工作环境存在大量复杂的干扰，其结果轻则影响测量的准确性和系统工作的稳定性，严重时将引起设备故障或控制系统误发信号造成机组跳闸，因此热控系统最重要的问题之一就是如何有效地抑制干扰，提高所采集信号的可靠性。正确的接地是抑制干扰、提高 DCS 可靠性的有效办法之一，本应引起足够的重视，然而在基建和生产过程中，却发现大量的热控保护误动事件都与接地不正确或未采用屏蔽电缆有一定的关联。如某电厂机组振动信号柜内及电缆屏蔽层接地连接不规范，在机组整套启动期间，六大风机因振动信号跳变超过保护动作定值全部跳闸而导致 MFT。随着近几年因接地原因导致热控系统运行异常案例的增多，接地不正确与干扰问题已成为热控专业的疑难问题之一。

5、提高相关设备的维护水平

做好设备维护工作对保障机组运行的安全性、稳定性有着非常重要的作用。做好日常的设备维护工作可以及时发现设备存在的安全隐患，及时排除，使设备处于良好的工作状态。加强定期维护工作和试验，对逻辑组态进行定期备份，定期清理操作员站的磁盘。定期更换键盘、鼠标，以避免因鼠标、键盘失灵引发机组运行问题。定期清扫设备，这对提高设备性能，延长使用寿命、保障设备稳定运行有着极其重要的作用。设备的维护还包括备件准备的充要与妥善保管，确保备件可靠备用。

6、展开质量评估工作

在火力发电厂，热控系统的质量可靠性评测工作是十分关键的，这项工作是否做好关系到一个企业能否在激烈的市场竞争中占有优势和提高经济以及社会效益。我国电力企业已经逐步关注安全评估工作，在运行设备的评估、检测和监督等方面有了较大的进步，但是这项工作取得的效果却不甚理想。由于这项评估标准还不够完善，在实际操作过程中容易脱节，无法真正使用到实践过程中，使得热控系统的质量安全评估工作难以取得长足的进步和发展。所以，应该将质量检验工作的重点放在建立一套完善的评估报告体系上，一切从实际出发，将提高热控系統运行的安全可靠性作为一项长远的发展战略。将质量评估工作贯穿整个机组的运行过程。本项工作涉及了整个机组运行的方方面面，通过掌握设备运行的多方面内容，将每个环节的质量评估工作落实到位，提高热控系统的可靠性。

五、结语

影响热控系统可靠性的因素有很多，热控元件出现故障和它的设计、安装存在的缺陷等使得对热控系统的就地设备可靠性、制订方案可靠性、传导路线的可靠性、管理方案的可靠性和操作人员技能等都提出了很高的要求。所以我们更要致力于建立系统硬件完好、优化系统设计和加强管理制度落实，还有人员的操作水平等全方位一体化的监管系统，从而提高热控系统的稳定性。