火电厂热工专业降低机组非停的若干预控措施

邸若冰，刘林虎，李军亮，郝 伟

（阳城国际发电有限责任公司，山西 阳城 048102）

0 引言

随着中国电源结构的不断改革，火电机组逐步发展转变为提供调频、调峰的基础电源主体，火电企业保证设备稳定、经济、环保、运行，提高机组调频、调峰适应能力，减少机组非计划停运，成为生产经营管控最重要的内容[1]。火电机组防非停管控是涉及多方面、多专业的长期系统工程，而热工专业无论非停故障统计占比还是其设备属性，在降非停预控中都十分重要。同时热工系统及设备的可靠性也是机组整体安全稳定运行的关键因素，通过基建期间优化设计、规范安装和精心调试，在检修维护期间完善标准，规范作业和严格把关，通过不断进行隐患排查和实施事故预控措施，可有效地提高热工系统及设备的可靠性，进而降低热工专业导致机组非停发生的概率。

1 安装及调试

在机组基建阶段，热工系统的设备选型及结构、电源设计、施工规范及标准、调试项目及验收等方面，都对机组长期稳定运行起着举足轻重的影响[2]，也基本确定了热工系统设备的可靠性、容错能力和抵御风险能力。

1）对ETS、DEH、TSI、火检等系统优先设计24VDC直流作为控制器工作电源，两路严格不同源的交流电源分别经独立的电源模块组后冗余输出供电，避免双电源切换装置在切换时引发电压波动，造成设备工作异常。

2）对用于保护系统的就地重要并列负载，可按照冗余交叉原则分配在两路不切换的可靠电源上，例如ETS系统的4个AST电磁阀可交叉由UPS和保安电源分别供电[3]，任一路电源失去不至于直接跳闸。

3）重要系统柜内热工电源所有负载分散分配且根据负载选择合理特性的断路器，凡机柜外部负载均设计独立的断路器或保险，且严格计算脱扣电流或熔断电流，保证不越级保护，机柜内散热、加热等设备设计专用检修电源，尽量不设计柜内照明和检修插座。

4）重要系统柜内的冗余热工电源，每路电源容量按照不少于柜内最大可能负载的1.5～2倍设计，且电源定期进行带全载最不利工况切换试验，一个大修周期后可增加带载切换试验频率。

5）基建期间严格管控热工电缆的防干扰、防高温以及桥架走向设计[8]，调试时重要设备尤其是并列设计的设备电源经实际停电核实，联锁保护信号经实际一一动作验证，冗余功能经正反向实际测试，设备标识结合实际安装、悬挂和标志在设备的不可拆卸部分，避免后期人为失误。

6）对于TSI系统测点、AST电磁阀、LVDT反馈等就地设备，基建期必须考虑高温、油污、振动、氧化等不利因素对电缆和接线的影响[3]，例如TSI设备接线可优先选择耐高温弹簧防松端子以及接头镀锡镀银，LVDT连接杆选择防振万向节加双锁死螺母等方法。

7）机组投运前删除所有不必要的逻辑、接口、画面以及通讯，拆除所有不需要的接线、电源和设备，尽量减少或取消就地不必要的紧停按钮，盘柜内部用于调试、试验和测试的开关、旋钮和钥匙等投产前有可靠的防误动措施。

2 信号及接口

热工控制系统通过信号冗余、独立布置和完善逻辑等方法，能有效提升热控设备的可靠性，但在一些信号和接口的设计处理以及维护上需要多方面考虑，防止出现安全隐患。

1）用于保护的多重冗余信号之一（三取二中的单个信号）、用于保护的验证信号（如一个主汽门全关、相邻轴瓦振动大报警等）和闭锁信号（主汽流量限值等），一旦单一信号异常不能及时处理，长期存在人为忽略，易由次生故障扩大迭代导致非停。因此，类似信号应组态专用（如每天）复发报警逻辑，定期提醒维护人员及时处理，警示运行人员做好故障应对。

2）用于多个系统间联锁保护的多重开关量信号，如电气送DEH的并网信号（三相分别送合闸位信号）、TSI送ETS的超速信号和FSSS送ETS的MFT信号（3路硬接线保护信号）。为防止卡件、继电器、线路等原因造成异常，应在采集侧增加信号不一致报警，保护动作出口可设计多路信号超过规定合理时间外动作闭锁出口以防止误动。

3）用于多个系统间控制的多重模拟量信号，如电气送DEH的功率信号、TSI送DEH的转速信号、DCS送DEH的CCS指令等，要根据安全合理设置处理环节（取大小、取中、取均、取近），并定期进行通道处理精度标定测试。

4）DCS系统不同的DPU控制器之间、DCS系统与DEH系统之间、DCS系统与励磁系统之间、DCS系统与外挂控制优化系统之间等的通讯接口，要创造条件实际测试软、硬件导致的通讯中断及恢复工况下接口信号的变化方式，确保不因通讯引发控制异常。

5）用于DCS系统热偶的冷端补偿温度测点应严格冗余分散设计[6]，软件逻辑中增加合理的上下限和速率限制并设置报警，同区域补偿测点设置必要的偏差报警。

6）一些电厂ECS控制中设计了母线“低电压重启”功能，当母线电压因异常波动至低值时，为防止损坏设备和故障扩大，自动短暂停运一些不会立即导致机组跳闸的设备；当母线电压恢复后，再自动依次重启。该功能需要与各专业根据设备负载、电气系统结构和具体供电方式讨论恢复自启动的控制参数，防止设置不当，扩大故障。

3 逻辑及软件

目前大容量火电机组热工逻辑体系庞大、结构复杂，通过基建调试和试验不能确保万无一失，因极端特殊工况，逻辑设计不完善，参数设置不合理等，出现工况异常时可能产生连锁反应，导致故障扩大。热工逻辑尤其是联锁保护逻辑设计及组态时，应本着简单、直接和高效的原则，不求“大而全”，不求“适应所有工况”，不求“高度自动化”，提倡“大道至简”和“简单有效”。

1）联锁保护回路的设计以保障设备安全为底线，以正确可靠联动为目标，必要的人为确认操作应预留给运行人员，不得为减少保护误动降低逻辑安全红线，也不应为降低运行人员劳动强度追求过度的自动化。

2）联锁保护回路逻辑设计尽量以DCS厂家成熟的逻辑回路和预封装好的逻辑块为主要框架结构（如温升率闭锁回路）[2]，不得随意改动，并实际测试其在各种异常工况下逻辑时序处理的正确性和可靠性。

3） 闭环控制中，回路切换尽量以模拟量计算进行切换而不是开关量触发直接切换，例如使用MIN、MAX等功能块而不是SWITCH功能块进行转换，尽量减少异常工况下控制切换给闭环带来的冲击和扰动。

4）不同的控制系统（如DCS、DEH）之间的控制接口信号，在因控制权限设置跟踪回路时，尽量提高接口信号的故障响应灵敏度，如任一故障不同系统之间增加互报信号，确保同向响应同步处理，防止控制回路单向跟踪，导致信号循环叠加失控。

5）DAS系统信号处理要考虑数值符合工艺和常理，避免后续出现除零、负数开方等低级计算错误，折线函数确保信号全量程的正确性。

6）重要的逻辑组态避免完全照搬复制，同样的逻辑在不同品牌DCS系统组态后不能确保结果完全一致，例如温升率闭锁逻辑要结合硬件回路特性，经实际试验确定满足现场要求，往往5℃/S的默认参数设置都需要进行验证和优化[2]。

7）要慎重设计联锁逻辑中备用设备的启动允许条件，综合权衡误启动可能带来的设备风险和闭锁启动带来的负荷损失，如油系统油泵尽量保留强启条件。

8）尽量选择工艺参数避免根据设备状态进行联锁控制，确保安全尽量优先选择执行器指令信号替代反馈信号进行重要的逻辑判断，闭环控制回路必须设置偏差大切手动功能，并留有足够的控制裕度。

9）严格进行DCS系统的分区分级报警管理，严格限制报警信息总量，确保最高级别报警醒目有效，防止关键报警淹没在垃圾信息中[5]。

4 就地设备

热工现场设备是热工控制系统整体的薄弱环节，其准确性、安全性和可靠性往往直接决定了控制系统的整体质量。现场环境导致的不少设备问题都具有规律性和相似性，且大部分都可以通过预控措施避免，应引起维护人员的高度重视。

1）对于能直接切断工质导致机组介质和能量不平衡非停的关键电动执行器，保证安全的前提下可部分选择非智能型设备，谨慎选择其短指令自保持功能，无紧急隔离需求且在线有误动作隐患的，以及有明确可控的使用周期规律的，可在机组启动后采取停电等强制措施。

2）对于气动执行器要高度重视气源品质保证措施，防止压缩空气露点不满足要求，因带水局部聚集叠加冬季低温导致阀门异常。同时，配套的过滤减压阀、保位阀等附属设备的检修更换标准不应低于主设备，重要设备的电磁阀可考虑双电磁阀或冗余线圈电磁阀控制。

3）一些机组DEH调门同时设计有伺服阀和独立的AST遮断电磁阀（AST电磁阀油路与伺服阀共用油路），当遮断滑阀异常卡涩时，存在EH油路短路的可能。此时极易使EH油母管失压而造成机组跳闸。除加强油质管理和检修质量管理外，可考虑增加调门指令和反馈偏差大，实际阀位较小。该调门两个AST遮断电磁阀均未动作、EH母管油压偏低条件同时满足时，将该调阀的阀限由110%快降到0%，随后单独遮断该调门，避免故障扩大。

4）变频器在现场的应用十分广泛，应设置变频器控制接口信号异常时的安全控制方式。为防止变频器控制部分死机故障导致负载失控，可引入高压开关电流等信号作为判断条件，当变频器正常运行开关电流有效且明显低于正常工作理论值后，可延时触发保护。

5）现场重要系统的热工独立控制装置需谨慎选择并确保可靠性，能纳入DCS系统控制或改造为PLC控制的设备可讨论其安全性和可行性[7]，尽量不设计复杂的就地硬接线控制回路，避免设计就地实现的允启、闭锁、联锁保护等功能回路。

6）要高度重视就地测点的防堵（负压）、防漏（轴温）、防振（LVDT）、防干扰（TSI）、防冻（汽包水位）措施[7]，设计阶段尽量采用最高技术标准，维护阶段不随意更改原设计或降低标准，谨慎试用新设备、新材料、新工艺。

7）设计防冻伴热的重要仪表管要确保有同标准的后备伴热设备或应急手段，并与主设备同步进行定期检查、试运、检修和更换，在有代表性的监视点适当增加远传温度测点。

8）热工就地重要设备在基建期可根据实际安装情况变更设计增加必要的防护设施，在检修中要与其他专业提前沟通，做好热工设备的防踩踏、防砸碰、防割焊、防进水等措施，特别要防止其他专业人员私自拆装、修理、调校、拨弄热工设备和仪表。

5 维护及试验

热工专业在日常维护及定期试验工作中，相关规程和标准不能全面涵盖所有问题，也需要维护人员根据现场设备情况、工作实际和典型问题制定可行的隐患和风险防范措施。

1）在机组基建期间严格按照规范开展所有试验项目，避免因工期制约缩减冷热态试验项目[4]。在运机组应谨慎开展从未验证过的试验项目，运行期间首次进行的试验项目（RB试验、甩负荷试验）、风险较高的试验项目（阀门活动试验、超速试验），以及工况和条件较原设计有较大变化后的试验（首次供热供汽、深度调峰）都需要多专业讨论，制定详细方案和预控措施。

2）高度重视热工电源、气源以及公用系统相关热工设备投入，避免在线仪表、电缆等投入不足，标准降低或监督不到位，防止出现关键设备带病运行或降级运行。

3）对于一些设计在线试验功能的保护装置，需结合使用周期、设备特性和事故案例制定相应的安全保障措施，如在润滑油压力低保护开关配套泄油试验电磁阀管路上增加隔离手动门，防止电磁阀异常缓慢泄油；如设计了定期自动测试的汽机电超速装置，增加在线退出硬保护接口等。

4）热工电源的稳定性是热工控制系统及装置长期可靠运行的基础和保障。由于电源难以通过定期试验以及维护经验发现隐患，更需要严格进行设备分级管理和全寿命管理，推广运行中电源模块红外测温，有条件的关键电源模块5～6年进行一轮替换，并结合实际降级使用。

5）火电厂一些重要的液压阀门一般设计有长带电的电磁阀（如AST电磁阀、旁路快开快关电磁阀等），对这些重要的电磁阀、伺服阀应建立专项检修数据台账（如定期测试线圈热态阻值）和维护标准（如寿命超5年或阻值变化超10%更换）。

6）应根据设备实际情况制定机组运行中详细的高危工作风险清单，如DPU冗余切换和逻辑在线下装，在网络核心交换机和服务器的电源、接地、屏蔽上进行检查，对硬接线保护回路进行检查等，要严格避免这些高风险作业，迫不得已进行的也必须按照极端工况准备应急措施。

7）保护投退和信号强制操作是热工专业日常维护工作中较容易忽视的高风险内容，规范投退审批，统一操作方法，完善标准操作卡，落实工作监护等措施都可有效地防止人员失误，但仍要注意避免使热工保护投退和信号强制成为习惯性的常规操作。

8）对热工退役设备应高度重视并严格规范管理，从就地设备、电源、接线到软件逻辑全程彻底隔离，永久退出或完全清理删除，防止出现软硬件控制寄生回路，防止就地退役设备引发次生故障。

6 管理及监督

目前，热工单一设备可靠性和准确性也已不再作为制约安全的关键因素，运行人员对热工设备依赖性逐渐降低，对热工系统及设备的性能试验和功能试验的重视程度以及对主保护的敬畏心态也在改变。过于追求机组的“降非停”，一再降低安全门槛，不断优化联锁保护，为了追求自动投入率，自动调节系统的工况适应性、调节安全裕度和自动切除条件往往存在隐患，控制未从工艺安全和设备安全角度过多考虑，逻辑简单粗暴，这些都是非常不利的倾向和做法。与此同时，热工专业管理重点已不在于发现排除设计安装和调试不完善引起的隐患，而热工设备老化欠维护，设备劣化趋势未完全掌控，对极端工况预估不充分，应急措施不到位，人员技术水平不足等已成为主要问题。

1）多层面积极推动各级领导对热工专业的理解以及对工作的支持，尤其是提高热工专业在重大技术改造中的参与度，优化检修工期进度制定的合理性和充分认识热工各项试验的必要性，使热工专业能平等、有效、科学地开展各项工作。

2）自主可控改造DCS系统、DEH系统等应谨慎进行技术路线选择，改造后按照新建机组标准进行调试，仪表、执行器等新设备应及时调研实际效果和总结长期经验，控制选择范围避免盲目试用，高度警惕打着自主可控旗帜进行低品质模仿和盲目抄袭的设备厂家在电力企业进行试错。

3）以行业标准规范为依据，确保核心设备的可靠性，确保关键设备的投入，不降低标准，不逾越红线，积极吸取行业内经验教训，举一反三，充分利用信息化手段进行数据统计、分析和总结，进一步发挥技术监督在热工专业管理中的关键作用。

4）形成本厂内多专业定期交流机制，尤其定期与各个运行岗位不同人员进行主动、积极、坦诚和充分的交流，通过了解热工设备的参数变换趋势、性能差异特点以及不明报警、异常表现等事项，能有效地提前发现和掌握设备异常苗头。

5）机组启停过程中，能有效地发现、暴露和考验热工设备的可靠性和安全性能，可结合实际制定启停全过程热工检查、试验、分析和确认的“标准项目表”，通过试用、推广、总结和不断修订完善，能有效地掌握设备动态特性，发现隐蔽缺陷，避免低级问题。

6）重视热工专业管理和人才队伍建设。工作中既要防止人员消极畏难、胆小怕事，也要防止盲目自大、自以为是，要积极营造心无旁骛、钻研技术的“工匠”氛围，培养严谨负责、攻坚克难的“死磕”作风，引导自主多能、发展创新的“智慧”眼光，努力打造技术优良、作风过硬的高素质热工人才队伍。

7 结束语

热工专业在火电厂降非停管控中的作用十分重要，热工专业存在的隐患既有区别也有共性，可行的预控措施虽不是万无一失但也切实有效，主要都是靠提高本质安全来提升设备可靠性，靠提高系统容错性来提升抵御风险能力，靠提高作业规范性来提升人员的维护水平。相信通过热工人员不断努力和不懈坚持，同时紧跟形势调整思路，优化方法，守住底线，一定能确保机组的安全稳定运行。