超超临界火电机组热控自动化保护装置的检修维护措施

王 鹏

（国能平罗发电有限公司，宁夏 石嘴山 753000）

热控自动化保护装置是火电厂能正常运行的重要保障，能够确保火电厂的安全运行和可靠供电。对热控自动化保护装置进行合理检修与维护，能够有效改善火电厂的运行环境，使火电厂设备得到充分保护，从而进一步提升火电厂的发电效率。

1 火电厂热控自动化保护装置检修维护的必要性

火电厂的热控自动化保护装置的主要作用就是在主设备与辅设备发生严重故障时保护整个热力工作系统，软化发生故障的部位，进行相应的停机检修工作，防止发生设备上的损坏以及工作人员的伤亡，避免由事故导致的经济损失[1]。

2 火电厂热控自动化DCS控制系统

2.1 热控自动化DCS控制系统的构成

近年来，DCS控制系统的成熟与发展极大地推动了热工自动化程度的提高[2]。DCS系统可以看作是由多个微处理机以控制功能分散、管理集中统一的控制逻辑，对整个火电厂设备系统进行自动化参数控制的微机保护系统。在火电厂的实际应用中，DCS系统采用分级子系统的形式对下级锅炉装置、泵组、调压阀门的断通、开合动作与运行参数进行灵活调控[3]。火电厂的热控系统主要指DCS系统控制下的各类自动化仪表以及调节控制的阀门装置。

2×660 MW火电厂热控自动化DCS控制系统由数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、汽轮机数字式电液控制系统（DEH）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）5个子系统共同组成[4]。

2.2 热控自动化DCS控制系统的工作原理

热控自动化保护装置是由集中控制系统、保护系统、控制系统、监视系统、信号转换系统等组成[5]。自动化保护装置的核心是集中控制系统。热控自动化保护装置是为了保护锅炉、汽轮机等高温高压设备[6]，控制其操作过程中的温度、压力等条件，防止其超过安全界限而发生危险，主要功能是监测和保护火电厂，是一种重要的热力设备。

热控自动化保护装置的工作原理是利用DCS系统，通过对热力设备的监测和控制，采集设备的工作状态数据，根据热力设备的状态实时监控和控制其运行情况，热控自动化保护装置进行数据处理，一旦发现异常情况，与其他控制系统联动，及时发出警报并采取相应的保护措施，实现自动控制设备的安全运行[7]。依据热控自动化保护装置的高可靠性、稳定性、自动化等特点，实现对火电厂热力设备的全程监测和控制，进而保证火电厂的安全运行和可靠供电[8]。

3 2×660 MW火电厂热控自动化保护装置检修维护

3.1 2×660 MW火电厂热控自动化保护装置的检修

2×660 MW火电厂热控自动化保护装置的检修流程和具体操作方法有7个步骤：待停机后将所有电源切断；将各种传感器、执行器线缆与设备外壳利用接地棒进行接地工作；检查记录元器件、设备状态，包括元器件型号、电路图和技术参数等；检查外观是否完好，检查元器件是否存在裂痕或其他机械损伤，检查各连接处是否松动；逐个检查各元器件的接线是否正确合理，各指示灯是否能正常发光；进行设备模拟测试，模拟现场实际操作环境，检查各执行器是否按照预期运行；如果出现故障，根据不同的故障代码采取相应的处理措施，对于传感器接触不良问题，应检查并重新插拔传感器与元器件的连接插头；对于执行器故障，应检查执行器电源和线路是否正常；对于软件问题，应尝试重新加载或更新相应软件。

检修完成后对设备再次进行模拟、电气测试，并清扫和维护设备，保证设备能正常运行。对于重要的设备，为确保其可靠性，检修后可以开展负荷测试和长时间试运行。检修2×660 MW火电厂热控自动化保护装置时，需要注意操作前必须让具有相应的技术水平的操作人员操作，熟知相应的技术参数和电路原理；操作时严格按照规定的操作流程和安全操作规程进行操作，严格遵守操作规定，严禁随意修改设备参数或连接线路；检修时应做好安全防护，包括佩戴防静电手套、不误碰高压元器件；如果在检修中发现难以解决的问题，应及时告知电气和机械部门的技术人员处理，严禁擅自操作；检修后详细记录并建立检修台账，方便下次检修。

3.2 2×660 MW火电厂热控自动化保护装置的维护

首先，对于热控自动化保护装置的维护技术，要做好设备的清洁工作，正常运行的设备上方经常会堆积灰尘和脏物，需要对设备定期清洗，清除灰尘和脏物，保持设备的清洁状态。其次，需要定期检查设备，包括检查各传感器、执行器是否正常工作，检查设备的接线是否松动或断线，发现问题及时处理，避免发生安全事故。最后，加强日常巡检工作，运行的设备需要监视设备运行状况、温度、电压等参数，及时发现和处理隐患问题，避免故障的发生。

4 2×660 MW火电厂热控自动化保护装置应用

4.1 火电机组#1机组再热器保护动作非停分析

对汽轮机数字电液系统（DEH）的控制柜内卡件状态和报警信号、就地电磁阀接线情况进行了排查，均未发现异常。通过调取历史曲线和操作记录，运行人员手动将汽机主控由初压模式切至限压模式，汽轮机调节阀指令异常突降，与高调阀反馈偏差大于设定值（25%），导致高调阀快关，联锁中调阀快关，当汽轮机调节阀关闭且旁路保持关闭状态，触发再热器保护动作，导致锅炉主燃料跳闸。

4.2 解决措施

经仔细检查，工作人员发现该热控自动化保护装置的故障原因为热控自动化保护装置的软件程序出现错误，可能是程序设计不当或程序执行过程出现异常导致。加强检测，建立台账，优化热控自动化保护装置的检测程序，并增加了报警功能，及时发现和排除故障。热控专业技术档案材料台账清单如表1所示。

表1 热控专业技术档案材料台账清单

5 模拟量定值扰动试验

5.1 试验方法

观察稳态的控制系统是否稳定，检查控制逻辑中PID参数、控制前馈量、控制死区、被调量处理逻辑、相关切手动条件和超弛逻辑。

记录相关参数，如果稳态情况下控制效果不佳，进行参数微调，仍未改善控制品质，可联系运行人员将该控制系统切为手动，从而区分是控制参数问题还是热力系统的问题。控制系统稳定投入后，按照规程的要求扰动量进行定值扰动试验，观察动态控制过程，记录相关控制指标。对照规程检验控制指标是否满足规程要求，如果满足规程要求则记录该次试验的控制趋势图，采样数据。在定值扰动试验过程中，如果控制系统控制指标不满足规程要求，先查明是控制策略还是控制参数的问题，如果是控制策略的问题可提出优化建议并体现在后续报告中，如果是控制参数的问题可先对照同类型机组该控制系统控制参数，再计算热力系统开环增益，对比当前控制参数是否存在量纲差别，最后结合控制曲线，精细调整控制参数并反复进行定值扰动试验验证。试验结束后，需要完整记录试验过程曲线，采样数据。

5.2 模拟量控制系统技术措施

主要参数（机组功率、主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、炉膛压力、氧量）波动幅度大，危及机组安全运行时，应立即退出试验，手动操作。参加试验的人员，应了解试验的主要内容，职责明确。

试验过程中若机组重要参数达到报警值，应立即停止试验，运行人员按照规程调整；若主体设备参数超过保护动作值而保护装置没有动作时，运行人员应立即手动跳闸。试验过程中出现事故，运行人员应按有关规程处理，由试验总指挥下达命令停止试验，按照电厂事故预案处理。为便于处理事故，必要时试验人员应立即撤离现场，所有试验人员应在试验总指挥组的统一领导下协调工作，不得擅离职守，不得违反运行规程操作。模拟量控制子系统定值扰动调节品质指标如表2所示。

6 结语

为了保证热控保护装置具有准确的在线测量信号，需要对各测量仪表实施科学管理，建立设备的基础台账，实现日常维护工作的系统化、程序化管理。影响热控保护装置检修维护水平的因素较多，如热控测量是否准确，控制设备与逻辑控制是否可靠，信号的取样是否合理，检修和维护人员的工作水平是否足够等。目前，我国各大火力发电厂热控保护装置的检修维护水平还有较大的上升空间，还需要投入更多的人力、物力去研究。