熱工保護系統(tǒng)常見故障分析及對策

1、熱工保護系統(tǒng)常見故障分析及對策熊紅偉（大唐甘谷發(fā)電廠）摘 要：本文對熱工保護系統(tǒng)常見故障進行了分析和總結(jié)，主要是針對熱工保護誤動及拒動，其中引用、分析了一些經(jīng)典案例，并提出了我們分析的措施及對策，對提高DCS系統(tǒng)的可靠性，保證機組安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行有重要的參考價值。關(guān)鍵詞：熱工保護 常見故障 誤動 拒動 分析 對策1 前言熱控保護系統(tǒng)是火力發(fā)電廠一個十分重要的、不可缺少的組成部分，對提高機組主輔設(shè)備的可靠性和安全性具有十分重要的作用。大唐甘谷發(fā)電廠，作為一個07年年底“雙投”達標(biāo)的新電廠來說，熱控保護邏輯并不是很成熟，而這就需要熱控人員不斷交流、探討、并完善它。在主、輔設(shè)備發(fā)生某些可能引發(fā)嚴

2、重后果的故障時，及時采取相應(yīng)的措施加以保護，從而軟化故障，停機待修，避免發(fā)生重大的設(shè)備損壞乃至人身傷亡事故。但在主輔設(shè)備正常運行時，保護系統(tǒng)因自身故障而引起動作，造成主輔設(shè)備停運，甚至導(dǎo)致非停，稱為保護誤動，并因此造成一定的經(jīng)濟損失；在主輔設(shè)備發(fā)生故障時，保護系統(tǒng)也發(fā)生故障而不動作，稱為保護拒動，并因此造成事故的不可避免和擴大。隨著DCS控制系統(tǒng)的成熟發(fā)展，熱工自動化程度越來越高，憑借其巨大的優(yōu)越性，使機組的可靠性、安全性、經(jīng)濟性運行得到了很大的提高。但熱工保護誤動和拒動的情況還時有發(fā)生。如何防止DCS系統(tǒng)失靈和熱工保護誤動、拒動成為火力發(fā)電廠日益關(guān)注的焦點。2 熱工保護系統(tǒng)常見故障分類1、D

3、CS軟、硬件故障；2、熱控元件故障；3、電纜接線短路、斷路、虛接；4、熱控設(shè)備電源故障；5、人為因素；6、設(shè)計、安裝、調(diào)試存在缺陷。3 熱工保護系統(tǒng)常見故障原因分析3.1 DCS軟、硬件故障隨著DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展，為了確保機組的安全、可靠，熱工保護里加入了一些重要過程控制站（如：DEH、CCS、BMS等）兩個CPU均故障時的停機保護，由此，因DCS軟、硬件故障而引起的保護誤動也時有發(fā)生。主要原因是信號處理卡、輸出模塊、設(shè)定值模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊等故障引起。就在2008年4月份，我們廠就因為網(wǎng)絡(luò)通訊故障（流量有斷點，導(dǎo)致流量過載，而之前并沒有設(shè)置流量限制保護，以致控制網(wǎng)絡(luò)阻塞，設(shè)備無法控制），造成非

4、停一次。3.2 熱控元件故障因熱工元件故障（包括溫度、壓力、液位、流量、閥門位置元件、電磁閥等）誤發(fā)信號而造成的主機、輔機保護誤動、拒動占的比例也比較大，有些電廠因熱工元件故障引起熱工保護誤動、拒動甚至占到了一半。主要原因是元件老化和質(zhì)量不可靠，單元件工作，無冗余設(shè)置和識別。3.3 電纜接線短路、斷路、虛接電纜接線斷路、斷路、虛接引起的保護誤動主要原因是電纜敷設(shè)不合理（如在高溫區(qū)敷設(shè)一般電纜）、老化絕緣破壞、接線柱進水、空氣潮濕腐蝕等引起。3.4 設(shè)備電源故障隨著熱控系統(tǒng)自動化程度的提高，熱工保護中加入了DCS系統(tǒng)一些過程控制站電源故障停機保護。因熱控設(shè)備電源故障引起的熱工保護誤動、拒動的次數(shù)

5、也有上升的趨勢。主要原因是熱控設(shè)備電源接插件接觸不良、電源系統(tǒng)設(shè)計不可靠導(dǎo)致。3.5 人為因素因人為因素引起的保護誤動大多是由于熱工人員走錯間隔、看錯端子排接線、錯強制或漏強制信號、萬用表使用不當(dāng)?shù)日`操作等引起。在今年3月份，我們班熱控人員一次在處理運行中的1號機B磨混合風(fēng)風(fēng)量波動大，有時突變到零異常時，準(zhǔn)備強制B磨混合風(fēng)風(fēng)量測點之后，對風(fēng)量管道進行吹掃，然而，卻錯誤地強制B磨混合風(fēng)量后面的引用點，而最原始的單點并沒有強制，而恰恰這個點又是被網(wǎng)間引用的，結(jié)果是造成B磨跳磨，負荷降了5萬多。3.6 設(shè)計、安裝、調(diào)試存在缺陷。許多機組因熱控設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試存在質(zhì)量缺陷導(dǎo)致機組熱工保護誤動或

6、拒動。例如：1997年12月16日，秦皇島電廠發(fā)生的鍋爐嚴重缺水重大事故，雖然原因是多方面的，但其中汽包水位變送器環(huán)境溫度（溫度補償設(shè)計定值50，實際130）的影響造成了測量誤差，水位虛高108mm，使汽包低水位保護拒動；鍋爐A爐水循環(huán)泵在測量系統(tǒng)故障的情況下，又未采取替代措施而失去了保護作用，由于采用三取三的保護邏輯，因而在爐水循環(huán)破壞的情況下，B、C爐水循環(huán)泵差壓低跳泵，A泵只發(fā)差壓低報警而未能跳泵，導(dǎo)致MFT未動作，最終造成水冷壁大面積爆破的重大事故。又如：上海鍋爐廠曾將汽包汽水取樣管引到一個連通容器（稱此容器為平衡容器），再在此容器的中段引出差壓水位表的汽水側(cè)取樣管，使得水位表的量程由

7、1270mm減少到860mm。這種設(shè)計明顯是錯誤的，因為它不僅影響了汽包水位的準(zhǔn)確測量，而且還會影響低水位跳閘信號的可靠發(fā)出，使鍋爐造成事故。由于這一原因造成的鍋爐事故，已在一些電廠中發(fā)生過。這在防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求中明文規(guī)定禁止該方法的取樣。一些電廠在基建安裝中，爐膛負壓取樣管不按照設(shè)計安裝，因取樣管安裝傾斜角度不夠或水平向下安裝，導(dǎo)致取樣管被灰嚴重堵塞，而不能測量，導(dǎo)致爐膛負壓保護拒動。4 熱工保護系統(tǒng)常見故障采取的措施及對策由于熱控設(shè)備覆蓋著熱力系統(tǒng)和熱力設(shè)備的所有參數(shù)，各系統(tǒng)不僅相互聯(lián)系，而且相互制約，因此，任何一個環(huán)節(jié)的故障都有可能通過熱工保護系統(tǒng)發(fā)出跳機停爐信號，

8、從而造成不必要的經(jīng)濟損失。因此，如何提高保護系統(tǒng)的可靠性是一項十分重要而又迫切的工作。4.1 盡可能地采用冗余設(shè)計。過程控制站的電源和DPU冗余設(shè)計已成為普遍，我們廠DPU就都采用1：1冗余設(shè)計，對一些保護執(zhí)行設(shè)備（如跳閘電磁閥）的動作電源也應(yīng)該監(jiān)控起來。對一些重要熱工信號也應(yīng)進行冗余設(shè)置，并且對來自同一取樣的測點信號進行有效的監(jiān)控和判斷，重要測點的測量通道應(yīng)布置在不同的卡件以分散危險，提高其可靠性。重要測點就地取樣孔也應(yīng)該盡量采用多點并相互獨立的方法取樣，以提高其可靠性，并方便故障處理。一個取樣，多點并列的方法有待考慮改進。比如本廠給水流量的三個測點中有兩個來自同一個取樣點，從而導(dǎo)致處理其中

9、一個測點時跳另外一個測點保護動作造成跳給水泵。4.2 盡量采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件。隨著熱控自動化程度的提高，對熱控元件的可靠性要求也越來越高，所以，采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件對提高DCS系統(tǒng)整體的可靠性有著十分重要的作用，根據(jù)熱控自動化的要求，熱控設(shè)備的投資也在不斷地增加，切不可為了節(jié)省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下，一定要選用品質(zhì)、運行業(yè)績較好的就地?zé)峥卦O(shè)備。以提高DCS系統(tǒng)的整體可靠性和保護系統(tǒng)的可靠性、安全性。4.3 保護邏輯組態(tài)進行優(yōu)化。優(yōu)化保護邏輯組態(tài)，對提高保護系統(tǒng)的可靠性、安全性，降低熱控保護系統(tǒng)的誤動、拒動率具有十分重要的意義。結(jié)合我們廠的實際情況，由于施工問題

10、磨煤機一次風(fēng)混合風(fēng)量測點經(jīng)常由于管路積灰而跳變，并多次跳磨煤機。后經(jīng)過邏輯優(yōu)化將一次風(fēng)混合風(fēng)壓力信號和一次風(fēng)混合風(fēng)量信號相與，就排除了這樣的誤動。4.4 提高DCS硬件質(zhì)量和軟件的自診斷能力。努力提高DCS系統(tǒng)軟、硬件的質(zhì)量和自診斷能力，對提前預(yù)防、軟化故障有著十分重要的作用。4.5 對設(shè)計、施工、調(diào)試、檢修質(zhì)量嚴格把關(guān)。提高熱控設(shè)備的設(shè)計、施工、調(diào)試、檢修質(zhì)量對提高熱控保護的可靠性有著長遠的重要意義。4.6 嚴格控制電子間的環(huán)境條件。溫度、濕度、灰塵及振動對熱控電子設(shè)備有十分大的影響。嚴格控制電子間的環(huán)境條件，可以延長熱控設(shè)備的使用壽命，并且可以提高系統(tǒng)工作的可靠性。特別是電子通訊設(shè)備一定禁

11、止使用，防止誤發(fā)信號。4.7 提高和改善熱控就地設(shè)備的工作環(huán)境條件。就地設(shè)備工作環(huán)境普遍十分惡劣，提高和改善就地設(shè)備的工作環(huán)境條件，對提高整個系統(tǒng)的可靠性有著十分重要的作用。如：就地設(shè)備接線盒盡量密封防雨、防潮、防腐蝕；就地設(shè)備盡量遠離熱源、輻射、干擾；就地設(shè)備（如：變送器、過程開關(guān)等）盡量安裝在儀表柜內(nèi)，必要時對取樣管和柜內(nèi)采取防凍伴熱等措施。4.8 嚴格執(zhí)行定期維護制度。做好機組的大、小修設(shè)備檢修管理，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，使設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。做好日常維護和試驗。停機時，對保護系統(tǒng)檢修徹底檢修、檢查，并進行嚴格的保護試驗。4.9 加強技術(shù)培訓(xùn)，提高熱控人員的技術(shù)水平和故障處理能力。5 結(jié)束語隨著電力事業(yè)和高新技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)電設(shè)備日趨高度自動化和智能化，系統(tǒng)的安全性、可靠性變得日益重要。但是，無論多么先進的設(shè)備，從可靠性角度看，絕對可靠（即不出故障）是絕對辦不到的。因此，在一定意義上講，“有故障”是絕對的。但是，故障與事故之間并不是必然的關(guān)系，對故障也不是不能防范，關(guān)鍵是如何盡早檢測、發(fā)現(xiàn)故障，然后預(yù)防、軟化、控制和排除故障，避免故障的進一步