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淺析電廠火力發電機組熱工保護系統可靠性完善

2019-12-05

      熱工保護系統是火力發電機組不可缺少的重要組成部分,熱工保護的可靠性對提高機組主輔設備的可靠性和安全性具有十分重要的作用。特別是在電力市場競爭日益激烈的今天,發電廠的熱工保護成為越來越關鍵的技術,需要我們不斷的加以研究和完善。

  關鍵詞:熱電廠設備熱工保護可靠性意義

  0、引言

  熱工保護作為發電廠至關重要的核心技術之一,在近幾年得到快速提升,這在一定程度上為機組的安全穩定運行提供了保障,但是在機組的實際運行過程中,不可控的因素時常發生,使得熱工保護出現誤動,造成機組停機,這不僅給企業的運營帶來額外損失,還會因危脅電網穩定而產生負面影響。

  1、提高熱工保護系統可靠性的意義

  熱工保護系統是火力發電機組不可缺少的重要組成部分,熱工保護的可靠性對提高機組主輔設備的可靠性和安全性具有十分重要的作用。熱工保護系統的功能是當機組主輔設備在運行過程中參數超出正??煽刂频姆秶鷷r,自動緊急聯動相關的設備,及時采取相應的措施加以保護,從而軟化機組或設備故障,避免出現重大設備損壞或其他嚴重的后果。但在主輔設備正常運行時,保護系統因自身故障而引起動作,造成主輔設備停運,稱為保護誤動,并因此造成不必要的經濟損失;在主輔設備發生故障時,保護系統也發生故障而不動作,稱為保護拒動,并因此造成事故的不可避免和擴大。

  隨著發電機組容量的增大和參數的提高,熱工自動化程度越來越高,尤其是伴隨著DCS分散控制系統在電力過程中的廣泛應用和不斷發展,DCS控制系統憑借其強大的功能和優越性,使機組的可靠性、安全性、經濟性運行得到了很大的提高。但由于參與保護的熱工參數也隨著機組容量的增大而越來越多,發生機組或設備誤動或拒動的幾率也越來越大,熱工保護誤動和拒動的情況時有發生。因此,提高熱工保護系統的可靠性,減少或消除DCS系統失靈和熱工保護誤動、拒動具有非常重要的意義。

  2、熱工保護誤動和拒動的原因分析

  熱工保護誤動、拒動的原因大致可以概括為:DCS軟、硬件故障;熱控元件故障;中間環節和二次表故障;電纜接線短路、斷路、虛接;熱控設備電源故障;人為因素;設計、安裝、調試存在缺陷。

  2.1DCS軟、硬件故障隨著DCS控制系統的發展,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生。主要原因是信號處理卡、輸出模塊、設定值模塊、網絡通訊等故障引起。

  2.2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量不可靠,單元件工作,無冗余設置和識別。

  2.3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老化絕緣破壞、接線柱進水、空氣潮濕腐蝕等引起。

  2.4設備電源故障隨著熱控系統自動化程度的提高,熱工保護中加入了DCS系統一些過程控制站電源故障停機保護。因熱控設備電源故障引起的熱工保護誤動、拒動的次數也有上升的趨勢。主要原因是熱控設備電源接插件接觸不良、電源系統設計不可靠導致。

  2.5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、萬用表使用不當等誤操作等引起燒損。

  2.6設計、安裝、調試存在缺陷許多機組因熱控設備系統設計、安裝、調試存在質量缺陷導致機組熱工保護誤動或拒動。

  3、完善熱工保護的原則與措施

  3.1尊重原熱工保護設計原有的熱工保護項目是設備廠家經多年的研究和實踐設計出來的,較為成熟,電廠作為設備的使用者在征得廠家同意前不應隨意對其進行更改、更不能進行刪減,只能進行補漏和完善。

  3.2建立設備試運記錄對重要熱工保護系統所用的硬件設備實行跟蹤記錄制度。熱工保護系統的可靠性與系統硬件設備的可靠性直接相關,所以必須保證系統硬件設備的可靠性,尤其是保護出口卡件的可靠性,常規的做法是每次保護投入運行前對檢測元件及卡件進行校驗,確認合格就可以使用。但是實際應用中還是會出現校驗合格的檢測元件或卡件在運行中故障造成設備誤動的事件。這是因為熱控設備尤其是電子設備對環境和安裝要求比較苛刻,不認真的安裝以及無有效的產品保護都會造成故障的出現,有些特殊的故障還會很隱秘的存在,所以很可能將事故隱患忽視?;诖祟惽闆r出現的可能,在調試運行中只有做好記錄,嚴格跟蹤保護系統校驗的每一個過程,才能有效避免事故的發生。


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  3.3在熱控系統中,盡可能地采用冗余設計過程控制站的電源和CPU冗余設計已成為普遍,對一些保護執行設備(如跳閘電磁閥)的動作電源也應該監控起來。對一些重要熱工信號也應進行冗余設置,并且對來自同一取樣的測點信號進行有效的監控和判斷,同一參數的多個重要測點的測量通道應布置在不同的卡件以分散由于某一卡件異常而發生危險,從而提高其可靠性。重要測點就地取樣孔也應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??傊?,冗余設計對故障查找、軟化和排除十分快捷和方便。

  3.4盡量采用技術成熟、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,采用技術成熟、可靠的熱控元件對提高DCS系統整體可靠性有著十分重要的作用。根據熱控自動化的要求,熱控設備的投資也在不斷地增加,切不可為了節省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下,一定要選用品質好、運行業績佳的就地熱控設備,以提高DCS系統的整體可靠性和保護系統的安全性。

  3.5對保護邏輯組態進行優化在電廠中,溫度高保護是主輔機設備保護的必不可少的一項重要保護。由于溫度元件受產品質量、接線端子松動、現場環境等各種因素的影響,在運行一定周期后極其容易導致信號波動,從而引起保護誤動現象的發生。針對此,可在溫度保護中增加加速度限制(壞質量判斷),具體措施為:對溫度保護增加速率限制功能,當系統檢測到溫度以≥20℃/s的速率上升時,即閉鎖該溫度保護的動作,并且在DCS系統畫面上報警,同時通知檢修人員進行排查故障。這樣通過優化保護邏輯組態,對提高保護系統的可靠性、安全性,降低熱控保護系統的誤動、拒動率具有十分重要的意義。

  3.6提高DCS硬件質量和軟件的自診斷能力。

  3.7對設計、施工、調試、檢修質量嚴格把關。

  3.8嚴格控制電子間的環境條件。

  3.9提高和改善熱控就地設備的工作環境條件。

  如:就地設備接線盒盡量密封防雨、防潮、防腐蝕;就地設備盡量遠離熱源、輻射、干擾;就地設備應盡量安裝在儀表柜內,必要時還應對取樣管和柜內采取防凍伴熱等措施。

  3.10嚴格執行定期維護制度做好機組的大、小修設備檢修管理,及時發現設備隱患,使設備處于良好的工作狀態。做好日常維護和試驗。停機時,對保護系統檢修徹底檢修、檢查,并進行嚴格的保護試驗。

  4、結語

  隨著電力事業和高新技術的快速發展,發電設備日趨高度自動化和智能化,系統的安全性、可靠性變得日益重要。雖然,無論多么先進的設備,都不可能做到絕對可靠。但對熱工保護系統在技術上、管理制度上應采取相應的措施后,可以極大地提高熱工保護的可靠性,從而提高機組的安全性和經濟性。

  參考文獻:

  [1]江寧《電廠熱工保護完善原則的探討》[J].福建電力與電工.2004(4).

  [2]王勝利,李書森.《電廠熱工保護誤動及拒動原因淺析及對策》[J].節能2008(4).

  [3]佟海云,高士臣,伍永福.《包鋼熱電廠熱工保護誤動及拒動原因分析》[J].包鋼科技.2009(5).


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