引言
熱工保護(hù)系統(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組不可或缺的一部分,其能否可靠準(zhǔn)確地動(dòng)作,對(duì)于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。但在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中,往往由于DCS軟/硬件故障、熱控元件故障、電纜接線短路/斷路/虛接、電源故障、人為因素或設(shè)計(jì)安裝存在缺陷等各類原因,熱工保護(hù)會(huì)發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)的事件。這些情況輕則造成機(jī)組快減負(fù)荷,嚴(yán)重的就會(huì)直接導(dǎo)致停機(jī),給企業(yè)帶來(lái)不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。因此,在機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),加強(qiáng)日常巡視、規(guī)范操作、認(rèn)真排查設(shè)備隱患,在主/輔機(jī)可能發(fā)生事故前,及時(shí)采取相應(yīng)措施加以保護(hù),才能避免機(jī)組發(fā)生減負(fù)荷或停機(jī)事件,從而減少經(jīng)濟(jì)損失。
經(jīng)過(guò)不斷完善和改進(jìn),DCS系統(tǒng)的功能和性能都得到了極大提升,發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性也得到了很大提高,但熱工保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的事件還是時(shí)有發(fā)生。針對(duì)如何提高熱工保護(hù)的可靠性,在優(yōu)化DCS保護(hù)邏輯細(xì)節(jié)上還有很多值得探討之處。
1熱工保護(hù)系統(tǒng)中常見的保護(hù)誤動(dòng)原因
調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)故障中,設(shè)備檢修作業(yè)不到位、巡視不到位和工作人員責(zé)任感不強(qiáng)是造成保護(hù)誤動(dòng)、機(jī)組非停的重要因素,如螺絲松動(dòng)、電纜虛接、積水滲入開關(guān)柜、行程開關(guān)壓桿脫落等。以本廠2027年"2·25"事件為例,#2機(jī)組負(fù)荷359.5MW,汽輪機(jī)高壓調(diào)門控制方式為順序閥方式（CV2、CV3調(diào)門處于關(guān)閉位置）,由于#2高壓調(diào)節(jié)閥行程開關(guān)壓桿頂部固定螺母因振動(dòng)脫落（圖2）,行程開關(guān)壓桿靠自身重力下落,導(dǎo)致CV2關(guān)閉行程開關(guān)（最底部處）信號(hào)發(fā)出（圖2）。高調(diào)門關(guān)閉"四取三"判斷條件滿足,觸發(fā)"高調(diào)門關(guān)閉",引起鍋爐BT跳閘,機(jī)組停運(yùn)。
這一方面說(shuō)明了設(shè)備管理和巡視檢查很多地方不到位,檢修項(xiàng)目安排不夠細(xì)致,沒有CV1行程開關(guān)連接桿檢查的相關(guān)要求:另一方面也反映了安裝工藝的不規(guī)范,CV1行程開關(guān)壓桿螺栓應(yīng)采取加彈簧墊圈和鎖緊螺母等防松動(dòng)工藝,實(shí)際執(zhí)行中均沒有采取,導(dǎo)致壓桿螺栓運(yùn)行中在振動(dòng)作用下松動(dòng)。
圖1#1高調(diào)閥行程開關(guān)壓桿頂部
圖2行程開關(guān)壓桿關(guān)到位
再比如集團(tuán)公司某電廠因汽機(jī)房積水滲入開關(guān)柜,流到端子排上,造成端子接地,導(dǎo)致"潤(rùn)滑油壓力低跳閘"保護(hù)誤動(dòng)作,機(jī)組跳閘:某電廠又因ETS柜內(nèi)DC24V電源負(fù)極接線端子排公共端內(nèi)部連接片緊固螺絲滑絲、接觸不良,造成三塊電超速表失電,電超速保護(hù)誤動(dòng)作,機(jī)組跳閘。這些都充分表明了熱工保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的治理還有很大的改進(jìn)空間,對(duì)于日常巡視檢查不能走過(guò)場(chǎng),檢修作業(yè)要仔細(xì)認(rèn)真,只有嚴(yán)格把關(guān),才能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題,把隱患消除在萌芽狀態(tài)。
2DCS保護(hù)邏輯的進(jìn)一步優(yōu)化
DCS系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多個(gè)階段的發(fā)展,在各方面已日趨完善,但保護(hù)邏輯的嚴(yán)密性在細(xì)節(jié)方面還有很多值得改進(jìn)的地方,在實(shí)際運(yùn)用中通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)能進(jìn)一步減少保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)。
針對(duì)本廠多次因保護(hù)誤動(dòng)而造成機(jī)組非停,對(duì)相關(guān)邏輯進(jìn)行了優(yōu)化。如上面提到的"2·25"事件,因#1高壓調(diào)門(CV1）關(guān)閉信號(hào)誤發(fā),最終造成機(jī)組停機(jī),東汽原設(shè)計(jì)高調(diào)門關(guān)閉為"四取三"邏輯,雖然已考慮了單個(gè)調(diào)門信號(hào)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn),但實(shí)際運(yùn)行中未考慮到汽機(jī)切換到順序閥后,在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)兩個(gè)調(diào)門關(guān)閉的工況,此時(shí)保護(hù)邏輯實(shí)際已由"四取三"變成了"二取一",如此保護(hù)的可靠性就大大降低。通過(guò)與主機(jī)廠溝通,對(duì)該邏輯進(jìn)行了以下優(yōu)化:
(1）"高調(diào)門關(guān)閉"邏輯中,增加調(diào)門(CV1、CV2、CV3、CV4、ICV1、ICV2）模擬量信號(hào)判斷,即當(dāng)每個(gè)調(diào)門關(guān)行程開關(guān)發(fā)出且模擬量開度<5%才作為該閥關(guān)閉信號(hào)。
(2）將高調(diào)門關(guān)閉邏輯由"四取三"改為"四取四",如圖3所示。
(3）"高調(diào)門關(guān)閉"邏輯中,增加蒸汽流量判據(jù)(由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力"三取二"邏輯算出）條件,即當(dāng)蒸汽流量<300t/h時(shí),才觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作,如圖4所示。
如此優(yōu)化后既保證了熱工保護(hù)的正確動(dòng)作,同時(shí)又大大降低了設(shè)備誤動(dòng)的可能性。
同樣,本廠#2機(jī)組2020年因DCS接收到電氣功率異常(外部干擾造成）輸出信號(hào),負(fù)荷在1S內(nèi)由56MW突變至660MW,觸發(fā)機(jī)組"孤島運(yùn)行"邏輯,#2機(jī)組主汽閥入口溫度過(guò)低保護(hù)動(dòng)作(該保護(hù)邏輯是:主汽閥入口溫度過(guò)低信號(hào)在機(jī)組有功300MW時(shí)自動(dòng)投入）,最終機(jī)組跳閘解列。為避免該保護(hù)再次誤動(dòng)作,在DCS邏輯中將主汽閥入口溫度過(guò)低增加了調(diào)節(jié)級(jí)壓力、流量閉鎖,從而防止在低負(fù)荷時(shí)發(fā)電機(jī)功率發(fā)生異常波動(dòng)而引起機(jī)組跳閘。
邏輯優(yōu)化工作要持之以恒,進(jìn)一步梳理單點(diǎn)保護(hù)(包括隨著工況可能變成單點(diǎn)保護(hù)的情況）,梳理排查涉及機(jī)組保護(hù)的熱工設(shè)備行程開關(guān)及位置反饋的保護(hù)邏輯,對(duì)可能存在誤動(dòng)誤報(bào)的邏輯逐條分析,從取源、回路、測(cè)點(diǎn)布置、卡件分布、邏輯關(guān)系、輸出等方面逐一進(jìn)行梳理,優(yōu)化保護(hù)回路邏輯系統(tǒng),如此才能提高保護(hù)的可靠性。尤其是針對(duì)本廠#2機(jī)組超低排放改造,新增邏輯難免存在瑕疵,在熟悉工況后,有必要結(jié)合實(shí)際有針對(duì)性地開展相關(guān)熱工保護(hù)排查工作,對(duì)各重要輔機(jī)保護(hù)、聯(lián)鎖控制等分階段、分區(qū)域逐步開展排查,切實(shí)做好后期邏輯優(yōu)化工作,提高保護(hù)的可靠性。
3加強(qiáng)設(shè)備治理,避免保護(hù)誤動(dòng)
3.1認(rèn)真檢查和巡視
熱工保護(hù)裝置及相關(guān)的測(cè)量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等大量采用集成電路器件,對(duì)環(huán)境溫度、濕度、粉塵、振動(dòng)等環(huán)境因素比較敏感。在DCS、PLC等裝置集中布置的電子設(shè)備間、工程師站等場(chǎng)所,應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注空調(diào)設(shè)備配置及運(yùn)行情況:現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備重點(diǎn)關(guān)注防水、防高溫、防凍等措施:電纜夾層重點(diǎn)關(guān)注防火、防鼠措施。認(rèn)真檢查巡視,仔細(xì)查看執(zhí)行器各連接件有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象,了解設(shè)備當(dāng)前狀況,著重檢查線路、盤柜是否有積水、積灰、滲油或出現(xiàn)電纜外露情況,做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)消除。
3.2設(shè)備檢修到邊到角
機(jī)組停機(jī)設(shè)備檢修期間嚴(yán)格按照工序卡、文件包要求做好每一步,做到應(yīng)修必修、應(yīng)檢必檢。明確責(zé)任,杜絕僥幸心理,拒絕偷工減料、減少步序,保證設(shè)備檢修完后能處于完好狀態(tài)。重要設(shè)備應(yīng)安排清掃熱工裝置積灰,清灰時(shí)要防止靜電損傷設(shè)備,防止人為損壞設(shè)備,按要求緊固儀器控制設(shè)備的通信電纜、接線端子,定期吹掃涉及保護(hù)調(diào)節(jié)的一、二次風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)量取樣管路等,確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。按《二十五項(xiàng)反措》規(guī)定完成鍋爐、汽機(jī)的相關(guān)重要聯(lián)鎖保護(hù)試驗(yàn)和閥門傳動(dòng)試驗(yàn),確保各設(shè)備正常工作。3.3加強(qiáng)培訓(xùn),提高技能水平
電廠熱控專業(yè)設(shè)備多而雜,管轄設(shè)備多樣化,這就要求熱工人員能全面熟悉所轄設(shè)備的檢修維護(hù)工作,針對(duì)員工技能水平薄弱面和影響機(jī)組安全運(yùn)行的重大設(shè)備缺陷方面,要制訂專項(xiàng)培訓(xùn)方案,并確保培訓(xùn)落到實(shí)處。定期開展培訓(xùn)教育工作,促使每一個(gè)工作人員的安全意識(shí)和責(zé)任感得到增強(qiáng),技術(shù)水平與業(yè)務(wù)能力得到提升。打好基礎(chǔ),練好基本功,才能對(duì)電廠熱控保護(hù)系統(tǒng)有全面認(rèn)識(shí),才能不斷查缺補(bǔ)漏,優(yōu)化保護(hù)邏輯,并將設(shè)備檢修治理做到位。
4結(jié)語(yǔ)
總而言之,隨著技術(shù)的發(fā)展,熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性變得日益重要。雖然無(wú)論多么先進(jìn)的設(shè)備都不可能做到絕對(duì)可靠,但優(yōu)化、完善熱工保護(hù)邏輯,提高檢修維護(hù)技術(shù)水平和員工職業(yè)素養(yǎng),加強(qiáng)設(shè)備日常巡視管理,仍然可以極大地提高熱工保護(hù)的可靠性,從源頭上減少火電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)或拒動(dòng)的可能性,這對(duì)火電機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常重要的意義。
