电厂热控保护装置的故障分析与保护

姚文生 边泽楠 高越峰 郭晓敏 付荣

【摘要】本文作者首先阐述了加强电厂热工自动化控制系统保护的重要意义，其次分析了热控装置故障的成因及亟待解决的问题，最后就如何应对热控保护故障提出了一些措施和建议。

【关键词】电厂；热控保护装置；故障与保护

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：

引言

热控保护装置的作用是在设备发生某些可能引发严重后果的故障时及时采取相应的措施或加以保护，从而软化故障，停机检修，避免发生重大的设备损坏和人员伤亡事故。电厂热控保护装置是保证机组安全稳定运行的重要设备。随着机组容量的增大和自动化控制水平的提高，对保护系统提出了更高的要求。加强对电厂热控保护装置的故障分析和保护，提高保护装置的可靠性是热控检修人员、技术管理人员的责任。

1加强电厂热工自动化控制系统保护的重要意义

随着DCS控制系统的成熟发展，热工自动化程度越来越高，但热工保护误动和拒动的情况还时有发生。如何防止DCS系统失灵和热工保护误动、拒动成为火力发电厂日益关注的焦点。由于热控设备覆盖着热力系统和热力设备的所有参数，各系统相互联系，相互制约，任何一个环节的故障都有可能通过热工保护系统发出跳机停炉信号，从而造成不必要的经济损失。因此，如何提高保护系统的可靠性是一项十分重要而又迫切的工作。在主辅设备正常运行时，保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，称为保护误动，并因此造成不必要的经济损失；在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作，称为保护拒动，同样会造成重大事故和不可避免的经济损失。

2 热控装置故障的成因及亟待解决的问题

因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要原因是信号处理卡、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。热控元件故障是因热工元件故障(包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件等)误发信号而造成的主机、辅机保护误动、拒动占的比例也比较大。有些电厂因热工元件故障引起热工保护误动、拒动甚至占到了一半。主要原因是元件老化和质量不可靠．单元件工作，无冗余设置和识别。

电缆接线断路、断路、虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏、接线柱进水、空气潮湿腐蚀等。设备电源故障是因为随着热控系统自动化程度的提高。热工保护中加入了DCS系统一些过程控制站电源故障停机保护。因热控设备电源故障引起的热工保护误动、拒动的次数也有上升的趋势。主要原因是热控设备电源接插件接触不良、电源系统设计不可靠。

3 应对热控保护故障应采取的主要措施

3.1 要采取更加科学的技术性操作

加强技术培训，提高热控人员的技术水平和故障处理能力至关重要。其中过程控制站的电源和CPU冗余设计已普遍，对一些保护执行设备（如跳闸电磁阀）的动作电源也应该监控起来。对一些重要热工信号也应进行冗余设置，并且对来自同一取样的测点信号进行有效的监控和判断，重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散危险，提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样，以提高其可靠性，并方便故障处理。一个取样，多点并列的方法有待考虑改进。尽量采用技术成熟、可靠的热控元件。在合理投资的情况下，一定要选用品质、运行业绩较好的就地热控设备，保护逻辑组态进行优化。优化保护逻辑组态，对提高保护系统的可靠性、安全性，降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。

3.2 管理、制度、环境要更加规范化

工作人员对设计、施工、调试、检修质量要严格把关。严格执行定期维护制度。做好机组的大、小修设备检修管理，及时发现设备隐患，使设备处于良好的工作状态；做好日常维护和试验；停机时，对保护系统检修彻底检修、检查，并进行严格的保护试验；提高和改善热控就地设备的工作环境条件。就地设备工作环境普遍十分恶劣，提高和改善就地设备的工作环境条件，对提高整个系统的可靠性有着十分重要的作用。必须严格控制电子间的环境条件，要明确认识温度、湿度、灰尘及振动对热控电子设备有很大的影响。严格控制电子间的环境条件，可以延长热控设备的使用寿命，并且可以提高系统工作的可靠性。这一点，一定要引起我们足够的重视，一定要提高DCS硬件质量和软件的自我诊断能力，努力提高DCS系统软、硬件的质量和自诊断能力，对提前预防、软化故障有着十分重要的作用。

3.3 提高热控系统接地可靠性和抗干扰能力的技术措施

电厂的热控系统工作环境存在大量复杂的干扰，其结果轻则影响测量的准确性和系统工作的稳定性，严重时将引起设备故障或控制系统误发信号造成机组跳闸，因此热控系统最重要的问题之一就是如何有效地抑制干扰，提高所采集信号的可靠性。接地是抑制干扰、提高DCS可靠性的有效办法之一。

3.4 加强热控控制逻辑优化

当用作连锁保护的测量信号本身不可靠时，系统的误动概率会大大增加。而热控保护连锁系统中的触发信号采用了不少单点测量信号，由于这些设备和系统运行在一个强电磁场环境，来自系统内部的异常和外部环境产生的干扰(接线松动、电导耦合、电磁辐射等)，都可能引发单点信号保护回路的误动。如温度测量和振动信号受外界因素干扰。变送器故障，位置开关接触不良或某个挡板卡涩不到位，一些压力开关稳定性差等。统计数据表明，热控单点信号保护回路的异动，很多情况是外部因素诱导下的瞬间误发信号引起，为防止单个部件或设备故障和控制逻辑不完善而造成机组眺闸，在新机组逻辑设计或运行机组检修时，应采用容错逻辑设计方法，对运行中易出现故障的设备、部件和元件，从控制逻辑上进行优化和完善，通过预先设置的逻辑容错措施来降低或避免控制逻辑的误动作，运行机组应对热控保护连锁信号取样点的可靠性进行论证确认，对控制系统的硬件、逻辑条件、定值进行可靠性梳理和评估分析，对机组设备安全运行有严重影响的热控保护逻辑从提高可靠性角度进行优化，为某个位置开关接触不良或某个挡板卡涩而造成机组跳闸。

3.5 加强对保护装置的检修管理工作

做好新装保护装置的设计、施工、试验各阶段的管理工作，确保保护功能设计合法严密、检修精细严谨、试验全面真实；保护功能设计要严格按规程标准执行，安装施工要严格执行检修工艺纪律和安全技术措施，做好关键部位及重要技术数据的监督管理工作，把问题考虑细、把工作落实好。加强日常检查维护，提高设备的检修质量。故障是设备所处的一种意外状态，在该状态下设备性能明显低于其正常水平，难以完成预定的功能，如果设备继续处于这种状态不能得到及时处理，有可能转变成事故而造成损失。所以我们要加强日常检查维护工作，发现问题及时处理，将事故消灭在萌芽状态，而完善的维修措施和高质量的维修水平可以使设备寿命得到延长，健康水平得到提高。这一点一定要引起我们足够的重视。一定要提高DCS硬件质量和软件的自我诊断能力。努力提高DCS系统软、硬件的质量和自诊断能力．对提前预防、软化故障有着十分重要的作用。

结束语

随着我国电力事业和高新技术的快速发展，发电设备日趋高度自动化和智能化，系统的安全性、可靠性变得日益重要。热控调试在发电机组调试过程中的作用并不显眼，但热控系统却关系着机组的安全运行、自动化水平及经济、稳定运行，热控仪表多种多样，控制方式繁杂，与热力系统的关系错综复杂，这就要求热控专业与其他专业紧密结合、通力协作，杜绝和预防各种事故的发生。

参考文献

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