火电机组热控保护综合优化与实施

火电机组热控保护综合优化与实施

刘之欣

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001）

摘要：热控保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，其功能是当机组设备运行过程中参数超出正常可控范围时，自动紧急联动相关的设备及时采取相应的措施加以保护。本文主要介绍了热控保护有关的基本概念，从人和物两方面分析了影响热控保护系统的相关因素，对不合理的内容提出相应的改进办法和途径，并对热控保护系统综合优化与实施进行了探讨。

关键词：热控保护系统；优化；实施

1热控保护系统的基本概念

热控保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，其功能是当机组设备运行过程中参数超出正常可控范围时，启动紧急联动相关的设备，及时采取相应的措施加以保护，它对于提高整个机组以及主辅设备的安全可靠起着极其重要的作用。随着机组容量的增大而越来越多热控保护装置的重要性日渐凸显，发生机组或设备误动或拒动的几率也越来越大。

2影响热控保护系统的相关因素

海因里希的工业安全理论认为：人的不安全行为、物的不安全状态是事故的直接原因，企业事故预防工作的中心就是消除人的不安全行为和物的不安全状态。因此热控保护系统的可靠性也可以按此理论分解为人员因素（电厂员工操作的正确性）和设备因素（热控保护系统设备的稳定性、完整性、冗余度设计合理性）。

2.1人员因素

火电厂热控保护工作对象是既复杂又缜密的系统，人员因素的作用尤为重要，但人员工作过程中有很多不确定性，与人员的精神状态、技术素养和安全意识等相关，可以通过以下几种措施对人员进行优化与实施：（1）定期组织专业技能培训，通过培训改善员工的知识结构，提高人员的技术素养和对设备的认知水平。结合工作中容易犯错误的环节与工作人员易麻痹的思想，做特别的强化性训练，使他们最终可以达到处理事情时临危不乱，综合提升他们的管理技术和水平；（2）制定和完善DCS系统相关操作和管理的措施、制度，规范员工的作业行为，从制度上避免人为因素的影响。

2.2设备因素

可以通过产品升级、技术改进和优化设计等手段使系统更加完善，从而降低设备因素。借鉴当前热控保护系统运行过程中出现过的案例以及整改后运行经验，加强热工设备维护和技术管理，打造出实用、安全和可靠的热控保护系统。我们从以下几个方面来探讨增强热控保护系统的优化与实施。

2.2.1一次元件（信号）的优化与实施

选择合适的一次元件或合适的信号可以有效减少热控保护的误动和拒动，为此需要每个测量信号从现场到控制系统各引用点之间的每个环节安全、可靠，举几个例子说明：

（1）在振动较大，粉尘较多的环境下检测设备的机械位置，如果选择一体化封装渐进式开关会很大程度上提高检测的准确性和稳定性；

（2）容易出现引压管堵的风烟系统测点，安装防堵取样装置；

（3）选择电气开关的接点信号和电流信号判断后相“与”作为判断泵或风机的运行状态会很大程度上避免信号的误判；

（4）控制电缆与动力电缆分开敷设，并远离热源或有良好的隔热措施；

（5）冗余测点的取样管要独立设置；

（6）用于保护的信号尽量避免使用通讯点，应采用硬接线方式；

（7）运行中关注测点的变化，及时发现和提前预测测点的非正常隐患；

（8）对容易引入噪声的测量信号进行滤波处理；

（9）定期对现场一次元件进行检查、端子复紧和校验。

在上世纪90年代初，压力控制器在电厂处于试用、推广阶段，目前压力控制器广泛应用于各大主要保护控制系统中，包括炉膛负压、安全油压等保护。但随着压力变送器精度和稳定性的提高以及价格逐渐趋于合理，因此电厂开始尝试用压力变送器取代压力控制器。

一般情况下电厂主机的轴瓦温度保护和辅机轴承温度保护测点均选择热电阻，而热电阻在接线松动或断路情况下，阻值瞬时增加，系统输出同步增加，导致保护误动。常见优化与实施方法是设置成冗余点，或将保护降为报警显示，或利用信号变化率来判断是否接线松动或断路；另一种优化与实施方法是用热电偶取代热电阻，在接线松动或断路情况下，虽然显示会严重偏低，但不会引起保护误动。特别适合不便于安装冗余测点的工艺设备。

2.2.2热工电源

热工电源在热控系统中的地位非常重要，因为热工电源的故障对系统影响范围最广、后果最严重，会导致控制失灵、机组跳闸，甚至会因为电源问题致设备拒动而造成主、重要设备损坏的事故。正因为热工电源的重要性，在优化与实施过程中应考虑以下几种情况：

（1）DCS系统电源应采用2路来源不同的可靠电源，通过电源切换装置提供可靠的冗余电源，切换装置应满足电源切换时不会引起设备初始化。

（2）按照电源负荷的重要性分类，避免重要性等级不同的负荷分

配在一起。

（3）分路电源配置合理的过流保护装置，防止电源越级跳闸。

（4）检修定期做切换试验的同时，必须检查并记录所有电源单独带负荷时的电压。通过记录数据的比较分析，可以先期发现电源模块的故障，将电源模块的故障控制在萌芽阶段。

2.2.3现场总线

现场总线技术和现场总线设备适用范围从外围辅助系统向主辅机系统扩散，甚至在主机系统中也开始大量应用，在优化与实施过程需注意以下几点：

（1）现场总线设备按工艺系统功能区划分，保持区域自治的原则，使控制器间的通信量最小，以减少主控网的通信负荷；

（2）凡涉及保护和重要联锁的4－20mA信号采用具有HAＲT协议的常规I/0模件；

（3）相对集中的主/辅机的温度测点，采用远程I/O、智能前端或带有PA总线接口的温度测量智能装置；

（4）系统中检测同一工艺参数的2个或3个测点，应分别接入不同的现场总线分支；

（5）现场总线就地柜的环境要有保障，主要是温度和灰尘要在受控范围内；

（6）根据现场总线使用的范围及设计原则，设计了现场总线网络拓扑结构，画出网络拓扑图。从拓扑画面可以直观地了解现场总线网段的划分、各网段的连接方式及网段所联接的设备。运行人员可以通过拓扑画面查看设备的运行状况，也方便维护人员维护现场总线设备。

2.3保护逻辑

保护系统逻辑是保护系统的核心内容之一，保护逻辑的合理性和完整性直接关系保护系统的可靠性。当现场测量系统不能保证动作正确性时可以通过优化保护逻辑达到同等效果。保护逻辑优化与实施过程需考虑以下几个方面因素：

（1）各设备制造厂提供的设计书；

（2）各种相关国家标准和行业标准的规定；

（3）工艺流程和工艺系统的要求；

（4）保护信号容错设计：冗余配置的信号通过不同的I/O模件引入；防止信号干扰的延时动作逻辑要满足工艺设备要求；增加信号品质判断；单点信号引入其相关性信号判别等。

3结束语

火电厂热控保护系统优化与实施是热控专业永恒的话题，对其改进和优化工作是非常琐碎，看似微不足道，但对提高机组运行的可靠性却至关重要。我们可以从避免机组事故、设备损坏、误操作的角度出发，研究热控保护系统的可靠性，通过不断总结，形成一整套可借鉴的典型优化方案，并推广应用，以指导新建火电厂热工热控保护系统优化与实施，使得热控保护系统将更加完善、可靠。

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