浅谈防止热工保护误动、拒动的技术对策_万博亚洲网
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浅谈防止热工保护误动、拒动的技术对策

  来源:万博亚洲网 
评论:  更新日期:2018年11月12日

  摘 要:随着DCS控制系统的成熟发展,热工自动化程度越来越高,凭借其巨大的优越性,使机组的可靠性、安全性、经济性运行得到了很大的提高。但热工保护误动和拒动的情况还有时发生。如何防止DCS系统失灵和热工保护误动、拒动成为电厂甚至大型旋转机械设备控制的日益关注的焦点。

  关键词:热工保护;误动;拒动;技术
  热控保护系统是火力发电厂不可缺少的组成部分,它对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。热工保护系统的功能是当机组主辅设备在运行过程中参数超出正常可控制的范围时,自动紧急联动相关的设备, 及时采取相应的措施加以保护,从而软化机组或设备故障,避免出现重大设备损坏或其他严重的后果。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;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。随着热工技术水平的进步和设备的质量的提高,控制理论的快速发展与不断完善,使得电厂热工控制系统的控制品质和自动化水平都得到了极大的改善与提高。但从近几年热工保护情况统计来看,由于热工保护误动引起机组跳闸,造成非计划停运的比例还是较大的。如何避免热工保护误动、拒动成为火力发电厂同益关注的问题。
  1 热工保护误动、拒动原因分类
  热工保护误动、拒动的原因大致可以概括为:DCS软、硬件故障;热控元件故障;中间环节和二次表故障;电缆接线短路、断路、虚接;热控设备电源故障;人为因素;设计、安装、调试存在缺陷。
  2 热工保护误动、拒动原因分析
  2.1 DCS软件、硬件故障。
  随着DCS控制系统的发展,为了确保机组的安全、可靠,热工保护里加人了一些重要过程控制系统(如:DEH、CCS、BMS等),两个控制器同时故障时停机保护,由此,因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要是控制器、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。
  2.2 热工一次元件故障
  热工一次元件作为热工保护的信号采集部分,其安全可靠运行对热工保护的可靠性至关重要,而因其故障(包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件、电磁阀等)误发信号而造成的主辅机保护误动、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。究其原因主要是元件老化和质量不可靠,该系统保护设计不合理,采用单点参与机组保护,从而增加了机组保护误动的风险。
  2.3 线缆接线断路、短路、虚接
  电缆接线断路、短路、虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏、热工一次元件接线端子处进水、端子接线处松动或空气潮湿腐蚀等引起。
  2.4 设备电源故障
  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。
  2.5 人为因素
  人为原因很多,大多数是由于热工人员走错间隔、看错端子排接线、错强制或漏强制信号、万用表使用不当等误操作等引起。人为因素引起保护拒动大多因热工人员在检修后忘记合仪表电源开关、检修后仪表二次门忘记开启等引起。还有一些是由于控制系统在设计、安装、调试存在质量缺陷,这样因热控设备系统设计、安装、调试存在质量缺陷导致机组热工保护误动或拒动的案例也在电厂中经常遇见。另外也有许多机组是由于逻辑设计不合理、保护系统配置不当、定值不准确、自动调节PID参数不合适等因素造成机组保护误动。
  3 防止热工保护误动、拒动应采取的措施
  由于热控设备覆盖着整个电力生产过程中的所有参数,电力生产过程中的各系统不仅相互联系,而且相互制约。因此,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。因此要提高热工保护的可靠性,减少热工保护误动或拒动现象的发生,首先必须在管理制度上采取有效措施。
  (1)热工保护的投退必须严格按照热工监督的管理规定,确保在运机组保护的投入率为100%,在任何情况下不随意解除保护,在机组启动前,严格执行热工联锁、保护的静态试验,确保保护的正常投入和可靠运行。
  (2)严格履行保护投退手续,加强保护投退记录和强制信号的登记记录。对保护回路定期组织检查,确保保护回路运行可靠。加强对参与保护设备的定期工作程序,通过定期工作来及时排查、发现治理热控设备存在的各种隐患和缺陷。
  (3)加强缺陷的处理。在热控设备的缺陷处理过程中,应严格按照小缺陷不过班、大缺陷不过天、重大缺陷连轴转的要求开展缺陷管理工作,通过强化消缺来不断提高机组安全运行的系数。
  (4)针对重要设备的检修制定标准化作业程序,通过制定该程序来规范操作,提高人员的规范意识和安全行为。
  (5)加强事故分析和培训,针对每一次热工保护动作组织进行彻底分析,系统地排查出问题的所在,并制定相应的反事故措施或相应的检修应急预案,从而消除导致保护误动的各种因素。
  对异常的分析要严格按照“四不放过”的原则,认真分析原因、落实责任,总结经验教训,并举一反三地制定各种防范措施,从根本上来提高热工保护系统的可靠性。
  4 防止热工保护误动、拒动的技术对策
  (1)在热控系统中,尽可能地采用冗余设计。过程控制站的电源和CPU冗余设计已成为普遍,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,同一参数的多个重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散由于某一卡件异常而发生危险,从而提高其可靠性。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。总之,冗余设计对故障查找、软化和排除十分快捷和方便。    (2)尽量采用技术成熟、可靠的热控元件。随着热控自动化程度的提高,对热控元件的可靠性要求也越来越高,所以,采用技术成熟、可靠的热控元件对提高DCS系统整体可靠性有着十分重要的作用。根据热控自动化的要求,热控设备的投资也在不断地增加,切不可为了节省投资而“因小失大”。在合理投资的情况下,一定要选用品质好、运行业绩佳的就地热控设备,以提高DCS系统的整体可靠性和保护系统的安全性。
  (3)对保护逻辑组态进行优化。在电厂中,温度高保护是主辅机设备保护的必不可少的一项重要保护。由于温度元件受产品质量、接线端子松动、现场环境等各种因素的影响,在运行一定周期后极其容易导致信号波动,从而引起保护误动现象的发生。针对此,可在温度保护中增加加速度限制(坏质量判断),具体措施为:对温度保护增加速率限制功能,当系统检测到温度以≥20℃/s的速率上升时,即闭锁该温度保护的动作,并且在DCS系统画面上报警,同时通知检修人员进行排查故障。这样通过优化保护逻辑组态,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。
  (4)提高DCS硬件质量和软件的自诊断能力。
  (5)对设计、施工、调试、检修质量严格把关。
  (6)严格控制电子间的环境条件。
  (7)提高和改善热控就地设备的工作环境条件。
  如:就地设备接线盒尽量密封防雨、防潮、防腐蚀;就地设备尽量远离热源、辐射、干扰;就地设备(如:变送器、过程开关等)尽量安装在仪表柜内,必要时对取样管和柜内采取防冻伴热等措施。
  (8)严格执行定期维护制度,对重要设备主动开展定期工作。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。
  5 结束语
  随着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。但是,无论多么先进的设备,绝对可靠是绝对办不到的。所以应通过对电厂热工保护控制系统出现的故障进行统计,并认真分析故障的产生原因,提出相应的解决方法,不断完善电厂的各项管理制度,提高操作人员的技能水平。只有这样才能有效的降低电厂热工控制系统的误动作次数与故障发生率,从而保证机组的安全性和经济性。

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