王乐柱 勾存才 信延龙

（华能沾化热电有限公司，山东 滨州256800）

0 引言

火力发电厂中随着机组容量的不断增大，机组控制高度自动化与智能化，提高热工保护的安全性、可靠性变得日益重要，无论发生保护拒动还是保护误动，都会给企业带来不可控的损失。本文根据火力发电厂实际情况，对提高热工保护的可靠性进行了分析，并提出了改进方案和措施。

1 保护设备取源部件

参与保护的一次设备如压力开关、行程开关、压力变送器，随着电子设备的飞速发展，其质量可靠性是很高的，不安全因素主要集中在保护设备的取源部分。

（1）炉膛压力保护取样装置的改进。

炉膛压力保护是锅炉最重要的保护之一，取样装置的堵塞引起炉膛压力保护拒动是火力发电厂中经常发生的。取样装置根部经常结焦，疏通结焦需要用铁棍剔除，甚至需要将取样装置割下，动用冲击钻。由于锅炉烟气中含有酸性气体（如二氧化硫、三氧化硫和氮氧化物）和水蒸气，在取样装置开孔处，烟气遇冷温度骤降，烟气中的酸性气体会达到露点，与烟气中的水蒸气、烟尘混合结焦，结焦体缓慢增大，将堵塞取样装置。采取增加保温的措施，对取样装置进行保温，保温后提高取样口处的温度，并采用防堵型取样装置。实践证明，该措施有效避免了取样装置易堵塞的问题，不但提高了炉膛压力保护的可靠性，还大大减轻了维护工作量。改进方式如图1所示。

图1 取样装置改进图

炉膛压力开关一般选用大膜盒样式的压力开关，现场安装应为膜盒垂直安装，为保证保护定值的准确性，在标准室校验时亦应使膜盒垂直放置，不然会带来较大的误差。

（2）在反措和设计规定中，重要保护要求采用三取二或四取二的冗余方式，如汽轮机真空低、润滑油压低等，在实际实现中往往只是做到了测量设备、开关量（或模拟量）信号、DCS通道、逻辑组态的三取二保护，仪表测量管路仍然在一个取样母管上，一旦母管上的一点发生泄漏，往往会造成保护的误动。应采取取样管单独敷设的措施，避免保护误动。

（3）测量压力、流量、液位等参数时需要用仪表管路将被测量介质传送到变送器、开关等一次元件上。机械振动会造成保护设备使用的仪表管路磨损，长时间磨损最后将导致管路泄漏，容易使保护误动。防范措施：紧固仪表管路的固定卡子；管路与其他金属接触时，应使用胶皮隔开；定期检查仪表管路的磨损情况，做好记录，发现有磨损及时处理，保证管路完好。

（4）仪表管路的伴热改进。

据统计，每年冬季由于热工引发的机组非计划停运中有20%是由于仪表管路上冻，造成保护误动，其中最最重要的是汽包水位保护。目前汽包水位保护大部分火电厂采用水位变送器三取二的方式，其冬季的防冻大多采用电伴热方式或电、汽伴热均有的方式。采用电伴热缺点：1）电源易跳闸；2）伴热电缆易被烫损，老化快；3）每次大小修都要打开保温检查，浪费人力物力；4）伴热电缆贴近正压侧或负压侧会造成仪表管路温差，使汽包水位信号产生误差。采用电伴热可靠性相对较低，改进措施是将仪表管路及保温箱均采用汽伴热方式，仪表管路部分利用角铁焊制成框架，框架外敷设保温，伴热管在框架内形成“温室”，伴热管在保温箱内穿过，通过增减保温箱内部伴热管的保温来调节保温箱内部温度，从而保证汽包水位仪表管路的受热均匀性。

2 保护信号的处理

（1）温度高保护。

一般重要辅机均有轴承温度高联锁跳闸等温度保护，温度测定单纯依靠品质判断是不完善的，需增加温升速率过大切除保护的功能。温升速率如何判断，DCS系统中一般没有现成的功能块，通过多次试验总结，逻辑如图2所示。

图2 温升速率判断逻辑

（2）汽轮机轴承振动保护。

汽轮机轴振保护设计一般采用单点达到跳机值保护动作，实现机组自动打闸停机。有时清扫卫生时碰触到轴振传感器的接线，也会引起信号跳变，造成轴振保护误动。为提高轴振保护的可靠性，采用一方向轴振跳闸与同轴承另一方向轴振报警，二取二。目前汽轮机安全检测系统主流产品为本特利3500和MM6000。

本特利3500组态的具体方法如图3所示。

图3 本特利3500组态的具体方法

MM6000保护逻辑的改进需要通过继电器搭接实现，本方案按5个轴、10个轴振测点设计。将轴振卡原跳机、报警信号线拆除，公用线保留，引出20根信号线，在原继电器回路引出1根24V线和1根com线。加装20个继电器，对20个信号进行扩展，继电器上侧为继电器线圈电源接线、信号线，下侧是逻辑回路接线，红色线为报警回路，其他为跳机回路接线，如图4所示。

图4 继电器回路接线

（3）参与主要保护的开关量信号，如三取二信号，其中一个测点误发时往往不易被发觉，这就给发生保护误动埋下了隐患。改进措施是在DCS画面增加重要保护信号一览表，并对测点增加报警，便于及早发现、消除隐患。

（4）汽轮机超速保护等一些参与保护的模拟量测点在单元设备中实现，实时值在设计时没有接入DCS进行显示，当单元设备发生故障时，该设备就退出了保护。改进措施是将测点从单元设备中引出至DCS画面进行显示，便于及时发现设备故障。

（5）保护投切状态显示。

主机保护大多在控制系统内实现，不允许在系统画面内设置投切按钮，保护的投切通过强制组态模块来实现，保护投入与否需要逐条查阅组态来检查，容易由于疏忽大意造成保护漏投现象，在控制系统增加保护投停状态一栏，可以很直观地查阅保护投停状态，如图5所示。

图5 保护投停状态显示画面

（6）ETS系统输出开关量信号避免采用“长信号”，除跳机电磁阀（AST）等特殊情况外，电磁阀等开关型电气驱动设备尽力避免长期带电运行。

3 电源系统

热工电源系统一旦发生问题，会严重影响到热工设备的正常运行，甚至引起保护的误动，造成机组非计划停运。

热工保护设备电源供给一般为交流220V系统及直流24V系统。交流220V主电源采用UPS电源，备用电源采用厂用电电源。直流24V系统采用两路直流电源并联方式运行，可靠性都有了很好的保证。下面对如何进一步改进电源系统提出几点建议。

3.1 交流220V电源系统

控制系统中交流220V系统一般供给直流24V电源模块、网络路由器、人机接口站、机柜照明及风扇。两路直流电源模块由UPS电源和厂用电电源分别供给即可，无需切换。机柜照明及风扇容易引起短路或接地，建议单独剥离出来，从其他热工电源柜敷设线路单独接取。网络路由器、人机接口站需要两路电源的切换输出，为提高可靠性，改进方案如下：两路电源装置同时工作，各带50%负荷，当其中一路电源装置损坏时，另一路电源装置自动带全部负荷，这种供电方式比较可靠，具有较强的保护功能，有效避免了电源切换造成的扰动。

具体案例：A、B两套电源切换装置，A电源切换装置主电源为UPS电源，副电源为厂用电电源；B电源切换装置主电源为厂用电电源，副电源为UPS电源。A电源切换装置给A网路由器、1／3／5／7操作员站、工程师站供电，B电源切换装置给B网路由器、2／4／6／8操作员站、历史数据站供电，并试验电源切换装置切换时不影响设备正常运行，如图6所示。

图6 电源切换装置

3.2 直流24V电源系统

目前控制系统过程控制单元、I／O卡件一般采用24V直流电源。直流电源一般分配方式如图7所示。该方式的缺点是当端子排中间一接线松动时，该点以下会失电。

图7 直流电源一般分配方式

改进方式如图8所示。该方式使电源回路形成了环路，任何一点断线，均不影响系统供电。

图8 直流电源改进分配方式

3.3 电源系统公用线的处理

交流220V电源零线或直流24V电源com线一般作为公用线，在端子排跨接，一般做法只在端子排首个端子排接一根公用来线，这样一旦中间任一端子松动会造成该点以下信号拒动。改进方法是端子排首尾各接一根公用来线，如图9所示。

图9 电源系统公用线改进接法

4 结语

提高机组保护设备的可靠性，保证机组保护设备正确动作，防止保护误动、拒动是热控非常重要的一项工作，我们应采取“严、细、实”的工作作风，加强设备巡检、检测，及时发现设备存在的隐患，并及时预防、排除隐患，努力使热工保护动作正确率达到100%，以保证主、辅设备的安全可靠运行。