李鹏飞

（大唐甘谷发电厂，甘肃天水741000）

浅谈火电厂热工安全故障原因与处理

李鹏飞

（大唐甘谷发电厂，甘肃天水741000）

对热工保护误动和拒动的原因进行了分析和总结，并提出了防止热工保护误动和拒动应采取的措施和对策。这对提高DCS系统整体的可靠性、保证机组安全稳定运行具有一定的参考价值。

热工保护；误动；原因；故障

1 引言

热控保护系统是火力发电厂一个十分重要的不可缺少的组成部分，其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。它在主、辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时，能够及时采取相应措施软化故障，保护设备，使设备停机待修，从而避免发生重大设备损坏或人身伤亡事故。在主辅设备正常运行时，如果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，这会造成不必要的经济损失；在主辅设备发生故障时，保护系统因发生故障而不动作，称为保护拒动，这会造成事故不可避免地扩大。随着DCS控制系统的不断成熟和发展，系统热工自动化程度越来越高，凭借其巨大的优越性，机组的可靠性、安全性、经济性得到了很大提高。但是，由于设计选型、安装调试、检修维护、技术管理等各种复杂原因，使得热工自动化系统在设备质量的可靠性、逻辑控制的完善性及合理性、热工保护信号的取信方式及配置、热工保护联锁信号的定值及延时时间的设置、热工技术的管理及人员的技能等许多方面，都还存许多不尽人意之处，由此会引发热工保护系统不必要的误动时有发生。

2 热工故障类型及原因

根据电厂故障原因的分析和本人参加现场事故原因分析查找过程的体会，将热工自动化系统异常引起机组二类及以上故障的原因分为以下几种。

2.1 测量模件故障

测量模件“异常”引起机组跳闸的故障占比较高，但相对来讲其故障原因的分析查找和处理较容易。引起模件“异常”的原因有硬性故障和软性故障两种，硬性故障只能通过更换模件才能恢复系统正常运行，而软性故障通过复位或初始化有问题的模件，即可使系统恢复正常工作。比较典型的这类故障案例有四种：应分而未分模件的共用模件故障；冗余输入信号共用同一模件故障；未冗余配置的输入／输出信号模件故障；I／O模件损坏导致的其它I／O模件及其对应的主模件故障。

值得指出的是，若模件配置合理，上述有些故障可以避免。

2.2 主控制器故障

重要系统的主控制器冗余配置，可大大减少主控制器“异常”所引发的机组跳闸次数。主控制器“异常”多为软故障，通过复位或初始化能恢复其正常工作，但也有少数会引起机组跳闸，其多发生在双机切换不成功时，如某机组发生给水操作站运行DPU死机，备用DPU不能自启动，导致汽包水位失控，运行手动MFT；又如风烟系统I／O站运行DPU发生异常，自动向备份DPU切换不成功，引起在同一控制站内的空预器甲、乙挡板突然关闭等。

2.3 DAS 系统异常

DAS系统是构成自动保护系统的基础，但由于受到自身及其接地系统可靠性、现场磁场干扰及安装调试等质量的影响，DAS信号值可能会瞬间较大幅度地变化而导致保护系统误动，甚至导致机组误跳闸发生。比较典型的这类故障有：模拟量信号漂移；DCS故障诊断功能设置不全或未设置；DCS故障诊断功能设置错误等。

2.4 DCS 软件故障

软件原因引起的故障，多数发生在投运不久的新系统上，而在老系统上发生的概率相对较少。但此类故障一旦发生，查找真正原因比较困难，需对控制系统软件有较全面地了解和掌握，才能通过分析、试验来判断可能的故障原因，其通常都需厂家人员到现场一起进行。这类故障主要有：软件不成熟引起的系统故障；通信阻塞引发的故障；软件安装或操作不当引起的故障；总线通讯故障；软件组态错误引起的故障等。

2.5 电源系统故障

DCS的电源系统，通常采用1：1冗余方式供电（一路由机组的大UPS供电，另一路由电厂的保安电源供电），任何一路电源的故障不会影响到相应过程控制单元内模件及现场I／O模件的正常工作。在实际运行中，子系统及过程控制单元柜内电源系统出现故障的情况为数不少，主要有：电源模件故障；电源系统连接处接触不良故障；后备UPS功能失效故障；电源开关质量引起的故障等。

2.6 SOE 信号准确性

一旦机组发生MFT或跳机时，运行人员首先要根据SOE信号发生的先后顺序来进行设备故障的判断。因此，SOE记录信号的准确性对快速分析查找机组设备故障原因有着重要作用。这方面曾碰到过的问题主要有：SOE系统的信号分辨力无从了解；SOE报告内容凌乱；SOE报表上多个点的时间标志相同。

2.7 控制系统接线

控制系统接线松动、错接引起的机组故障案例较多，有时此类故障原因很难查明。此类故障直接影响机组的安全运行，故障原因主要为接线松动、接线错误、通讯或接插件接头松动等。

针对此类原因所引起的故障，在基建监督检查和机组检修中，已将手拉接线以确认是否可靠的方法列入了质量验收内容，减少了因接线原因所引起的机组误动。同时，电厂也制定了热工控设备通讯电缆随机检修紧固制度。

2.8 单点信号引发热工保护系统误动和停机

通过对近几年热工保护异常动作情况的分析，发现由单点信号故障导致机组跳闸的误动故障主要有以下几类：测温元件或测量系统故障；振动探头异常故障；位置开关故障；变送器故障；压力开关故障；检修维护不当故障等。

2.9 电缆

（1）冗余设备未分电缆测量与控制：某机组1＃EH油泵跳泵后，2＃EH油泵不能自启，油压低保护动作跳机，重启过程中因运行处理不当，导致轴瓦烧损停机。其起因是两台EH油泵共用一根DCS柜至油泵就地柜的控制电缆，且其短路接地，两台EH油泵的控制电源的熔丝熔断了。事故后两油泵采取分电缆控制加以改进。本例事故证实了“同用途设备分模件、分电缆、分电源控制”的重要性。

（2）电缆不符合环境要求时，会引起过热或绝缘损坏。

（3）电缆绝缘下降、接线不规范（松动、毛刺等）、信号线拆除后未及时恢复等也会引起热工系统异常。此外，随着机组运行时间的延长，电缆原先紧固的接头或接线可能会因气候、氧化等原因而发生松动，电缆的绝缘性能也可能因此而下降。

2.10 接地问题

电力、电子设备的接地是保障操作人员安全、消除外界各种干扰、保证设备正常运行的前提，但因接地故障而引起的热工系统异常情况也时有发生，例如：某电厂运行中突然发生在晚上到第二天早上9点之间，风机轴承参数显示有较大幅度波动；某机组DCS改造运行后不久，发现600个左右的热电偶信号中有大约200个信号白天会大幅跳跃，而到了晚上这些信号跳跃的幅度会小很多。

2.11 设备环境

有些DCS的模件对灰尘和静电比较敏感，如果模件上的积灰较多可能会造成该模件的部分通道不能正常工作，因此要做好电子室孔洞的封堵，以保持空气的清洁度。停机检修时，应及时进行模件的清扫，但应注意，有些机组的DCS模件在吹扫、清灰之后，往往会发生故障率升高的现象（有电厂曾发生过内部电容爆炸事件），其可能原因与拔插模件吹扫时的防静电措施不当、压缩空气的干燥度和吹扫后模件及插槽的清洁度不够等有关，因此，在模件工作时，应确保其防静电措施可靠，吹扫用压缩空气有过滤措施（最好采用氮气吹扫），吹扫后模件及插槽内清洁。

2.12 热工信号

机组的软报警点未分级或分级不完善、描述错误、报警值设置与设计或运行实际不符时，会导致操作画面上不断出现误报警信号，而使运行人员疲倦于真实报警信号，从而无法及时发觉异常设备。

应对软报警点组织专项核对清理，整理并修改数据库里软报警量程和上、下限值；通过数据库和在装软件的逻辑比较，矫正和修改错误描述，删除重复和没有必要的软报警点；对所有软报警重新进行分组、分级；用不同的颜色并开通操作员声音报警；使软报警在运行监控中发挥作用。

2.13 原因不明故障案例分析

有些软件故障，通过分析判断，故障原因有些已查明，有些至今仍不明，不排除外部电磁波干扰引起保护信号误动而跳闸的可能性。在确认非硬件引起故障的前提下，建议松开屏蔽电缆的屏蔽线与地间的连接，测量屏蔽线与地间的绝缘是否符合要求，检查回路信号端子间及与信号端子临近端子间的绝缘，是否有其它信号通过绝缘损坏的临近端子窜入而造成误动。

2.14 控制系统可靠性与其它专业的关系

需要指出的是热工保护系统误动作的次数与相关部门的配合、相关人员的事故处理能力密切相关，有些故障可转危为安，有些故障可导致机组停机。有关部门与热工人员良好配合，可减少或加速一些误动隐患的消除。要减少机组跳闸次数，除需要提高热工设备可靠性和自身因素外，还需要热工人员和机务人员协调配合及有效工作，才能达到对热工自动化设备的全方位管理。需要运行人员做好事故预判，完善相关事故操作指导，以提高监控管理能力和事故处理能力。

3 防止热工保护误动、拒动应采取的措施及对策

由于热控设备覆盖到热力系统和热力设备的所有参数，各系统相互联系又相互制约，任何环节的故障都有可能使热工保护系统发出跳机停炉信号，从而造成不必要的损失。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。

应尽可能地采用冗余设计。目前，过程控制站的电源和CPU冗余设计已十分普遍。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。对一些重要的热工信号也应该进行冗余设置，并且对来自同一取样的测点信号进行有效监控和判断，重要测点的测量通道应布置在不同的卡件里以分散危险，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进一步改进，比如本厂给水流量的三个测点中有两个来自同一个取样点，这会导致处理其中一个测点时会跳给水泵。总之，冗余设计对故障查找、软化和排除十分快捷和方便。

应尽量采用技术成熟、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。采用技术成熟、可靠的热控元件对提高DCS系统整体的可靠性有着十分重要的作用。随着热控自动化要求的不断提升，热控设备的投资也在不断增加，切不可为了节省投资而“因小失大”。在合理投资的情况下，一定要选用品质和运行业绩较好的就地热控设备，以提高DCS系统的整体可靠性及保护系统的可靠性和安全性。

［1］电厂自动化，2001，（1）.

［2］电厂自动化，2001，（2）.

Discussion on reason and treatment of thermal power faults in thermal power plant

LI Peng－fei

（Datang Gangu Power Plant，Tianshui 741000，China）

The mal－operation and the fault of the failure of the thermal power protection in thermal power plant are analyzed and summarized.The protective measures and countermeasures are presented to prevent the maloperation or refuse－operation happening，which can improve the overall reliability of the DCS system，and it also has a certain reference value for the safe and stable operation of the unit.

thermal power protection；mal－function；reason；fault

TM621

A

1005—7277（2016）05—0037—04

李鹏飞（1977－），男，毕业于重庆电力专科学校计算机应用专业，现为大唐甘谷发电厂设备部主任。

2016－08－01