刘鑫

【摘 要】本项目针对热工设备故障引起的主机和重要辅机设备误跳闸现象及热工人员日常投/切保护过程可能出现的误操作予以统计分析，优化控制逻辑及设备改造以提高热工保护动作可靠性为目的，达到提高运行机组的稳定可靠性，属科技创新型项目。

【关键词】热工设备故障；控制逻辑；可靠性

热工联锁保护是火电厂实现安全可靠运行非常重要的一环，联锁保护如果设计不够完善可靠，轻则引起主辅设备的误动作或拒动作，重则在异常工况下导致设备损坏或人员伤亡事故。但是由于种种原因、热工保护逻辑的完善性和合理性、热工保护信号的取样方式和配置，都存在不尽如人意的地方，引发热工保护系统误动的现象还是时有发生。为此，本人结合工作实际，结合自身及兄弟单位、相应科研院所的经验，通过热工保护逻辑完善及设备改造，减少人为因素和不合理保护设计造成的热工保护误动作几率，达到提高机组运行的稳定、可靠性。

1.1汽轮机遮断（ETS）优化

1.1.1针对汽轮机遮断保护系统（ETS）存在的单点主保护，通过增加节点信号并优化控制逻辑实现三取二，提高主保护动作的可靠性。

1.1.2 針对汽轮机遮断保护系统（ETS）启/停机过程经常投入/解除的保护及机组运行期间由于临时处理缺陷可能需要解除的保护，在触摸屏增加一页专用的保护投/切按钮，代替原来的拆/接线解除保护方式，防止热工检修人员误操作

1.2汽轮机监测仪表（TSI）系统优化

1.2.1针对汽轮机监测仪表（TSI）系统轴向位移单一卡件监测，通过增加3500/42M卡件实现分卡件监测，避免由于单一卡件故障引起的主机误跳闸。

1.2.2针对汽轮机监测仪表（TSI）系统振动大、轴向位移大、高压缸差胀大、低压缸差胀大等主保护单卡件单通道输出状况，通过增加继电器输出卡件，实现多卡件布置多通道输出，在汽轮机ETS系统实现三取二保护。

1.3小汽轮机遮断（小机ETS）优化

针对小机ETS系统跳闸回路跳闸电磁阀单一布置且常带电设计，当任一电磁阀故障失电均造成小机误跳闸，优化设计高压抗燃油及低压安全油跳闸回路，高压抗燃油回路设计4个20/AST电磁阀且串/并连接安装；低压安全油回路设计2个20/TT电磁阀且并联连接安装，可以防止由于任一单个电磁阀故障引起的小机误跳闸。

1.4 DCS系统保护界面优化

针对DCS系统重要辅机增加的众多保护，为减少热工人员通过DCS系统逻辑强制停止扫描解除保护过程出现人为的误操作，通过优化控制逻辑并增加保护投/切软按钮且当联锁保护条件触发时闭锁热工人员投入，防止设备误跳闸。

通过前期现场工作经验的总结，设计优化方案并进行论证，2018年逐步实施了小机ETS系统跳闸回路改造；汽轮机TSI系统重要参数分卡件布置，跳闸信号输出实现多卡件布置多通道输出；汽机ETS系统优化单点主保护实现三取二保护，触摸屏增加保护投/切按钮；DCS系统重要辅机设备优化跳闸逻辑，DCS画面增加联锁保护投/切软按钮切联锁保护跳闸条件闭锁热工人员保护投入；确保了主机及重要辅机设备的安全、可靠运行。

【应用推广情况】

经过2018年通过现场应用的不断总结，热工保护的持续完善及优化，热工保护设计更加合理，保护软投/切按钮更易于热工人员投/切保护且可以有效的降低人为误操作的几率。热工保护的完善及优化持续进行，对提高机组安全稳定运行意义重大，推广前景广阔。

【详细科学技术内容】

1、立项背景

汽轮机ETS系统外部跳闸主保护信号最初设计均为单点保护，由于电缆或其他原因信号传输过程极易出现保护误动或拒动，不符合主保护三取二设计的要求；汽轮机TSI系统轴向位移重要参数集一块卡件进行监测及其他保护设计均集一块继电器输出卡件输出，容易造成因为某一卡件故障引起汽轮机误跳闸；小机ETS系统跳闸回路设计均为单电磁阀常带电运行，电磁阀长期带电发热曾出现由于单电磁阀故障引起小机误跳闸，最初的设计也不满足保护设计的要求；#3、#4机组DCS系统重要辅机设备保护跳闸条件设计较多，正常运行期间由于设备消缺常需要临时解除保护，无论通过拆/接线还是逻辑强制均容易出现人为的误操作，通过增加保护投/切软按钮可以杜绝人为误操作的几率。基于以上原因，2018年，机组汽机侧保护不断通过热工保护完善、优化及设备改造，使保护设计更加合理，降低保护误发及人为误操作的几率。

2、详细科学技术内容

（一）汽轮机ETS系统主保护信号完善与优化

1.1 对大机ETS系统外部主保护单点信号进行优化，由原设计的单点保护动作优化设计为三取二动作保护，汽轮机主要优化保护如下：

汽轮机ETS系统单点主保护优化设计效果图

①汽轮机振动大跳闸保护信号，接收TSI系统3个开关量信号，ETS系统进行三取二逻辑判断；

②汽轮机轴向位移1保护跳闸信号，接收TSI系统3个开关量信号，ETS系统进行三取二逻辑判断；

③汽轮机轴向位移2保护跳闸信号，接收TSI系统3个开关量信号，ETS系统进行三取二逻辑判断；

④汽轮机高差大保护跳闸信号，接收TSI系统3个开关量信号，ETS系统进行三取二逻辑判断；

⑤汽轮机低差大保护跳闸信号，接收TSI系统3个开关量信号，ETS系统进行三取二逻辑判断；

⑥锅炉MFT跳闸保护信号，接收DCS系统3个开关量信号，ETS系统进行三取二逻辑判断；

逻辑优化过程，同一信号的3个开关输入信号必须分卡件布置，保护跳闸逻辑设计合理，跳闸回路采用双通道，有效的防止“拒动”和“误动”。

大机ETS系统跳闸逻辑进行相应的优化设计，ETS触摸屏增加相应的信号状态显示，达到实时直观的在线监测，易于热工人员的巡检并及时发现异常。

1.2大机ETS触摸屏增加保护投/切按钮

根据对检修及维护经验的总结，ETS系统增加凝汽器真空低、润滑油压低、EH油压低、轴承振动大、轴向位移大等保护跳闸信号投/切按钮，杜绝机组运行期间消缺过程解除保护拆/接线可能发生的人为误操作。

汽轮机ETS系统保护投/切按钮效果图

（二）汽轮机TSI系统参数监测及跳闸信号优化

2.1汽轮机轴向位移监测分卡件监测：汽轮机TSI系统框架一增加1块3500/42M卡件，将4个轴向位移信号实现分卡件监测。

2.2汽轮机TSI系统框架一和框架二分别增加2块3500/32M继电器输出卡，实现同一信号三路输出且分卡件布置。

汽轮机TSI系统轴向位移及继电器输出卡件优化设计后效果图

（三）小机ETS系统跳闸回路改造

小机ETS系统跳闸回路改造为双通道冗余配置，高压抗燃油跳闸电磁阀为带串并联的4个电磁阀（失电跳闸）、低压透平油跳闸电磁阀为并联的2个电磁阀（带电跳闸）；新增小机跳闸AST压力开关及ASP油压变送器，ASP油压实时显示（小机掛闸后显示约为一次安全油压的1/2），可根据ASP油压的变化判断高压抗燃油跳闸电磁阀故障发生可以避免因单个电磁阀故障引起小机跳闸异常情况的发生。

小机ETS系统跳闸回路改造跳闸电磁阀安装设计图

小机ETS系统跳闸回路改造跳闸电磁阀控制回路设计原理图

小机ETS系统跳闸回路改造现场竣工图

（四）DCS系统重要辅机设备联锁保护优化，增加联锁保护投/切软按钮

DCS系统根据热工人员维护经验进行总结，将启/停机过程及日常维护消缺过程经常涉及的联锁保护进行优化，增加联锁保护投/切软按钮且联锁保护跳闸条件触发闭锁热工人员投入，防止人为误操作。

关键技术：

通过小机ETS系统跳闸回路改造及热工保护完善和优化，提高大、小机ETS系统保护及TSI系统重要参数监测及跳闸信号输出可靠性；增加保护投/切软按钮杜绝热工人员人为误操作现象的发生。

创新点：

小机跳闸回路改造实现双通道冗余配置；增加汽轮机ETS系统主保护及DCS系统重要辅机设备联锁保护投/切软按钮|

实际运行效果：

2018年，完成小机ETS系统跳闸回路改造、汽轮机ETS系统保护完善及优化并在触摸屏增加主保护投/切按钮、汽轮机TSI系统重要参数分卡件监测及保护信号实现分卡件多通道输出；DCS系统及DEH系统重要辅机联锁保护增加投/切保护软按钮；经过近一年热工保护持续的完善及优化，热工保护动作更加安全可靠，在提高机组安全、稳定运行取得了重大突破！

【参考文献】

[1]陈博川，张建玲.火力发电厂热工控制技术【M】.长沙；湖南科学技术出版社，2001 .

[2]冷桂森，孝延军. 汽轮机热工控制系统故障分析与处理.吉林电力，2012（8）.

[3]江宁，电厂热工保护完善原则的探讨【J】.福建电力与电工，2004（4）.

[4]王胜利，李书森. 电厂热工保护误动及拒动原因浅析及对策【J】.节能，2008.