300 MW机组热工系统故障研究和优化

程声樱

摘 要：在机组运行过程中，热工保护系统中的单点信号源、共用模件、共用采样点等装置很容易出现通道阻塞、电压电源冗余、电磁干扰等故障，影响机组正常运行，给安全生产带来隐患。因此，需要对机组的热工保护系统进行故障诊断和优化。通过对大量案例进行分析，总结故障原因，做出合理的优化方案，可以减少热工系统故障，进而达到优化热工系统故障诊断机制和提高系统可靠性的目的。

关键词：300 MW机组；热工系统；故障诊断；故障优化

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）07-0026-02

1 机组热工系统典型故障研究和优化

1.1 共用采样点故障研究和优化

在机组热工系统设备的制造与设计之初，机组热工系统保护信号线的采样点往往处于共用状态，使该采样点成为机组热工系统正常运行时的故障易发处。例如，当2号机组超负荷运行时，相应的给水泵会中断工作，水泵汽轮机跳闸，初次诊断信号为“排气压力高”。通过查询以往故障记录变化曲线，可知有4个真空压力开关（这些真空压力开关都在相同取样点连接）均触发。但经检查发现，这4个真空低开关均处于正常工作状态，检查结果正常，并且开关接头、二次门和取样点管道也都无漏点。通过以上检查可以排除是压力开关和连接的问题，这就需要进一步的检查。最后发现在其中的压力开关共用的取样点部位一次门门芯遗落，导致排气压力开关出现误判，间接触发真空低开关跳闸执行保护动作。

通过上述故障诊断分析可以看出，对系统设备的共用采样点进行公测是非常有必要的。检修机组时，对类似的问题进行整改，改造所有使用一次门的共用采样点，把保护连锁测点改为单独取样，避免日后再发生此类事件。

1.2 电压电源冗余故障研究和优化

分布式控制系统电源DCS（Distributed Control System）通常采用1﹕1的冗余方式供电，另一端由电厂的保安电源供电，任何一端电源产生故障都不会影响控制单元内部模块和现场模块的正常工作。但在实际工作中，主系统与子系统之间控制单元内的电源系统仍然会出现电源模块故障、连接处接触不良、后备UPS电源失效等情况。例如：当实际公用系统服务电源突然断开，导致300 MW机组在工作时，灰、渣、水的控制系统在主控制室内失去监控和操作能力，辅助的网络系统也会随之瘫痪。经检查发现，系统几路电源电压偏差过大，冗余装置内部电阻过小，不能实现冗余。

了解故障产生的原因后，就要对系统电源进行改造，使冗余的电源电压恢复正常。另外，也可通过MFT继电器柜对电源两路进行耦合。正极电路使用二极管耦合，负极电路直接通过端子排连接，同时也进行耦合处理。通过多次对电源进行全面排查，发现存在诸如电源供电、电源冗余切换过长时间，电源冗余不完全等故障，根据以往的经验和对现有故障的分析，改造故障电源，提高供电系统的可靠性。

1.3 机组系统接地故障研究和优化

将300 MW机组热工系统和设备接地，是用来保障工作人员安全、消除外接干扰、保证系统设备正常工作的必要措施。根据控制系统的布置方式，对机组采用不同的接地方式。但是由于接地方式本身存在问题或其他原因，未能有效接地时，机组热工系统工作出现异常。例如：300 MW机组在前期投产时，系统中的部分机组电气设备的电缆屏蔽信号线是多点接地的，还有部分屏蔽线没有接地，这样机组会产生异常工作现象。经过整改，将机组热工系统与设备的控制信号电缆改造成单点接地，这样可以有效减少因两点或多点接地造成的差模干扰现象，进而屏蔽现场信号的干扰，提高300 MW机组热工系统的稳定性与准确性。

1.4 机组热工系统单电信号故障研究和优化

机组热工系统单点保护指由单个输入信号所触发的热工保护回路。热工单点保护系统会产生一些故障，其中信号故障将会导致机组跳闸。另外，单点信号会引发热工保护系统误动或停机，出现温度传感器件、温度测量元件故障，震动探头发生异常现象，位置开关故障，压力开关故障和检修维护不当等。

此组300 MW机组热工系统在工作初期，工作人员对其热工单点保护信号进行梳理，将报警后及时经工作人员操作、处理、保证安全这一系列措施改为报警信号。比如设置磨煤机前后轴承温度单点保护大于95 ℃时，磨煤机开关跳闸，将此信号改为报警信号。

针对保护连锁系统的模拟信号，设定合理的变化速率保护、延迟时间、缩小量程等故障诊断功能，并设定保护连锁信号的坏质量剔除功能和报警逻辑功能，降低因接线不牢、信号干扰、设备故障等引起的信号突变。

2 提高300 MW机组热工系统可靠性的措施

现阶段，300 MW机组热工系统仍然会发生误动、拒动的情况。结合以往发生的故障和所采取的措施，提出以下几种提高机组热工系统可靠性的方式：①对重要的辅助系统，要特别注意系统的单点保护、单点采样、单一电源等，避免出现问题。在开始设定技术协议时，就要提出相应的要求，并在技术协议中及时落实。②现场总线系统的电缆和系统设备的连接电缆很容易松动或断开。在这些地方，机组工作时容易产生故障，建议通过电动门分体进行安装，有效减少故障的出现。③避免使用单点保护。机组建设初期，在对机组进行逻辑设计和运行检修时，应及时采用容错逻辑方法，对容易出现故障的设备从控制逻辑上进行优化。④在控制系统内部，电源电压应该使用冗余匹配，UPS和DCS电源冗余切换时间小于5 ms。对于提供硬接线的回路电源继电器，切换时间不大于60 ms。利用声光报警及时控制室内电源故障。

3 结束语

机组热工系统故障研究和优化涉及机组调试、生产、维护、检修、改造等相关方面。在不断发现故障、总结故障、优化系统等过程中，做好相关设备的安全隐患排查工作，并及时进行整改，有效提高300 MW机组热工系统控制的可靠性。

参考文献

[1]王宝民.秦电300 MW汽轮机组热力系统优化研究[D].保定：华北电力大学，2011.

[2]朱北恒.火电厂热控系统的容错设计[J].浙江电力，2007，26（5）：1-5.

〔编辑：刘晓芳〕