火电厂仪表自动化安全性

◎陈晨

火电厂仪表自动化安全性

◎陈晨

火力发电厂作为发电系统的重要组成部分，已经实现了工艺设备和工艺生产流程的自动化。自动化设备的使用一定程度上减少了劳动强度，增加了工作效率，保障了人员和生产设备的安全。但是仪表自动化系统自身也存在一定的安全隐患，因此以下我们以煤粉锅炉火电厂为例对仪表自动化系统安全可靠性进行分析。

火电厂仪表自动化设施安全可靠性分析

仪表自动化设备的防雷和接地安全。仪表自动化系统雷电防护主要采用外部雷电防护和内部雷电防护措施进行综合防护。外部雷电防护措施，包括现场仪表防雷保护器﹑接闪器﹑引下线﹑接地装置及控制室屏蔽；内部雷电防护措施有信号线路的防护和供电线路的防护，包括电线电缆的屏蔽，机柜的屏蔽﹑等电位连接﹑合理布线﹑配备雷电电涌防护器（SPD）以及提高仪表系统的抗干扰度等。

仪表自动化系统接地分为室内和室外两部分。室内接地包括控制室的防雷接地﹑防静电接地﹑电气设备的保护接地﹑仪表系统工作接地﹑屏蔽接地﹑电涌防护接地等，应共用接地装置；室外接地包括现场仪表箱柜﹑仪表电缆槽﹑仪表保护管及36V以上的仪表外壳的保护接地。

仪表自动化设备的防爆安全。由于主厂房的设备处于容易爆炸的煤粉环境中，当粉尘浓度和温度达到一定值或有火花时，能引起爆炸及火灾，因此，锅炉﹑磨煤系统宜采用安全防爆型仪表和设备。

仪表自动化设备的防火安全。仪表自动化设备引起火灾的主要因素有电缆引起的火灾和断路器连接部分发热﹑闪弧﹑对地短路，引起的火灾等。

电缆遇外来火源﹑热源或电缆短路很容易引起电缆着火，引起电缆着火的主要原因如下：

通过协整检验发现，人民币汇率预期（DNDF）、境内外利差（DLC）与货物贸易跨境资金流出（DLOHW）存在至少两个协整关系，人民币汇率预期（DNDF）、境内外利差（DLC）与证券投资跨境资金流入（DIZQ）之间存在至少两个协整关系，而人民币汇率预期（DNDF）、境内外利差（DLC）与剩余八项跨境资金流动指标之间不存在协整关系。

电缆制造时存在缺陷或长期过负荷﹑过热运行等原因使电缆老化，绝缘强度降低，电缆击穿短路。

电缆敷设的曲率半径过小等原因可能使电缆绝缘损坏，而机械损伤﹑潮湿环境或酸﹑碱﹑盐等腐蚀性介质都有可能使电缆的绝缘强度降低，从而使电缆因绝缘被击穿而发生短路。

电缆的终端头和中间接头是电缆绝缘的薄弱环节，如果接头盒密封不良，水﹑潮气进入或灌注的绝缘剂不符合要求，内部留有气孔，均可使绝缘强度降低，导致绝缘击穿短路。

敷设在汽轮机油系统附近的电缆，在油系统着火后很有可能被引燃。

输煤或制粉设备周围的电缆上，常有煤粉沉积，可能因煤粉自燃而引起电缆着火。

焊接作业时有焊渣落到电缆上，引起电缆着火。

在挖掘施工中，疏于现场管理，野蛮施工等使电缆受到外界损坏，由于电缆绝缘损坏造成短路引燃电缆起火。

避免电缆引起的火灾采取的措施：合理布线；采用阻燃电缆；电缆桥架贯穿隔墙﹑楼板的孔洞处，均应实施阻火封堵；电缆桥架每隔100m需做防火封堵；仪表线路敷设应严格按爆炸性粉尘环境敷设。

仪表自动化设备电源的安全。机组或主厂房控制系统﹑汽轮机控制系统﹑机组保护回路﹑火焰检测装置等的供电电源应有两路电源供电。其中一路采用不间断电源，一路采用厂用电，两路电源宜设自动电源切换装置，切投时间应确保不影响控制系统的运行，中断正常电源UPS应能维持30min的用电量。

每组仪表和控制交流动力电源配电箱﹑交流电源盘应各有两路电源供电，两路电源分别引自厂用低压母线的不同段。

控制盘应有两路电源供电，两路电源分别引自厂用低压母线的不同段，控制盘需要直流电源时，应有两路电源供电，两路电源均引自电气两组独立的蓄电池组。

控制室自动化设备运行的安全。仪表自动化系统和设备，应选用技术先进﹑质量可靠的设备和元件，并设置独立于DCS的常规操作手段。

主要控制器应采用冗余配置，重要I/O点应考虑采用非同一板件的冗余装置。

锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）和汽轮机紧急跳闸系统（ETS）的控制器必须单独冗余配置，同时FSSS装置应具有在线自动/手动点火和全部逻辑的试验功能。

控制系统运行环境要求设置空调设施，房间封闭。做好机房防静电工作，机房设置防静电地板或地面，做好防静电接地工作。

控制柜应可靠接地，箱门和柜体均应与接地体连接。

仪表自动化对锅炉炉膛安全的保护。锅炉炉膛安全监控系统（FSSS），是保护炉膛不爆炸的关键监控系统，能保证锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启停﹑投切，并能在危急工况下，跳闸相关设备或迅速切断进入炉膛的全部燃料（包括点火燃料），防止发生爆燃﹑爆炸等破坏性事故的安全保护和顺序控制装置。它的主要内容包括：

总燃料跳闸（MFT），一旦出现危及锅炉安全的危险工况时，由人工操作或保护信号指令动作快速切断所有入炉燃料，包括点火器的燃料，它是炉膛安全监控系统主要功能的一部分；燃油跳闸（OFT），由人工操作或保护信号指令动作，快速关闭点火主燃油跳闸阀，切断进入锅炉炉膛的燃烧用油；炉膛吹扫，将炉膛和烟道中可能集聚的可燃性混合物清除掉，防止点火时引起的炉膛爆燃；燃烧器各入口自动点火控制；检漏试验。

FSSS系统除对锅炉炉膛安全的自动监控保护外，在控制盘（台）上还应设置独立并可直接动作（可经确认或加避免误动的保护罩）的MFT紧急按钮，其回路应独立于FSSS系统的控制器及模件，并由硬接线实现。

仪表自动化对锅炉汽包安全的保护。锅炉汽包应至少配置两台彼此独立的就地汽包水位计和两台远传汽包水位计。水位计的配置应采用两种以上工作原理共存的配置方式，以保证在任何运行工况下锅炉汽包水位的正确监视。汽包水位测量系统，应采取正确的保温﹑伴热及防冻措施，以保证汽包水位测量系统的正常运行及正确性。

锅炉汽包水位高﹑低保护应采用独立测量的二取一的逻辑判断方式。

锅炉汽包水位保护在锅炉启动前和停炉前应进行实际传动校检。

仪表自动化对汽轮发电机安全的保护。利用数字电液式控制系统（DEH）﹑汽轮机紧急跳闸系统（ETS）和汽轮机监视仪表（TSI）等设备对汽轮发电机的运行进行监测﹑控制和保护。

在汽轮机运行的过程中，出现异常时ETS系统能采取必要措施进行处理，并在异常情况继续发展到危及设备时，能采取断然措施，停止汽轮机运行。

当机组或主厂房控制系统发生全局性或重大故障时，为确保机组紧急安全停机，在操作台上应设置停止汽轮机和解列发电机的跳闸按钮，跳闸按钮应不通过逻辑直接接至停汽轮机的驱动回路。

维护、修理措施安全可靠性分析

在仪表安装时要保证维护空间和安全空间，不能安装在高于离地2米的高空，必要时设置检修平台。

（作者单位：中冶京诚（秦皇岛）工程技术有限公司）