火电机组热工保护可靠性查评常见问题分析

张诗远，樊升堂

[摘    要]  热工保护可靠性直接影响发电机组的安全稳定运行，依据《大中型火力发电厂设计规范》（GB/T 50660-2011）、《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》（DL/T 261—2012）及《防止电力生产事故的二十五项重防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全[2014]161号 2014年4月15日开始执行）等行业标准，分别从5个方面对热工系统设备可能存在的隐患及管理漏洞进行可靠性专项查评，寻找热工保护中存在的问题，根据问题进行科学调整，从源头上解决由热控系统、硬件设备引发的相关问题，将相关工作可靠性提升到一个新的节点。

[关键词]热工保护;可靠性;危害分析;整改

[中圖分类号]TM621.6 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）02–0–03

Analysis of Common Problems in Reliability Inspection and

Evaluation of Thermal Protection of Thermal Power Units

Zhang Shi-yuan，Fan Sheng-tang

[Abstract]The reliability of thermal protection directly affects the safe and stable operation of the generator set. （DL/T 261-2012） and "Twenty-five key requirements for preventing power production accidents" （Guoneng Security [2014] No. 161 was implemented on April 15， 2014） and other industry standards， and conduct a special reliability review on the potential hidden dangers and management loopholes of thermal system equipment from six aspects， look for problems in thermal protection， make scientific adjustments according to the problems， and there will be thermal control from the source. The related problems caused by the system and hardware equipment 2 have raised the reliability of related work to a new node.

[Keywords]thermal protection; reliability; hazard analysis; rectification

1 热控系统简介

国能神福（石狮）有限公司2×1 000 MW火力发电机组汽轮机为东方汽轮机厂生产的N1050-26.25/600/600超超临界汽轮机，锅炉为东方锅炉厂生产的DG3130/27.46-112型直流锅炉，发电机为东方电机厂QFSN-1050-2-27发电机。

机组控制的分散控制系统（DCS）采用和利时公司生产的HOLLIAS-MACSV6.5.2分散控制系统，锅炉炉膛安全保护控制系统（FSSS）采用与DCS一体化控制方式，汽轮机紧急跳闸系统（ETS）采用ABB公司生产的AC800M可编程序控制器（PLC），汽轮机电液控制系统（DEH）采用与DCS一体化控制方式，汽轮机安全监视装置采用本特利公司BENTLY-3500监视装置，给水泵汽轮机及引风机汽轮机的控制（MEH）及保护（METS）均采用与DCS一体化控制方式，给水泵汽轮机及引风机汽轮机监视装置均采用本特利BENTLY-3500监视装置。通过上述控制系统及控制装置，实现对火力发电机组的统一监察，将单元主机与辅助机器相关检测与控制等多项功能进行完善，提升可靠性。

2 典型问题分析

（1）锅炉10号控制站中，IO模件硬件配置仅具有2个机架，致使所有采用三取二冗余配置的信号，至少有2个信号取自同一机架的模件中，当该机架出现故障时，将导致保护错误动作，不能满足冗余分散的要求。具体配置见图1。

危害性分析：DL/T5428—2009《火力发电厂热工保护系统设计规定》第5.2.1节规定：热工保护系统的设计应有防止误动和拒动的措施。如果系统内单一部分出现问题，可以不启动误动与拒动。

整改建议：增加第3个机架，将采用三取二冗余配置的输入信号通道和输出信号通道，分别置于不同的机架中。

（2）锅炉FSSS保护中，手动紧急停炉按扭为单点方式。

危害性分析：根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2014版）》相关规定：所有重要设备都应该利用“三取二”与根据要求设定主、辅机保护系统，信号保护应该遵循从取样开始到相关程序输入与操作完成完全独立的原则进行设计，如果由于系统测点不够发生问题，应该及时启动保护与防护方案。

整改建议：MFT紧急停炉按扭中，增加两对常开触点，分别接入10号站中不同机架DI通道中，同样在逻辑中使用三取二的办法，创造手动跳闸操作，作用于FSSS紧急跳闸。问题：锅炉FSSS保护中，两台送风机全停保护为单点控制方式（每台送风机停运采用“送风机运行状态取反”判据）。

（3）锅炉FSSS保护中，两台送风机全停保护为单点控制方式（每台送风机停运采用“送风机运行状态取反”判据）。具体逻辑见图2。

危害性分析：《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2014版）》第9.4.3节规定：对于重要的设备保护应该利用“三取二”进行判断，保护信号也要按照相关要求进行设定，在确定系统内测量点数量缺少时，应该进行保护与误动。

整改建议：在送风机、通风机不运行信号按照要求与10号站后，相关人员应该通过“运行取反”、“停运”等方式对送风机停止运行原因进行判定，并将各项测试中获得数据进行汇总，作为问题判定依据，形成FSSS保护中“两台送风机全停”跳闸条件。具体逻辑见图3。

（4）锅炉FSSS保护中，再热器保护中保护信号由40号站24、25两个DO模件输出，在10号站由14、15两个DI模件接入，采用“二取一”冗余方式，形成“再热器保护动作MFT跳闸”的保护跳闸条件。其信号选取不满足三取二冗余要求，两个信号同处于同一机架中，不满足冗余分散的要求。这项保护措施中，对于信号的保护措施并不是很完善，比如符合信号的主要价值是辅助保护主信号，不应与保护主信号（高、中压蒸汽通道中断）为并列关系。

危害性分析：按照相关要求中的规定，对于较为主要的辅助机器设备应该采用“三取二”的逻辑判断方式，在对信号进行保护时也应该遵循独立性原则，在相对应问题发生后，应自动启动保护。DL/T5428—2009《火力发电厂热工保护系统设计规定》第5.2.1节规定：热工保护系统的设计应有防止误动和拒动的措施。保护拒动与误动不应该被系统内单一故障问题出现而启动。

整改建议：在40号站中将3个SM711分别置于不同的机架中，并且增加1个DO点，同时保证3个DO点分别来自不同的DO模件。在10站中，增加1个DI点，连同原来已有的2个DI点一起，分别由来自3个不同机架中的DI模件中接入。采用三取二冗余方式，形成再热器保护动作的MFT跳闸条件。若因某种原因确实不能增加DO、DI模件时，也应将目前的DO、DI模件分别置于不同的机架中，采用2个硬件点和1个网络通讯点3个信号，通过三取二的冗余方式，形成再热器保护动作的MFT跳闸条件。采用保护投退软开关控制方式，当机组承受负荷大于一定数值且质量较好时，相关保护设备自动启动，但是当这个数值小于设定数值时，安全防护装置可以自动关闭。其中触发器设置为S优先方式。如图4示。

（5）FSSS控制系统中，仅具有由MFT跳闸继电器柜构成的对磨煤机、给煤机、一次风机、燃油速断阀等的跳闸控制，缺少由FSSS控制逻辑构成的对磨煤机、燃油速断阀的跳闸控制。而FSSS控制站（10号站）发出的MFT跳闸指令至各磨煤机、给煤机、一次风机及其他控制系统控制站仅依靠网络。

通讯跳闸指令至各磨煤机、给煤机、一次风机及其他控制系统控制站仅依靠网络通讯方式实现跳闸指令的传送。具体逻辑见图5。

危害性分析：DL/T 1091—2008《火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程》第4.3.2.2节第h款规定：MFT跳闸输出指令应硬接线接入其他系统。

整改建议：在FSSS控制逻辑中，增加MFT跳闸输出DO指令，直接送至磨煤机、给煤机、一次风机、燃油速断阀等控制站（每个站送2个开关量信号），在相应的控制站中，利用两个“MFT跳闸”DI点和一个网络通讯点，形成三取二冗余运算，作用于MFT动作后对磨煤机、给煤机、一次风机、燃油速断阀等受控设备的联锁控制。注意，在10号站中，分别由两个DO模件输出，在其他控制站中，分别由两个DI模件接入，如图6所示。

3 结束语

对近些由于热工原因产生的设备运行“非停”问题，从管理措施中存在问题分析，管理人员在管理中存在较多问题落实与解决不到位问题。比如，检修项目有待完善、设备主要零件检查不仔细、逻辑排查对协同问题关注少、安全问题关注不到位与安全设备安全重视程度低等，都是管理问题中较为常见与需要解决的重点问题。从技术与设备中问题存在原因分析，相关设备在改造过程中存在较多不科学与不合理之处，自动控制设备中相关参数设定不科学、保护输入信号缺少抗干扰能力、热工电源安全防护不到位与可靠性差等都属于技术与设备使用中主要需要解决问题。为此，相关人员在对企业单位安全问题、设备使用等情况进行监督与管理时，也需要将管理与监督的重点放在相关工作人员责任意识、工作能力与安全意识提升上，这样才可以减少企业生产中问题发生，才可以从根本上减少相关问题的产生。此外，相关部门还需要利用外部查评机会，根据查评问题有针对性地建立完善整改计划，并按照问题发生后产生后果严重程度分阶段进行整改，以此提升高热控系统可靠性。与此同时，对于一些暂时还不满足整改要求的问题，要根据问题制定相关防护预案，并将这部分预案加入到整改总计划中，努力防治保护误动、拒动问题发生，不断促进热控系统可靠性提升。

参考文献

[1] 孙长生，朱北恒.火电厂热控系统可靠性配置与事故预控[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2] 岳建华.火电厂热控系统电源可靠性配置与预控[M].北京：中國电力出版社，2016.

[3] 火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则：DL/T 261—2012[S].