摘要：热控保护系统是电厂的重要组成部分，对于提高整个机组的主设备、辅设备的安全性和可靠性起着至关重要的作用。如何防止DCS系统失灵和热控保护系统误动、拒动就成为电厂日益关注的焦点。本文以某电厂的实际情况为例，对部分MFT动作条件进行完善优化，并深入探讨。根据自身的FSSS保护实际情况，及时发现存在的问题和不足，制定相关解决方案，利用检修期进行优化和完善，逐步增强机组的安全可靠性，保障机组设备的稳定运行。
关键词：FSSS；炉膛灭火保护；浆液循环泵保护
火力发电企业的锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）逻辑设计中，应该包括我们熟知的炉膛定时吹扫、燃油系统检漏试验、炉膛火焰监测及全炉膛灭火保护、炉膛压力保护、汽包炉汽包水位保护、直流炉给水中断、给水泵全停、全部送风机跳闸、全部引风机跳闸、煤粉燃烧器投运时全部一次风机跳闸、燃料全部失去、总风量过低、FSSS失电和手动停炉等动作条件，每个电厂根据锅炉的自身特点，可能还会有其它保护条件。本文以某电厂的实际情况为例，对部分MFT动作条件进行完善优化，并深入探讨。
一、热控保护系统中存在的故障问题
系统干扰故障：在日常工作中发现的DC8系统信号所受的干扰一般来源于系统的外部环境与系统自身。预防以及检查系统发生干扰故障可以从如下几方面着手：一、在进行电缆敷设当中，应该把强电电缆跟弱电电缆二者进行区分对待；二、将电源电压超过220伏，电流低于10安培的电源电缆线跟信息信号电缆线二者之间相隔的距离要大于200毫米。工作中人员在针对这方面检查的时候，要重点对其进行检查与维修。在维修的时候，检修工作人员对拆下来的零部件不要随意搁置，应该将零部件搁置在与地面接触良好，且预防静电效果良好的电毡设备之上。尤为要注意的是，检修人员在接触机电设备以及零部件的时候，切记要带上防电、防静电手电，保证自己的人身安全。
DCS软件故障问题：一般情况下，系统在投入使用的调试阶段、系统软件升级阶段或者是系统检修阶段极容易产生软件损坏、失灵等情况，是因为系统软件本身发生失误而造成的。究其可能导致的影响因素一般有：系统输出没能将设备运作驱动起来；计算机遇到电的时候，极有可能导致系统硬件主板发生故障；打印机相关设备不能实现正常运转；网络系统在比较繁忙的时候也会导致系统的管理状态产生混乱；系统的数据库点组态不能跟相对应的信号通道相匹配的连接信号实现一个很好的连接。
二、汽轮机振动保护
某厂汽轮机安全监视系统TSI使用的是美国本特利3500系统，轴承振动的测量采用的是本特利公司生产的8mm电涡流传感器。电涡流传感器由探头、延长线和前置器组成。前置器具有一个电子线路，它可以产生一个低功率无线电频率信号，这一频率信号由延长线送到探头端部里里面的线圈上，在探头端部的周围都有这一频率信号。如果在这一信号的范围之内，没有导体材料，则释放到这一范围内的能量都会回到探头。如果有导体材料的表面接近于探头顶部，则这一频率信号在导体表面会形成小的电涡流。这一电涡流使得这一频率信号有能量损失。该损失大小是可以测量的。导体表面距离探头顶部越近，其能量损失越大。传感器系统可以利用这一能量损失产生一个输出电压，该电压正比于所测间隙。电涡流传感器就是通过测量传感器端部线圈与被测物体间的间隙变化来测量物体的振动相对位移量和静位移的，它与被测物体之间没有直接的机械接触。
该厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的单轴、三缸四排汽汽机，共有9个轴瓦，轴承振动测量传感器分别装在9个轴瓦附近。每个轴瓦处安装两个轴承振动测量传感器，分别装在轴承中心线左右两侧，与中心线成45°夹角且与轴垂直。
该厂汽轮机原设计的轴承振动大保护是由汽轮机安全监视系统TSI进行采集判断的，如果任一轴瓦处的X轴或Y轴振动大于保护定值250μm，TSI系统分别由三个继电器输出模件各送出一个开关量信号至汽机跳闸系统ETS，再在ETS系统进行三取二逻辑判断，以确定保护是否动作。即当1-9瓦中有任意一个轴瓦处的X轴或Y轴振动达到保护定值，则汽轮机轴承振动大保护就会动作，汽机跳闸。
现将TSI采集轴承振动模拟量信号先送到汽机电液调节系统DEH中，再在DEH中进行逻辑判断。本轴瓦处X（Y）轴承动作值和本轴瓦处Y（X）轴承报警值进行“与”判断，如果两个条件同时成立则DEH系统分别由三个DO模件各送出一个开关量信号至ETS系统，再在ETS系统三取二逻辑判断保护是否动作。
三、炉膛灭火保护
锅炉灭火保护的作用是在锅炉失去燃料或其它辅助设备，运行参数出现异常情况下，锅炉灭火保护动作立即切断进入炉膛内的燃料，以防止锅炉灭火后引起爆燃，达到保护设备的目的。
该厂3、4号机组配置有20个火检探头，分别用于监视1层油火焰和4层粉火焰，其中油火焰探头安装在四个角的油喷嘴处，而粉火焰探头安装在四面炉墙正中间，对准炉膛中心燃烧区。虽然粉火焰探头的监测效果一直比较稳定，但所监视位置并不符合要求，未能很好的监视粉嘴的燃烧情况，需要进一步完善。
后期该厂在检修期内对火检探头的安装位置进行了改造，从炉墙正中移至四个角处，分别对准煤粉喷嘴前方的燃烧区，调整安装角度，尽可能捕捉到火焰脉动最强的区域。但在机组启动后，发现火检的监测效果不是很理想，与其他机组的火检监测值对比如下：
该厂6号机组的火检探头安装位置和3、4号改造后的位置一样，两组数据应该具有一定的可比性。根据不同负荷下的火检探头的监测值，可以看出3、4号炉火检探头在移位后的监测效果很差，仍需进一步改造。
优化：第一，重新对火检探头的监测位置进行测算，避开燃尽区和未燃区，重新开孔或对原监测孔进行改造，对准火焰脉动最强的燃烧区。第二，选用不同型号的煤火焰监测探头和油火焰监测探头，避免混用，这样根据不同探头的采光性能可以增强监视效果。第三，火检探头灵敏度调至适中，不要迟滞也不要过于灵敏，真实反应出火焰燃烧情况即可。
本次优化改造后，火检探头的监测效果明显增强，火检模拟量大体可以维持在80%左右，达到合理要求范围内，保证了炉膛灭火保护的全程投入，降低了灭火保护的误动概率。
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四、浆液循环泵均停保护
浆液循环泵是热电厂脱硫系统设备中非常重要的设备之一，主要的功能是将吸收塔中的浆液不断的循环，使烟气中的二氧化硫完全被吸收。根据国家的相关规定，如果浆液循环泵均停，应该直接造成MFT保护动作。
其采用的是各浆液循环泵的分闸信号。以A浆液循环泵为例：
当A泵运行时，A泵分闸信号消失，保护动作条件（A）不成立；
当A泵停运时，A泵分闸信号来，保护动作条件（A）成立；
当A泵停运并检修时，需要将小车开关拉至检修位或试验位，会造成该泵的分闸信号触点断开，分闸信号消失，同时又会导致该泵禁止挂牌，保护动作条件不再满足，保护拒动；若检修未挂牌，将小车开关推至工作位时，分闸信号触点闭合，保护动作条件满足，容易造成保护误动。
为了避免浆液泵停运检修导致保护拒动的情况出现，该厂又设计了浆液循环泵检修挂牌动作逻辑。也就是说，当某台浆液循环泵处于检修状态时，可通过检修挂牌来实现该泵的保护动作条件成立，应该说对上述保护设计缺陷进行了很好的完善。
在机组实际运行中，发现单台浆液循环泵运行即可满足脱硫效率，且可以大幅降低厂用电率，该厂便采用了单台浆液循环泵运行模式，为了防止锅炉运行人员误操作，增加了运行浆液循环泵禁止挂牌逻辑。该逻辑中采用的依然是各浆液循环泵的分闸信号，同样会出现上述停泵检修时，分闸信号会消失的情况，其结果会导致检修泵禁止挂牌。
综上，当某台浆液循环泵停运检修时，既没有该泵的分闸信号，也没有该泵的挂牌信号，保护存在拒动和误动风险。
优化：将原有浆液循环泵均停保护逻辑中的浆液循环泵“分闸信号”替换成浆液循环泵“合闸信号”，并在替换后将“合闸信号”取非，进而继续制作保护逻辑。
仍以A浆液循环泵为例：
当A泵运行时，A泵合闸信号来，取非后输出为0，保护动作条件（A）不成立；
当A泵停运时，A泵合闸信号消失，取非后输出为1，保护动作条件（A）成立；
当A泵停运并检修时，A泵合闸信号已经消失，无论小车开关拉至任何位置，合闸信号触点都始终处于断开状态，该信号取非后输出为1，保护动作条件（A）成立。
优化后也不再需要挂牌逻辑，可以将原有的和挂牌相关的逻辑全部删除，也实现了精简逻辑的效果。本次优化完善了FSSS保护逻辑，有效解决了浆液循环泵均停保护拒动和误动的风险，提高了机组运行的可靠性。
五、汽轮机胀差保护
由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的受热膨胀和汽缸的膨胀就不相同，胀差是指转子与机壳之间，由于热膨胀量不一致所引起的膨胀之差，用以监测转子与机壳的轴向间隙，防止机组发生轴向摩擦、导致恶性事故。
该厂胀差分为高压缸胀差和低压缸胀差，采用美国本特利的线性可变差动变压器LVDT传感器进行测量，分别安装于前箱和低压缸与发电机之间，用于监视转子相对于汽缸机壳的热膨胀。其工作原理是利用电磁感应中的互感现象，实质上就是一个变压器。变压器由初级线圈和两个参数完全相同的次级线圈组成，线圈中心扦入圆柱形铁心，两个次级线圈反极性串联，当初级线圈加上交变电压时，次级线圈分别产生感应电势，其大小与铁心位置有关。以汽轮机推力盘为死点汽机受热膨胀，高压缸胀差向汽侧膨胀为正，向励侧膨胀为负；反之低压缸膨胀向汽侧膨胀为负，向励侧膨胀为正。
该厂汽轮机原设计为高压缸胀差或低压缸胀差其中任意一个达到保护值则汽机保护动作，定值如下：
考虑到正常运行时机组受热已经均匀，转子和汽缸的热膨胀量几乎不再变化，胀差基本恒定不变。只有在启动和停止过程中，由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的受热膨胀和汽缸的膨胀才不相同，实际上转子的温度比汽缸温度上升得快，其热增长的差值如果超过允许的动静间隙公差，就会发生磨擦，从而可能造成事故。
本次优化在原来的基础上加上负荷限制，即当负荷小于200MW时，高压缸胀差或低压缸胀差其中的任意一个达到保护动作值则汽机保护动作；当负荷大于200MW时，高压缸胀差或低压缸胀差其中的任意一个达到保护动作值则视为保护信号误动。这样优化有效的避免了由于信号干扰或者信号线断而产生的保护误动现象。
六、结语
随着我国经济的发展，以及技术成本的降低和自动化技术的提升，电力在人们生活中的应用越来越普遍，因而提高了电厂设备运行的稳定性、可靠性是一项非常重要的工作。本文结合国内某电厂的实际情况，针对炉膛灭火保护和浆液循环泵均停保护的优化进行了分析探讨，并提出解决方案，对其它电厂具有一定的借鉴意义。每家电厂都应该根据自身的FSSS保护实际情况，及时发现存在的问题和不足，制定相关解决方案，利用检修期进行优化和完善，逐步增强机组的安全可靠性，各级从业人员必须扎扎实实做好各项工作，并且不能只是一味的工作，要注重逐步实现专业的数据化、规范化、责任化，从而建立完整的预防检查体系，引导员工清晰化的开展工作，将我国的电厂安全稳步提升。
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[3]李政宇，吕冬清.电厂热控装置的故障及维护措施分析[J].科技与创新，2016（18）：144-144.
论文作者:王昊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
标签：浆液论文; 信号论文; 系统论文; 动作论文; 炉膛论文; 电厂论文; 循环泵论文; 《基层建设》2018年第28期论文;