摘要：分析在电厂生产过程中热工保护系统常见的各种故障的原因及防范处理应对措施。
关键词：热工保护系统；保护故障；故障防范；故障处理
随着自动化控制技术在电厂生产过程中的广泛应用，热工保护系统已经是生产过程中十分重要的、不可缺少的组成部分，热工保护故障的后果也更为严重，不容忽视。生产过程自动化水平越高，对热工保护系统的准确性和可靠性要求就越高，热工保护系统的可靠性也正面临着前所未有的考验，提高热工保护系统的准确性、稳定性和可靠性尤为重要。
热工保护系统故障主要分为两类：误动和拒动。在机组设备正常运行时，因保护系统故障而误发信号，导致保护动作造成设备停运，称为保护误动；在机组设备发生故障时，系统未响应，保护不动作，称为保护拒动，并因此造成事故的扩大，引起更为严重的后果。总体来说，保护拒动的后果比误动更为严重，在实际生产过程中，宁可误动，不可拒动。但是，不管是保护误动还是拒动，都会给生产造成损失，都应该尽可能地避免。下面浅谈一下我在实际工作中遇到的一些热工保护故障及处理措施。
1 DCS系统故障
1.1 硬件故障
为了确保DCS系统的可靠性，我厂采用的美国西屋公司的OVATION系统都是允余设计，每个控制器都有一个备用控制器，当主控制器出现故障时，自动切换到备用控制器。因控制器引起保护故障的可能性很小，大大提高了系统的可靠性。但是也出现过卡件故障，造成误动的情况，为减少此类情况的出现，我厂对同一设备的同类测点尽量放在不同的卡件上。比如，高加水位自动调整是取三个水位测点中的中间值，并且对坏值自动剔除，为了提高可靠性，将这3个测点：10LAD10CL301~303分别放在8号控制器第一条支路里的第一、第二、第三个卡件上，这样就大大降低了因为卡件故障引起误动作的概率。
1.2 软件故障
DCS系统软件部分也可能会出现故障，应对措施就是对系统做备份，万一出现故障时，以最快的速度恢复。对于DCS系统的过程控制站也要有允余设计，提高系统的可靠性。
2 就地热控设备故障
2.1 元件老化
因热工元件故障（包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件、电磁阀等）误发信号而造成的保护故障的比例也比较大。主要原因是元件老化和质量不可靠。
尽量采用技术成熟、可靠的热控元件。随着热控自动化程度的提高，对热控元件的可靠性要求也越来越高，所以，采用技术成熟、可靠的热控元件对提高DCS系统整体的可靠性有着十分重要的作用。在合理投资的情况下，一定要选用品质好的就地热控设备。对一些已经老化的元件要及时更换，有些不易更换但很重要的元件可以在大修期间进行更换，比如汽轮机壁温测量元件等。
2.2 受寒受冻
在北方寒冷地区的冬季，因为压力、流量等测点的取样管路被冻结或仪表被冻坏而导致的测点故障也常常出现，为防止此类故障的发生，在北方寒冷地区，仪表要放在保温箱内，且有良好的保温，必要时保温箱内要加装加热装置，取样管路要有良好的保温，并装有伴热装置，而且要根据实际情况调整合适的温度。
2.3 单元件运行
热工元件故障还有一个重要原因就是单个元件运行，没有允余设备。对一些重要的就地设备，要有允余设计。比如我厂#2机组，出现过#3高调门反馈波动大的故障，差点造成事故。经检查发现：因为在顺序阀控制方式下，#3高调门动作频繁，导致#3高调门的LVDT线圈磨损严重，造成测量信号故障，我们打算在大修期间对#2汽轮机的高调门的LVDT做允余改造，以提高其可靠性。
3 电缆接线故障
3.1 电缆腐蚀老化
电缆接线短路、开路、虚接引起的保护故障主要原因是电缆老化绝缘破坏、接线端子进水、空气潮湿腐蚀等引起。防止此类故障的措施就是就地设备接线盒及控制柜要尽量密封防雨、防潮、防腐蚀等。
3.2 施工不规范
电缆开路、短路故障还有一些原因就是施工不规范，电缆中间有接头，我厂#1锅炉D给煤机就曾出现过一打开给煤机控制柜门就跳给煤机的情况，经检查发现是从控制柜到柜门之间的通信电缆中，有一根电缆中间有接头，接头处出现了松动。预防此类情况的措施就是在施工敷设电缆的过程中，要留有余量，宁可截断电缆重新敷设，也不在中间留接头。
在施工过程中，敷设电缆要避开高温水、汽管道，防止电缆因长期接触高温而老化；穿墙电缆和穿过镀锌管的电缆一定要做防护，以防电缆绝缘层磨损；电缆接线一定要牢固，接好的电缆不应承受机械应力，防止电缆开路。
4 设计、安装缺陷
4.1 安装缺陷
许多机组因热控系统设计、安装、调试存在质量问题给机组热工保护埋下隐患。例如：我厂的凝汽器真空低保护的压力开关有4个，采用了两两相与的控制逻辑，可靠性还是很高的，但是施工中却有问题：这四个测点的取压位置均匀地分布在凝汽器喉部，但是这四个取压点是汇总到一个总管路上引到汽轮机头部的仪表盘上，再分别送到四个压力开关的。这就给保护系统留下了很大的隐患，如果四个压力开关的任何一个接头内漏空气，就会造成4个压力开关同时动作，必然引起跳机，原来的冗余设计就已经失去意义了。在#1机组大修期间，我们已经对真空压力开关的取压进行了改造，改为独立取压，提高了真空低保护的可靠性。
4.2 控制逻辑设计不完善
对一些设计不合理的控制逻辑，要根据实际情况不断完善、优化。例如：我厂因为汽泵出口电动门“关”状态信号误发而导致了一次RB，事故经过是：2012年1月4日，#2机组负荷521MW,CCS和AGC都已经投入，RB投入，2A、2B、2C、2D、2E、2F磨煤机运行，给煤量234吨，主汽温度594℃，再热器温度593℃，#2A、2B汽泵运行。6时47分，#2B汽泵出口电动门开关状态信号频繁闪动，RB动作，2A、2B磨煤机跳闸，负荷由521.17MW降到384MW。经现场检查发现，#2B汽泵出口电动门实际阀位没有变化，始终处于全开状态，只是电动门控制板老化，“关”状态反馈信号误发。我厂汽泵停运触发RB的逻辑判断仅仅是汽泵出口电动门“关”状态反馈信号来，这种控制逻辑就不是很合理。后来，我们对汽泵停运触发RB的控制逻辑进行了修改，以下三个条件同时具备才认为是汽泵出口电动门关闭，汽泵停运触发RB。（1）汽泵出口电动门“开”状态信号不来；（2）汽泵出口电动门“关”状态信号来；（3）出口电动门“故障”信号不来。修改后的逻辑简图如下图所示：
这样就不会因为出口电动门的开关状态故障而导致保护误动作。
5 电磁干扰
电磁干扰对热工保护造成的故障也不容忽视。热工控制系统的硬件部分全都是电子元器件，电子元器件具有体积小、重量轻、效率高、发热小的优点而被广泛采用，但也有电磁干扰的缺点。原贾汪发电厂#3机组因为控制器故障导致给水泵跳泵，事故原因是当时有人在电子设备间使用手机通话，手机电磁波对控制器造成了干扰。因此，在热
另外，在热工设备一定要有可靠的接地，并且要保证现场仪表和控制柜是一端接地，不能两端都接地。现场设备需要接屏蔽线的一定要接屏蔽线，这样能消弱电磁干扰信号，提高系统的稳定性。
6 热控设备电源故障
随着热控系统自动化程度的提高，热工保护中加入了DCS系统一些过程控制站电源故障停机保护。因热控设备电源故障引起的热工保护故障的次数也有上升的趋势。主要原因是热控设备电源接插件接触不良、电源系统设计不可靠导致。
我厂的热控设备总电源有两路互为备用，而且每个控制器的电源也都是允余设计，主电源有故障时自动切为备用电源，在全厂停电的情况下，还有蓄电池做为DCS控制系统的故事电源，提高了系统的可靠性。
结束语
随着电力事业和科学技术的快速发展，电力生产过程的自动化程度越来越高，系统的安全性、可靠性变得更加重要。关键是如何防范故障发生，降低故障发生率，出现故障尽快排除，避免事故扩大化。我们热控人员要努力提高热工保护动作的正确率，争取达到100％，为电力生产设备的安全运行保驾护航。
论文作者:张秀忠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
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