摘要：在火力发电机组中，热工保护系统又是必不可少的重要组成部分。热工保护系统可靠性的完善，能够使火力发电组的主辅设备更加安全可靠，因此，提高热工保护系统的工作显得尤为重要，只有对其不断的研究探索，才能使得整个系统体系更加完备。本文主要梳理作者电厂热工保护存在的安全隐患并提出一系列防止保护误动、据动的措施。
关键词：热工保护；可靠性；优化方案
引言
在如今的火电厂中，热工保护有着极其重要的地位，热工保护的主要作用是当机组在启动和运行过程中发生危及设备安全的危险情况时，使其能自动采取保护或联动措施，防止事故扩大而保护机组设备的安全。倘若热工保护系统不完善，那么在机组运行过程中，出现一些危险的不确定因素时，机组则无法正常工作，从而造成不可挽回的损失。
一、热工保护系统作用及其意义
1.1发电机组及热工保护系统的现状
热工保护是通过分析实际工作中发生的热工保护异常情况，讨论热工保护系统在实践中如何正确运行才能提高其可靠性的问题。热工系统在发电机组工作中出现系统的被动维护时能够自主的采取联动措施，使得机器能够正常的运转下去；而当机器出现不正常的工作异常时，比如集散控制系统运转不正常时，控制系统能够及时采取保护措施，使机组得到最大限度的保护，使得财产和工人的人身安全得到最大的保护。
1.2热工保护系统的作用
如今发电机组的功率和容量越来越大，越来越多的不可控制因素出现在使用的过程中。而热工的自动化程度越来越高，尤其是DCS集散控制系统在生产中的广泛应用，发电机组的可靠性和安全性都得到了很大的提高。但随着电工原件的增多使得发电机组的容量越来越大，发电机组出现误动和拒动的几率也越来越大，而热工保护系统则时能够及时地采取自动保护或者联动，使得机器正常运转或停止。所以，热工系统的完善，对于保护发电机组和解决工作中发电机组的误动和拒动问题都有着至关重要的作用。
二、火电厂330MW机组热工保护可靠性分析及优化方案
某发电厂装有2*330MW燃煤汽轮发电机组，该机组2010年投产，汽轮机为上海汽轮机厂生产，控制系统引用西屋技术。数字电液控制系统（DEH）采用EMERSON公司的OVATION控制系统，汽轮机危急跳闸系统（ETS）系统采用施耐德Modicon Quantum PLC，汽轮机安全监视系统（TSI）采用EPRO公司的MMS6000系列系统。虽然该厂的各项措施在机组建设设计时已经较为完善完备，通过认真对照“二十五项反措要求”及实际运行过程中出现的问题，该电厂热工保护仍出现了一些重大问题，其中部分重要信号、逻辑有时会出现错误甚至遗漏，有的已经带来了安全问题，必须进行改进与优化。
2.1重要信号，逻辑条件及回路排查优化过程
为了提高热工系统设备的安全性，全面排查设备质量、设备使用寿命管理、设备保护等方面存在的问题和安全隐患。对照《防止电力生产事故的二十五项重点要求》，发现存在的主要问题有DCS保护逻辑存在缺陷、保护电源设计不合理的问题，就地设备设计、安装不合理。所以此次最主要进行的是回路排查，元件安装位置改造，逻辑优化。
2.2 润滑油系统优化
该电厂1、2号机组汽轮机润滑油压低I、低II信号送至机组DCS系统，通过逻辑判断后分别联锁启动交流润滑油泵和直流润滑油泵。DCS系统监视轴承油总管压力的压力开关测点有2个，取压位置位于2号机四瓦的润滑油进油管路上，分别为63/BOP交流油泵启动试验油压力2（10MAV20CP061）和63/EOP直流油泵启动试验油压力2（10MAV20CP062），这两个测点仅作为监视。根据国家能源局2014年新颁布的“二十五项反事故措施”中，9.4.2条要求“汽轮机润滑油压力低信号应直接送入事故润滑油泵电气启动回路，确保在没有分散控制系统控制的情况下能够自启动，保证汽轮机的安全”。
改造方案：
在2015年1、2号机组等级检修期间，加装润滑油压低硬接线联锁启动直流油泵，1、2号机组63/EOP直流油泵启动试验油压力2为双触点压力开关，此开关一对触点至DCS报警，取另一对常开触点，从1、2号机组12.6米四瓦处敷设电缆至6.3米主油箱直流油泵控制柜处，接入直流油泵控制柜内启动指令端子，利用直流油泵启动试验压力2开关上另一对常开触点实现直流油泵硬接线联锁启动，避免汽轮机断油烧瓦事故，从而保证机组安全稳定运行。
2.3 ETS系统保护优化
上海汽轮机厂西屋技术 300MW/600MW 机组，综合安全装置（即机头试验块）以及润滑油泵危急油泵试验台，做在线试验时，可能会造成跳机现象。以润滑油压试验块为例说明情况
上图是实验块内部流程图，机组运行时，为了检查实验模块的功能，在线试验，打开电磁阀 20-1/LBOT，左侧管路中的润滑油卸掉，油压降低，压力开关63-1/LBO、63-3/LBO 动作，系统收到信号，这是正常的实验过程。
试验块左右进油管道都有节流孔，油路是相互串通的，在节流孔完好的情况下进行试验，是不存在任何问题的。当节流孔损坏失去节流作用或节流效果不好时进行试验，就存在从而造成实验时跳机的隐患。
在线试验就会出现以下情况。当电磁阀 20-1/LBOT 动作后，左侧管路中的润滑油经过节流孔通过右侧卸掉。同理当电磁阀 20-2/LBOT 动作后，右侧管道中的润滑油经过节流孔也通过左侧的管道卸掉。以上任何一种情况发生都会造成压力开关63-1/LBO、63-3/LBO、63-2/LBO、63-4/LBO 都动作，从而引起保护误动跳机。
因为节流孔在试验模块内部是一个纯机械装置，机组运行时无法对其安全可靠性进行监测。而机组主保护中EH油压低、真空低、润滑油压低（两套试验块）、共有四套实验模块。若今后分公司两台机组按照电网安全评估要求，在机组运行时定期进行在线实验就存在很大的安全隐患。
改造方案：
将实验模块左、右管道完全隔离开来，可以解决以上问题，消除隐患。
改进后润滑油压力试验块
这是改进后的实验模块的内部流程图纸，左右两个进油口分布单独与母管相连接。母管压力稳定、流量大的特点，使得在线实验时，左右两个通道能够保持相互独立而不会相互影响。提高了在线试验的可靠性，也保证机组运行的可靠性。
这样的改动适用于润滑油压力试验块，也适用于EH油、真空实验快。
2.4 330MW机组振动保护逻辑改进
该厂1、2号机组汽轮机轴承振动保护逻辑采用任一瓦X或Y向振动达到高高值（254μm）时机组跳闸，该保护逻辑存在着一定的偶然性和危险性，如某单个振动通道因为工况参数改变（升、降、甩负荷）等原因，或有不明信号对系统产生干扰，暂时导致测量值升至危险值后触发跳闸保护动作。参照集团公司下发《新建火电机组热控系统可靠性管理导则》中的建议对1、2号机组汽轮机轴振单点保护进行优化。
优化方案：
1）取消原有的TSI控制柜振动高高值继电器输出至ETS控制柜的接线。
2）相临任意轴承报警值和本轴承保护动作值进行“与”逻辑判断。
3）本轴承X（Y）向报警值和本轴承X（Y）向保护动作值进行“与”逻辑判断。
4）以上两个条件任意满足一条，轴承振动保护动作。
5）保护出口通过DEH系统的三组继电器常开接点并联输出至ETS保护柜内原有的轴振保护接线端子。
6）为了保护可靠的动作，轴振报警值在逻辑中下调至100μm。
7）轴振模拟量进行品质判断，当任意轴振信号为坏点即做报警值处理。
2.5 TSI轴振系统优化
该公司1、2号机组汽轮机本体轴承振动监测，1瓦至6瓦，共计有24套轴承振动监测设备。采用德国EPRO公司生产，型号PR6423/10R-030+CON021的电涡流探头分别装于1号、2号、3号4号、5号、6号轴承油档上。每个轴承油档上安装两只互成90°，垂直于轴承，探头与水平 方向的夹角为45°，分别测量X、Y方向上的汽轮机机轴承振动。
上汽厂引进西屋技术300MW/600MW机组，#1轴承的轴振探头安装在轴承座的油挡上。由于靠近高压缸端部汽封，受到热辐射和端部汽封漏汽的影响，探头容易受到干扰甚至损坏，造成振动测量不准或无法测量，影响机组安全稳定运行。
该公司2012年12月，2号机组1Y振动监测探头发生测量值跳变，与EPRO公司技术服务人员和上汽厂技术服务人员现场及实地测试，是由于此处高温（点温枪测135度）造成探头损坏。
改造方案：
将探头位置移到轴承座内部，安装在前箱内#1轴承的油挡上，远离高压缸端部汽封高温的影响，保证振动测量的可靠和准确。
安装位置见下图：
2.6 DCS、DEH热控电源系统
该电厂1、2号机组ETS系统DEH失电保护采集信号为DEH电源柜后电源切换装置，此电源切换装置为二个接触器通过监视继电器实现切换功能，二个接触器电源分别取自UPS电源和保安段电源。通过试验发现在实际发生DEH电源切换过程中，由于接触器的切换时间不合格导致ETS柜内DEH失电保护触发。
优化方案：将原有监视DEH失电保护的二路信号与DEH控制器自带的电源监视测点做与逻辑判断，判断后的信号由DEH输出至ETS控制系统内，此信号为DEH失电保护，确保此时的系统能够正常的工作运转，消除其安全隐患。
2.7系统维护现状
该电厂控热系统如今经过了一系列的排查及后期的优化之后，机组热工保护动作的正确性得到进一步提高，避免了机组误动、据动风险，DCS集散控制系统的可靠性大幅提高，而各装置之间的磨合程度也都提到了提高，原来存在的机电组误动、拒动等问题都已经解决。该系统实现了对机组的最大保护，出现的危险信号能够及时的发送给员工，给员工足够的时间进行检修和停止，在机器不正常运转的情况下，首先能够有一定的自主判断意识，确保机器是否继续运转或联动。自动化水平和系统整体的安全可靠性都得到了很大的改善。
三、结论
热力保护系统在电机组中占据着极其重要的地位，热力系统的完善使得火电厂的安全性得到了很大的提高，而各工厂应该认真对照新版“二十五项反措”、“安全性评价”等进行全面的排查检修，对不符合国家标准的项目一律停止，对超过使用年限的设备及时地更换更新，对各个装置包括DCS系统等继续进行优化，保证各装置的顺利运行，保证机组的安全运行，从而保证电力这一能源的稳定供应。
参考文献：
[1]防止电力生产事故的二十五项重点要求，国家能源局，2014-04-15.
[2]孙长生.火电厂热控系统可靠性配置与事故预控.热工自动化委员会，2010-07-10.
[3]贾长武.火力发电厂热工自动化系统检测运行维护规程[J].热工论坛，2013-07-22.
论文作者:田爱军
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/6
标签：机组论文; 系统论文; 热工论文; 油泵论文; 汽轮机论文; 轴承论文; 可靠性论文; 《基层建设》2015年第35期论文;