（秦皇岛发电有限责任公司河北秦皇岛066003）
摘要：根据本人工作实践经验，对秦电公司部分热工保护设备进行完善优化，从而降低误动或拒动几率。本文就秦电公司热工保护设备存在隐患及治理措施进行分析，每家电厂都应该根据自身的热工保护实际情况，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，逐步提高热工保护可靠性，保障机组设备的稳定运行。
关键词：FSSS；冗余；保护；可靠
引言
火电厂的锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）逻辑设计中，包括炉膛定时吹扫、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、汽包水位保护、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、失去全部燃料、总风量过低、FSSS失电和手动停炉等动作条件，本文以秦电公司实际情况为例，对MFT部分动作条件进行完善优化，并深入探讨。
1热工电源的重要性
发电厂热工系统担负着热力生产过程中全程自动控制的使命。为了保证工作可靠性，需要有一个与之相适应的高可靠性电源来支撑其安全可靠运行。为此热工系统一般都设计有3种电源：
（1）直流控制电源2路，DC110V或DC220V，分别来自2组不同的蓄电池组，用于保护和联锁；
（2）交流220V电源2路，至少1路电源来自于机组UPS（不间断电源），另一路为保安段（或厂用电源），用于DCS（分散控制系统）和仪表电源；
（3）交流380V电源2路，来自于厂用电源和保安电源，用于电动执行机构等动力电源。
此外，DL/T5455-2012《火力发电厂热工电源及气源设计技术规程》中，对重要负荷和交流不间断负荷，规定应采用双路供电，且备用电源应自动切换，并且在切换的过程中必须做到无扰。在检修时对电源系统进行切换试验并录波记录，确保工作电源及备用电源的切换时间和直流维持供电时间满足要求。备用一路能否维持系统在最大负荷下运行。要考虑电源是否存在开路、短路的危险，是否存在人员误操作的可能，单一回路短路及开关是否会波及全部回路，开关与保险容量、上下级开关容量是否匹配等。
秦电公司部分热工控制系统改造后，已具备双电源供电能力，但仍采用切换装置供电。由于开关电源设备，容易在电源切换时电流突增造成开关跳闸或由于电源瞬间停送电造成开关电源故障，引发机组安全问题。秦电公司二期火检机箱由双路交流220V电源供电，双路电源均来自UPS电源切换柜，为消除电源切换时瞬时失电的隐患，已将二期火检机箱电源直接取自#1UPS控制柜和#2UPS控制柜。此举提高了热工电源的稳定性，可靠性。
2热工保护拒动误动原因分析及对策
控制系统主要包含中央控制器、辅助设备、信号输入输出装置、相关的一些必要的模块和电源系统。CPU故障是常见的一类故障，还有就是指令或者信号传输过程中的一些问题也就是所谓的信号中断问题。保护设备的软、硬件设计未实现真正冗余，存在一定的误动或拒动几率。下面就秦电公司实际工作中涉及到提高热工保护可靠性所做的一系列举措。
2.1控制器失电或故障造成的保护拒动
秦电公司二期锅炉主保护FSS1控制器中，失去全部燃料锅炉跳闸逻辑中，采用的给煤机停运或跳闸信号分别来自FSSS的制粉系统控制器，其中A、B给煤机停运或跳闸信号来自FSS2控制器，C、D给煤机停运或跳闸信号来自FSS3控制器，E、F给煤机停运或跳闸信号来自FSS4控制器。给煤机停运或有跳闸信号信号时接点闭合。但FSS2、FSS3、FSS4中任一个控制器失电或故障时，将导致该控制器信号无法发出，最终导致失去所有燃料保护失效。为了消除此隐患，提高热工保护可靠性，将FSS2、FSS3、FSS4控制器中给煤机停运或跳闸信号转换为给煤机运行且无跳闸信号，在FSS1主保护控制器中进行“取非”。确保制粉系统控制器失电或故障时，失去全部燃料保护有效。
2.2系统本身造成的保护拒动
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。
秦电公司#3机组配置有36个火检探头，其中24支煤火检探头，12支油火检探头，分别用于监视6层煤火焰和3层粉火焰（四角喷燃，每层四支火检）。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油火检探头右侧30cm左右位置，对准煤粉喷嘴前方的燃烧区。虽然煤粉火焰探头的监测效果一直比较稳定，但经常有探头积灰缺陷发生，且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，火焰品质偏低，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，调整安装角度，尽可能捕捉到火焰脉动最强的区域。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角度进行改造，对准火焰脉动最强的燃烧区。第二，对煤火检和油火检卡件参数进行调整，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。第三，针对火检探头积灰情况，对每支探头向炉膛外回退20㎝，同时减小探头冷却风导流孔间隙，增加冷却风流速的方法。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，火检探头积灰现象消失。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。
秦电公司二期FSSS系统设计有煤层火焰失去跳磨和全炉膛灭火MFT功能，火检逻辑采用“四取三”功能，即该层有三只火检灭火判断为该煤层无火。二期煤层火检信号原设计有模拟功能，当机组运行时需定检某支火检时，将该支火检模拟置位有火，此时逻辑实际变为“三取三”。即其余三只火检均无火才满足煤层无火条件；一旦该层某支火检“偷看”或由于其它问题不能保证有火信号消失，将导致该煤层火检失去信号不能发出，导致锅炉保护拒动，存在安全隐患。为保证火检保护的可靠性，已将煤火检信号模拟功能删除。当机组运行需定检某支火检时，拔出该支火检探头，该火检有火信号消失，此时逻辑实际变为“三取二”，即其余三支火检有两支发无火信号，该煤层灭火保护动作。此举大大提高了煤层灭火保护的可靠性。
2.3热工保护未做到真正冗余
热工所有重要的主辅机保护都应采取三取二的逻辑判断方式，从取样点、测量管路、I/O通道、逻辑部分全程相对独立的原则。作为锅炉主保护系统的I/O，要保证可靠性，采用冗余方式是最通用的做法。但不只是冗余即可实现安全可靠，必须在冗余的基础上做到独立性，才能避免保护的误动或拒动。例如炉膛压力保护，无论是取样点、测量管路、信号电缆、信号的DI通道均要在冗余的基础上做到独立性，否则任何一个环节存在关联，均可能导致保护误动或拒动。逻辑部分的设计要充分考虑逻辑的合理性、全面性、时序性。不能只考虑正常时保护如何动作，还应分析设备故障、热力系统异常、人员误操作情况下，保护逻辑如何尽早报警、尽快动作。要考虑可能导致保护误动、保护拒动的各种情况，只有把可能出现的保护设备问题、人员操作问题、热力设备跳闸均考虑周全，才能保证热工保护的可靠性。
秦电公司一期主保护系统有很多重要I/O也存在有冗余未独立的情况，例如一次风机停运、磨煤机运行、空预器运行信号在同一块DI卡件上，也进行了卡件的重新分配。一期炉压保护测点分别位于炉膛两侧，每侧只设计一个取样器，若一个取样器堵塞，则必然导致MFT保护误动。通过在水冷壁增加取样点，保证每侧均有三个取样点，同时对测点进行重新布置。炉压高、低测点布置在不同取样器上，每个测点取样管路独立设计，实现了保护的真正冗余且独立。二期失去探头冷却风MFT保护逻辑由两部分组成：两台探头冷却风机均停MFT动作或探头冷却风母管压力低三取二MFT动作，在日常隐患排查中发现上述设计虽然实现了冗余，但并未做到冗余的独立性。两台探头冷却风机运行信号输入在同一块DI板卡上，若板卡故障，则MFT保护会误动；而三个压力测点共用两个取样表管，则一个管路泄漏会导致MFT保护误动。通过重新对板卡分配、增加了风压取样点，使取样点、取样管路和DI卡件，信号电缆做到了冗余且独立，消除了隐患。提高了保护的可靠性。
2.4外围设备造成的保护误动
外围设备主要涉及一些物理量的测量问题，物理量包括温度、炉内的压力和锅炉水的流量、液压开关、锅炉的阀门等。有的是器件本身的原因造成的，其中自然老化是重要因素，同时存在设备安装过程中安装不当也会造成保护电路误动。这一系列问题都会造成系统的主、辅设备的故障。秦电公司新增了一期原烟气压力高MFT保护，在冬季天气寒冷时定检发现管路内积水很多。经过分析造成积水存在两个原因，一是压力开关接头密封面没有水封线，垫片采用为钢纸垫，导致密封不牢固。后将接头更换为带水封线接头，并将钢纸垫更换为退火铜垫片。二是取样筒及测量管路没有保温，导致锅炉热烟气在测量管路冷凝导致管路积水，后将取样管路和取样桶增加保温箱。采取上述两个措施后管路积水已基本消除。#4机组汽包水位测点在锅炉点火时经常出现水位有偏差，检查发现测量管路没有完全按照规范要求的坡度进行安装，中间有U型弯存在，导致管路存在集气现象。处理措施就是将此部分U型弯改为直段，同时在锅炉水压试验结束消压至1MPa时对管路进行充分的排污，这类问题已经得到圆满解决。
3锅炉主保护硬线回路误动原因分析及对策
秦电公司二期锅炉主保护MFT动作信号（取非）经两路DO继电器硬线输出，两个DO继电器的常开接点分别经中间继电器转换为常闭接点，两个常闭接点并联输出至MFT直流继电器。机组正常运行时，两个DO继电器，两个中间继电器均处于带电动作状态。四个继电器电源均取自DCS系统直流24V电源。经隐患排查发现，四个继电器中任意一个线圈损坏或接线松动，将导致MFT直流继电器误动作，造成锅炉灭火。针对以上隐患，利用检修时机在主保护机柜增加一块DO卡件和两块相应端子板。DCS逻辑中增加一路MFT动作信号（取非），经新增DO卡件的端子板输出，再经新增的中间继电器与原来的两个中间继电器接点三取二输出到MFT直流继电器。并在DCS软件中增加继电器动作不同步报警：当MFT动作时，三个中间继电器不全动作时报警；MFT未动作时，三个中间继电器任一动作报警。经上述改造，极大的提高了锅炉主保护的可靠性。
4结束语
提高热工保护系统的可靠性是一个系统工程，客观上涉及热控测量、信号取样、控制设备与逻辑的可靠性，主观上涉及热控系统设计、安装调试、检修运行维护质量和人员的素质，目前所做的工作只是一个起点，有待于和行业的热控同仁们一起，继续深人开展这方面的研究，努力提高热工保护系统的可靠性。
参考文献：
[1]DL/T5455-2012《火力发电厂热工电源及气源设计技术规程》
[2]DL/T5428-2009《火力发电厂热工保护设计规定》
[3]DL/T261-2012火力发电厂热工自动化系统可靠性评估导则。
[4]国家能源局防止电力生产事故的二十五项重点要求。
作者简介：
平广峰（1984-），男，助理工程师，毕业于燕山大学里仁学院电子工程专业，主要从事电厂热工控制工作。