（国电蚌埠发电有限公司设备管理部 安徽省蚌埠市 233000）
摘要：近几年以来，火力发电厂由于热工的原因引起的机组非停占比呈现逐年上升的趋势，给机组的安全运行带来了不良后果，通过针对性的控制优化和良好的保护配置，可以有效降低热工保护误动或拒动的风险，实现提高机组可靠性的目的。
关键词：电源系统优化；逻辑保护优化；专业技术管理
1. 前言
提高热工逻辑保护系统的可靠性，需要从热工控制系统的设计、安装、调试阶段就全程贯彻冗余的思想，从根源上杜绝保护回路上的单一环节，做好自动回路的设计与调试，并在系统运行后加强专业技术管理，持续进行控制逻辑保护的优化，从而提高机组的运行稳定性。
2. 电源系统可靠性优化
电源可靠性时热工控制系统可靠性的基础，作为热工控制系统的一个重要组成部分，电源系统时控制系统长期、稳定地保持正常工作能力的基础。电源系统一旦需要日夜不停地连续运行，还要经受环境条件变化、供电和负载冲击等考验。而且运行中往往难以进行检修，这一切都使得电源系统的可靠性变得十分重要。其可靠性及故障的预防和处理，直接影响机组的安全经济稳定运行。电源系统主要需要排查与优化之处在于：
（1）热工控制系统的电源应至少有一路是来自UPS，电源的切换时间应保证控制器不被初始化。操作员站在电源切换时，不应有死机、重启的现象，如无双路电源切换装置，应将两路供电电源分别连接于不同的操作员站。公用部分的DCS控制系统电源，应分别取自不同机组的不间断电源系统，且具备无扰切换功能。分散控制系统电源的各级电源开关容量和熔断器熔丝应匹配，防止故障越级跳闸。
（2）电源回路中使用的设备务必是可靠的，例如双电源切换装置，电源隔离装置等。针对重要的、采用四取二失电动作配置方式的保护回路，可以采用两路电源回路分别接待串联回路的两个电磁阀，减少了双电源切换装置，而且任一一路电源失去都不会对系统运行造成影响。
（3）加强电源回路开关容量和保险容量排查，开关容量要考虑电机的启动电流，开关和保险容量要合理配置，避免出现越级跳闸的情况。
（4）定期对主要控制系统的电源输出模块进行电压测量，并做好台账记录，持续监视好电源输出模块的工作状态，对异常装置及时进行更换。
3. 逻辑保护优化
3.1 单点保护的优化
根据规程要求，热工重要保护回路应做到从就地取样点、测量元件、I/O卡件到DPU全程冗余配置。由于受限于就地设备与环境，部分联锁保护仍然存在非冗余配置的情况，保护回路中的各种单一环节给现场设备运行带来了危害程度不等的隐患，因此需要我们通过种种措施来提高热工保护的可靠性。目前在热工保护优化中主要可以采取的技术措施如下：
（1）增加测点。通过改造来增加测点，将进入联锁和保护的热工测点数量提高，再通
过二取二、三取二或者四取二的方式进行逻辑判断。例如图3-1中MFT条件中，风机全停的条件，每台风机分别从6kV开关柜中引出了三路信号，再进行三取二处理，任一一路信号异常都不会导致保护误动或拒动。
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图3-1 6kV开关状态三取二判断
（2）部分设备受限于结构和空间，没有增加测点的可能，那么就在逻辑中增加证实信
号进行辅助判断，例如磨煤机出口风粉温度保护，增加了测点品质监视回路辅助判断，当出现测点跳变或者测点品质坏的情况时会自动切除保护，并发出报警，由热工人间检查确认后方可手动投入保护。
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图3-2 温度升速率保护
部分重要保护回路，在使用阀门状态时，也可以采用开关状态共同判断的方式，例如六段抽汽电动隔离阀保护关闭条件中，#6低加进出口门状态采用电动阀全关同时全开状态取反后共同出口，增加了保护的可靠性。
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图3-3 执行器位置两点判断
（3）取消单点保护，改为报警。一般通过做双重报警的方式，例如凝结水泵电机轴承温度
由于是单点保护，经专业人员讨论后改为报警，原跳闸动作值95℃作为提示手动打闸报警，动作值下设10℃作为前置报警，提醒运行人员重点关注。
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图3-4 凝泵温度报警
3.2 延时时间的合理使用
无论是模拟量还是开关量保护，都会存在测点波动的可能，有快速测量回路的正常波动，也有热工测量元件引起的异常波动，在兼顾到保护动作及时性的前提下，一般适当加入2-3s的延时，可以对测点的波动进行过滤。例如MFT条件的模拟量保护中，炉膛压力和总风量保护都在三取二保护配置的基础上加入了延时环节，在保证设备安全的前提下进一步避免了保护误动。
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图3-5 典型保护延时
3.3 减少DCS自保持回路的使用
部分控制回路需要设置自保持功能，绝大多数自保持都是通过就地自保持回路来实现。这样的优点在于DCS只用发出脉冲信号，指令继电器能够正常动作即可。而少数指令回路由于涉及到动作回路或者电源回路的切换，因此需要DCS采用长指令的形式，这种形式需要DCS指令继电器长带电，对指令继电器提出了更高的要求，不过通过长指令可以降低回路切换时间的要求，降低切换设备的成本。例如给煤机由于双电源切换时间较长，给煤机无法躲开双电源切换时长，电源切换时会引起给煤机跳闸，因此在给煤机的指令回路中设置了RS触发器实现信号保持，实际做切换试验时给煤机运行正常，给煤量稳定。
3.4 重要信号采用四取二方式
一般保护和逻辑回路的设置，按可靠性从低到高一般有单点、二取一、二取二、三取三、三取二和四取二的配置方式，采用单点和二取一是侧重于防止保护拒动的模式，二取二和三取三是侧重于防止保护误动的模式，不过都存在误动和拒动兼顾不佳的情况，因此使用最多的逻辑保护配置模式是三取二配置模式。不过少量设备存在并不便于采用三取二的模式，例如AST动作电磁阀和炉膛压力保护回路。
以AST电磁阀动作回路为例，AST电磁阀回路动作会直接引起机组跳闸，因此为了提高AST电磁阀回路的可靠性，一般都是采用四取二的模式，四个AST电磁阀采用先并联后串联的方式，并联的两个电磁阀误动作不会引起整个回路动作，同样，并联的两个电磁阀同时拒动才会引起整个回路拒动。这种方式也可以通过单一电磁阀的活动试验来进行系统功能的在线试验。
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图3-6 给煤机指令自保持回路
3.5 设置保护切除回路
在对保护逻辑进行投退时施热工人员将保护出口进行置0或置1操作，一旦由于人为原因发生误操作，极易发生保护误动。因此在主要保护回路中采取设置切除旁路的方式，在保护出口处增加逻辑与块，将保护回路与上了一个开关量触发器，正常运行时开关量触发器置1，确保保护正常投入，一旦需要退出保护时，将开关量触发器置0即可，一旦发生人员误操作，也不会导致保护误动。同时将保护投切状态做到DCS画面上，方便对主要保护回路的状态进行监视。
3.6 自动调节系统中合理配置方向性闭
例如在锅炉调节系统中，要求在加负荷时先加风后加煤，最后加水，减负荷时先减煤后减水，最后减风。那么在逻辑中就应设置风煤交叉与水煤交叉限制，避免风煤水比例失调，造成锅炉蒸汽参宿和的大幅波动。
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图3-7 风煤交叉限制
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图3-8 给水泵自动切手动条件
3,7 合理配置切手动条件
设置合理的切手动条件与定值，偏差切手动条件定值设置过大，会延长自动调节系统切手动的时间，在自动调节系统发生震荡时难以及时处理，但定值设置过小，则会导致自动调节系统频繁切手动，增加了运行人员的负担。例如在给水泵切手动条件中，给水流量指令与反馈偏差大切手动，保护定值设置为+400与-200t/h，当实际流量偏低时，需要自动调节系统及时提升设定值，因此在实际流量低于设定流量400t/h时再切手动，而当实际流量高于设定流量200t/h，系统就切为手动，保证系统不发生更大震荡。
3.8 自动调节系统无扰切换
所有自动调节回路都必须做到无扰切换，防止在调节方式变化时系统产生较大波动，简单的无扰切换都可以通过跟踪系统来实现，而在一拖二系统中的跟踪需要额外注意。例如一次风自动控制系统中，PID运算出口经过Balancer模块平衡后分别送至两台一次风机逻辑回路，因此在设置跟踪时，则将两台一次风机挡板执行器出口信号经过跟踪绿线连接到Balancer模块，经过PID模块后，最终连接到操作员给定值模块，保证在进行手自动切换时，达到勿扰切换的目的。
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图3-9 一次风压控制回路跟踪
3.9 合理的自动上下限
自动调节系统需要模拟人工操作方式与习惯，实现系统自动调节，提高机组自动化水平，那么在自动调节系统中需要进行输出限幅设置，防止在自动方式下系统输出过高或过低影响设备或机组安全。例如在一次风压自动调节回路中，自动输出上限为85%，防止风机超过最大出力导致过流跳闸，下限设置为30%，防止系统震荡时一次风压过低，对机组安全带来不良影响。
3.10 跨控制区信号的配置必须冗余
跨控制区的信号，例如DCS与DEH，DCS与MEH之间的控制信号，利于主汽压力、负荷、转速的控制信号，都采用冗余配置，无法实现三取二配置方式的系统，至少需要双重冗余配置。
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图3-10 DCS至DEH主汽压力信号
4. 加强专业技术管理
4.1 加强日常维护工作
（1）加强定期巡视，不仅包括就地设备的巡视，还需要对DCS主要参数画面、电子间环境、DPU状态进行监控。对发现的任何设备异常状况，都必须要查明原因，及时掌握设备状况和变化趋势，及时评估其对运行机组的影响并制订处理措施。
（2）加强设备消缺管理，定期对设备缺陷进行分析，查找缺陷发生的规律和暴露出的问题，提前安排设备检修，控制设备缺陷的发生。重要设备缺陷要制定消除缺陷的具体方案和安全技术措施，落实责任人，限期整改；暂时不具备条件消除的缺陷应制定切实可行的运行监控措施，并跟踪监控措施的落实情况，发现问题及时整改。
（3）定期巡查重要端子箱的密封性，防止端子箱进水或结露。结合季节特点，加强对现场热控设备的防冻、防风、防雨淋、防高温检查，及早进行隐患排查处理，防止因设备故障或不可靠引发系统失灵、保护误动、拒动。
4.2 做好定期检修工作
（1）根据日常缺陷隐患排查、技术监督要求、定期工作需要等做好定期检修项目计划，做好热控仪表定期校验工作，保证设备运行正常。
（2）全面梳理现场带保护的一次元件，结合机组检修定期紧固接线端子，防止端子排松动。
（3）控制组态逻辑修改、控制回路上的工作，必须制定防止三误的技术措施。机组检修后，必须按要求做好联锁保护试验工作，合格方可正式投入运行。联锁保护试验应严格按照联锁保护试验卡的步骤进行，试验时发现不正常现象，要认真分析查找原因，直至彻底解决存在的隐患。试验中模拟的试验条件应有详细记录，试验后应立即恢复至正常状态。
4.3 完善技术资料
规范保护定值单、逻辑说明、逻辑保护修改申请单等技术资料的管理。建立完整的技术台帐，定期进行梳理和升版。对于逻辑保护和定值的更改，要进行充分的技术论证并履行审批手续。
4.4 加强热工逻辑保护的管理工作
（1）严格执行工程师站管理制度，除热控人员因工作需要进入之外，其它任何人员禁止随意进入工程师站，确因工作需要需进入工程师站时，必须由热控人员陪同。
（2）严格执行保护投退、逻辑定值修改管理制度，规范执行保护联锁投退操作卡。设备正常运行时，主辅设备的保护、联锁应100%投入。任何保护或联锁的临时退出与投入必须通过分管副总经理审批后方可执行。保护联锁投退，强制操作过程应严格遵守任何点强制均需从源头强制，严禁强制条件出口；对于参与自动系统的模拟量强制，有冗余测点的需强制该点为坏点，剔除该点参与自动运算，没有冗余测点的需退出自动，告知运行人员需就地监视。执行过程与运行加强沟通，做好风险预控措施。任何保护投退、逻辑定值修改工作都必须双人操作，一人执行一人监护，修改完成后及时在记录本上进行记录。
5. 结论
为提高发电机组的整体运行稳定性，避免由于热工逻辑保护问题导致机组非停或设备损坏，需要对热工逻辑保护进行全面排查，提前预控，及时发现隐患、并进行整治。本文对热工逻辑保护优化进行了探讨与归纳，对同类型机组热工隐患排查与整治提出了建议。
参考文献
《电厂热控系统故障分析与可靠性控制》 中国电力出版社 尹峰 孙长生 朱北恒，等