内蒙古岱海发电有限责任公司 张敏 内蒙古乌兰察布 013700
摘要：随着热电厂机组容量的不断增加，热工控制系统的设计越来越复杂。发电过程智能化控制是热工控制系统设计人员必须具备的一项基本技能，热工控制自动化系统通常是通过分散控制系统（DCS）来实现的。本文结合现代工业主流的分散控制系统在电厂自动控制方面的应用，分别从超驰保护、信号选择、限制输出等角度，提出了提高热工控制系统生产安全性的措施。经生产实践检验，热工控制系统运行效果良好，生产安全性显著提高。
关键词：热工控制系统；安全性；措施
引言
热控保护系统是火力发电厂一个十分重要的不可缺少的组成部分，其对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。它在主、辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时，能够及时采取相应措施软化故障，保护设备，使设备停机待修，从而避免发生重大设备损坏或人身伤亡事故。在主辅设备正常运行时，如果保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，称为保护误动，这会造成不必要的经济损失；在主辅设备发生故障时，保护系统因发生故障而不动作，称为保护拒动，这会造成事故不可避免地扩大。随着DCS控制系统的不断成熟和发展，系统热工自动化程度越来越高，凭借其巨大的优越性，机组的可靠性、安全性、经济性得到了很大提高。但是，由于设计选型、安装调试、检修维护、技术管理等各种复杂原因，使得热工自动化系统在设备质量的可靠性、逻辑控制的完善性及合理性、热工保护信号的取信方式及配置、热工保护联锁信号的定值及延时时间的设置、热工技术的管理及人员的技能等许多方面，都还存许多不尽人意之处，由此会引发热工保护系统不必要的误动时有发生。
1热工保护设计
20世纪90年代,我国电力行业逐步进入大电网、大机组时期,热工自动化技术飞跃发展,这种背景下,产生了一种全新的热工保护设计理念,主要体现在以下2个方面:(1)坚持“保人身、保电网、保设备”第一的安全指导思想,在大电网条件下,决不可将不跳机、保发电等同于保电网。(2)发挥人的能动性主要体现在精心设计和选型、精心调试上,事故处理的紧急情况下应首先依靠热工保护,运行人员则发挥辅助作用。根据新的保护指导思想,大机组热工跳闸保护项目应较完善;事故处理时主要依靠保护;保护设计是保人身、保设备第一的原则,“宁愿误动,不应拒动”。在新旧两种保护理念更替中引起了激烈争论,有些问题至今仍争论不断,其中最典型的是要不要坚持设置“停炉停机”保护问题的争论。目前有一部分电厂没有按照设计规程执行,而是停炉不停机,理由是:停炉后不停机,运行人员可通过手动操作把负荷降下来,利用锅炉蓄热,汽轮机带低负荷运行,一旦检查没有什么大故障,可立即点炉启动,省去汽轮机启动并网过程。首先,这种做法潜伏着重大人身伤害和设备损坏事故的危险。实践告诉我们,锅炉事故停炉(MFT)和汽轮机快速降负荷需要运行人员监视大量信息,并执行一系列操作,稍有不慎,可能因操作不当而扩大事故。汽轮机降低负荷不及时,汽压和汽温急剧下降有可能导致蒸汽带水,管道和汽轮机水冲击。此外,这种降负荷过程以及突降到低负荷下运行将造成汽包、汽轮机极大的热应力和汽轮机胀差,这类事故并不少见。至于带厂用电的好处,对于大电网和多机组电厂来说,作用并不明显,而对于孤网运行且由于系统解列导致锅炉MFT停运情况,带厂用电是有重要意义的,但目前传统的汽轮机数字电液控制系统(DEH)和自动电压调节器(AVR)系统无法满足这方面要求,对于这类特殊电厂需作专门设计。对于恢复快和电网考核,这属于经济方面的考虑。大型单元机组解列与否对恢复时间的影响并不很大。此外,这种考核方法也值得商讨,不正确的考核会产生错误的导向。对于电网,如果机组带不上负荷,并网与否差别不大(仅差带无功),电厂中有多台机组,恢复略慢所差负荷完全可由其他机组补上。为了经济上的这点小利冒如此大的风险,并将如此大的责任压到运行人员身上,显然是不妥的。
2提高热工控制系统生产安全性的措施
2.1应尽可能地采用冗余设计
目前，过程控制站的电源和CPU冗余设计已十分普遍。一些保护执行设备（如跳闸电磁阀）的动作电源也应该监控起来。对一些重要的热工信号也应该进行冗余设置，并且对来自同一取样的测点信号进行有效监控和判断，重要测点的测量通道应布置在不同的卡件里以分散危险，提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样，以提高其可靠性，并方便故障处理。一个取样、多点并列的方法有待进一步改进，比如本厂给水流量的三个测点中有两个来自同一个取样点，这会导致处理其中一个测点时会跳给水泵。总之，冗余设计对故障查找、软化和排除十分快捷和方便。
2.2MFT跳闸回路采用独立的双回路设计方案
DCS厂家常规设计的回路是将两路MFT跳闸回路电源经二极管切换后提供给一组继电器跳闸回路，这种设计会成引起电厂直流电源接地查找困难以及直流环路后直流系统频发接地报警的原因，另外一组继电器中的某一继电器故障也会引起某些设备拒动。本项目MFT跳闸继电器采用两套独立直流跳闸回路方案配置，对直流回路无影响，同时一组继电器中的某一继电器故障也不会引起某些保护拒动或者误动作，保护可靠性大大提高。
2.3采用多变送器测量同一参数的测量系统
为了提高热工控制系统测量数据的可靠性，对系统运行影响大的参数，通常采用两个或多个变送器来测量，如主汽温度、汽包水位等。同时，在测量控制方案设计中，人们需要采用特殊的设计技术。下面以三变送器信号自动选中的测量系统进行简要说明，在三变送器正常工作时，可以通过控制系统软件组态设计，通过三个大选和一个小选，自动选择出中值。如果三个变送器中有一个发生故障，其输出变成零，这时，本测量系统仍能自动选中值变送器输出。同时，偏差报警器送出信号报警，以便热工人员检修。热工人员还可以通过切换器选择任一正常变送器工作。
2.4引进电控安全技术
目前DCS不但覆盖机组热工自动化功能,而且早已将机组电控也纳入其中,甚至不久将在一个电厂内用同型DCS实现电气网络监控功能。但DCS的开发和应用长期以来一直以热工自动化专业为主体,因此,为了推动DCS技术进步,开发和应用DCS的热工自动化公司和技术人员应当“开放”思想,研究电控的需要,引进电控的技术,特别是安全技术,使DCS的开发和应用全面吸收2个专业发展的技术成果,并使DCS成为充分满足机组(或全厂)而不是某个专业用的自动化系统。举例说明:在电气专业领域内,为了确保可靠性,规定继电保护装置电磁兼容性(EMC)试验(包括静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌(冲击)抗扰度及磁性抗扰度等试验)各项指标应达到GB/T17626(IEC61000-4)4级要求,测控单元应达到3级要求。但目前国内外DCS对EMC等级均无明确要求,仅有个别DCS通过测试正式宣布达到3级及以上。这种现状很不适应DCS应用范围日益扩展和安全性提高的要求,因此,应参考电气设备标准制定DCS的EMC要求。
结语
经过一段时间的运行情况来看，设备几次出现故障，因为一系列的优化设计，最终避免了设备停运或者降出力，为机组的安全稳定运行提供了重要的保障，总之通过一系列软件系统、硬件系统方面的技术优化，大大提高了机组的安全可靠性。
参考文献
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