电厂热控保护误动及拒动原因分析

电厂热控保护误动及拒动原因分析

刘源-

中国能源建设集团山西电力建设有限公司 山西省 030006

摘  要：热控系统是保证电厂电力运作的重要管控手段。随着国家电力发展的数字化转型，基于DCS的热控系统实现了更高的无人化、数字化和自动化管理。在热控管理提升电力效益和降低管理成本的同时，也带来热控保护的误动及拒动问题。本文从电厂热控系统及热控保护概念出发，探讨电厂热控保护误动及拒动的原因，进而探索热控保护误动与拒动的应对策略。

关键词：电厂热控保护；误动及拒动；原因分析

火力发电技术中，通过煤炭等物质燃烧产生的热量，驱动高温高压的水蒸气进入汽轮机，通过汽轮机的转动带动发电机组转动，进而生电力。火力发电的热控系统通过对电厂热力系统、自动控制系统的监管需要保证发电机组中火力燃烧、水汽循环、能量转换等不同发电阶段及其组件的安全与稳定运作。热控系统是保证火力发电电厂正常运转、提升电厂发电效益的重要组成部分。

一．电厂热控系统及热控保护

1.1电厂热控系统

电厂的热控系统是火电厂的神经系统，通过对电厂设备的压力、温度、流量、转速、振动等的参数信息的监测与调控，实现电厂的正常运作。火力发电厂的热控系统主要由锅炉负荷调节系统、燃料量调节系统、给水调节系统、主蒸汽温度调节系统、再热蒸汽温度调节系统、空气量调节系统、炉膛负压调节系统、磨煤机出口温度调节系统、除氧器水位调节系统、高压加热器水位调节系统、低压加热水位调节系统、凝汽器水位调节系统、吹灰蒸汽压力调节系统、轻油压力调节系统、润滑油调节系统、汽封压力调节系统、除氧器压力调节系统、凝汽器再循环流量调节系统、给水泵再循环流量调节系统、电调压力调节系统、功率调节系统、转速调节系统等等。

热控系统需要保证锅炉内蒸汽流量适应负荷变化，保持给定负压；确保炉膛负压的数值变化范围；保证过热蒸汽和再热蒸汽的温度在合理的范围内；保证汽包水位在正常范围，保证汽包炉内温度的稳定；保证燃料的燃烧效率和能量输送等等。

基于分散控制DCS的热控系统，通过层级管理、单元控制模式以及越来越系统化的管控集成，大大提高的电厂的数字化、文人画和自动化管理水平。

1.2电厂热控保护的重要意义

热控保护是电厂设备在运作过程中，其各种参数超过可控范围时采取的保护和调控手段，主要是为了降低设备的故障发生率，保护发电机组的设备不受损害，以及避免严重的机组损毁问题的发生。

热控保护通过对电厂各类机电设备的监测数据进行判断和决策。需要通过人为的日常监测、维护与维修进行热控保护，需要通过计算机运算的预警、自动或半自动化处理进行热控保护，以及必要的故障紧急处理保护等。

1.3电厂热控保护误动及拒动

基于DCS的热控保护，需要保证电厂运作尤其是自动化运作的可靠性，保证机电设备元器件和整个机电运行系统在规定的条件下以及时间范围内安全的、稳定的运转。基于DCS的热控管理系统，在硬件系统方面，需要可靠的硬件设备和监测手段；在软件系统方面，需要具有足够的容错技术、以及故障自诊断和自处理能力；在热控系统搭建上，需要冗余技术保证系统的正常运作、需要合理的热控管理架构、需要足够的环境适应性。

在电厂热控系统中，监测设备失效、软件容错能力不够、计算机诊断与处理能力达不到预期等等问题，都会引发热控保护的误动及拒动的发生。具体的热控保护误动与拒动原因，根据热控系统故障，可以归结为硬件原因、软件原因、环境原因和人为操作原因四个部分。

二．电厂热控保护误动及拒动原因

2.1 硬件原因

热控系统的硬件设备主要由各类参数的监测设备、数据信号传输通讯设备、实现自动调控的操作端以及实现自动管控的电源供给设备等组成。硬件设备故障，直接影响热控系统的数据、通讯、运算等功能，是热控拒动的重要原因。

具体的拒动原因包括：

2.1.1 监测设备失效

参数监测设备如压力、温度、流量、转速、振动等监测元件数据失效、失真带来的误动与拒动，可能是设备的老化、物理损伤、以及本身精确度和稳定性不好等原因引发。

2.1.2 信息传输干扰与中断

信息传输与控制的通讯模块因干扰、环境变化等发生异常，数据通讯电缆排布不合理或是环境腐蚀老化等发生破损或短路，都会引起热控保护的误动与拒动；同时冗余控制器与主控制器的传输发生异常、DEH控制切换不成功等，也会引起热控保护的误动及拒动。

2.1.3 供电中断

硬件设备正常运作需要电力供应。硬件设备的供电如果发生问题，备用电源启动需要时间更换，也会引起热控保护的误动以及拒动。

2.2 软件原因

热控系统的软件主要实现监测端数据信息的采集、存储、判断、报警、预处理等功能。在机组运行中，如果容错范围设置不合理或逻辑设计错误就会出现判断失误，进而引起热控保护误动及拒动的发生。

具体的问题中，比如限制值出现0的设置、数值范围与实际偏差巨大的跳变等都会触及热控保护误动及拒动；在程序设计上，如果忽略实际运行中时序的变化，进而导致参数数据的大幅度变化，也会触发热控保护；对监控数值设计不合理或者难以实现参数化的数据监测，在本该正常运行的状态出现反复预的警或预处理，进而影响系统的正常运转。

2.3 环境原因

热控系统设备多在高温潮湿环境下运转，不但需要考虑设备长期运行环境的影响，还需考虑自然环境变化的影响。

2.3.1 运行环境对设备的侵蚀

从运行环境角度来看，热控设备长期处在高温、潮湿、或是燃烧尘埃浸染等环境中，设备维护与维修监管不到位，环境对元器件的损伤就会影响数据是准确性和有效性，进而引起热控系统误动与拒动。

2.3.2 数据传输干扰

在数据通讯中，各类电磁干扰会影响监测设备的运作状态和监测准确性。尤其是监测设备如TSI探头、超声波仪表等，受到磁性物体的干扰或是通话信号波的干扰，就会引发系统误动及拒动；对控制与监测信号电缆的屏蔽保护不到位，比如电焊机的谐波污染等，也会引发系统误动及拒动。

2.3.3 极端自然环境影响

下雨天排水不通畅，积水对机电设备的浸泡会影响设备的运作；突发极寒天气可能使得发电机组原有的保温伴热系统失效，仪表管道受冻、测量信号异常等，进而引起异常误动，发生跳机事件。

2.4 人为原因

由于人的技术能力不足、态度不认真、监管不到位等引起的误操作也会引起热控系统的误动及拒动。具体问题中，比如对机组结构不熟悉，操作错误、临时牌存放错误、人为的参数调控错误等都肯恩触发热控保护，引起热控系统误动及拒动等。

三．电厂热控保护误动及拒动的应对策略

热控系统中，需要根据监测数据变化进行热控管控与操作，只有保证热控数据的准确性、有效性、实时性与及时性，才能保证热控系统有效的、准确的和及时的判断与决策。

3.1 保证硬件设备的稳定性

硬件设备的稳定性直接影响电力系统的正常运行，需要保证硬件设备的稳定性。首先，需要在成本范围内，尽量选用测量精度更高的技术处理方案，采用具有更高稳定性和环境耐受性的硬件设备；在具体的设备运行中，通过精细化管理实现设备的维护与维修，避免设备老化、停工、数据信息传输中断等物理因素对热控系统的干扰与影响；还需加强冗余设计在热控系统的中的链接，保证在局部发生问题时，整体系统可以正常运作；同时，还要根据当地环境状况，做好设备的环境适应性设计。

3.2 完善软件系统的操作细节

对热控保护的设计需要在结合实际，在热控系统设计层面进行。首先，需要根据实际的热控管理进行合理的逻辑规划，根据实际电力系统运作状态选择核心的、价值更高的监测变量，并及提升数据精度；同时，需要在管控细节上设定合理的容错范围，需要实验验证，并根据系统运作变化调整数值参数；而且，还需结合系统实际运行经验、人为的经验因素等进行软件整体架构的设计和细节优化；最后，对需要人为操作的地方要做好安全保护、提示与参数调整提醒标示等。

3.3 提升热控管理能力

保证规范操作、合理的流程安排、以及调动员工的积极态度是管理的重要内容。热控管理工作不仅需要对设备运行状态进行实时的、持续的日常维护与维修监管；还需要在遇到问题时，具有及时的、准确的和高效的问题处理能力；同时，还需保证操作人员的拥有足够的技术能力、操作规范、责任意识与安全意识。

四．结束语

综上所述，电厂的热控保护是为保证电厂安全运行，对人员与设备进行安全保护的必要设计。热控保护误动及拒动的发生有很多原因，随着电厂热控管理系统以及电厂数字化技术的发展和行业经验积累，电厂的管理效力与管控能力都将继续提升，而热控误动与拒动的发生将会逐渐减少，进而实现电厂更加智能化和自动化管理。

参考文献：

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[2]史毅.电厂热控保护误动与拒动原因及应对措施[J].石化技术,2022,29(06):273-275.

[3]杨春蕾.电厂热控保护误动及拒动原因分析[J].设备管理与维修,2022(04):102-104.DOI:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2022.02D.51.

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