热控专业隐患排查与治理

Alexandria2020

热控专业隐患排查与治理

第一部  汽轮机轴系振动保护回路

一、信号部分

1.1 轴承座绝对振动测量用的磁电式速度传感器和压电式速度传感器，安装在精加工的轴承座的平面上应为刚性连接。当发发电机、励磁机轴承座要求与地绝缘时，传感器外壳应对地浮空。（DL 5190.4-2012《电力施工技术规范 第4部分：热工仪表及控制装置》3.7）

1.2 TSI系统的传感器探头、延长电缆和前置器，应成套校验安装。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化可靠性评估技术导则》6.4.1.2）

1.3 传感器应安装紧固，传感器尾线与延伸电缆的连接接头套有热缩管固定可靠，延伸电缆避免小弧度弯曲（根据厂商要求）且沿途固定，原理强电磁干扰源和高温区，固定与走向不存在损伤电缆的隐患，并有可靠的全程金属防护措施。

1.4 传感器延伸电缆固定宜用漆包线（紫铜线）进行固定，出缸线宜采用一线一出口。出口处应考虑防渗漏措施。

1.5 安装前置放大器的金属盒应选择在较小振动并便于检修的位置，盒体底座垫10mm左右橡胶皮后固定牢固。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.2）

1.6 前置放大器安装于金属箱中（根据型号确定浮空安装要求），箱体应可靠接地。接口和接线检查紧固；输出信号电缆宜采用0.5~1.0mm的普通三芯屏蔽电缆，且其屏蔽层在汽轮机现场侧绝缘浮空；若采用四芯屏蔽电缆，备用芯应在机柜端接地。电缆屏蔽层在机架的接线端子旁靠近框架处破开，屏蔽线直接接在机架的COM（公共地）或Shield（屏蔽接地）端上。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.2）

1.7 与其他系统连接时，TSI系统和被连接系统应作为一个整体考虑并保证屏蔽层一点接地。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.2）

1.8 信号屏蔽层具有全线路电气连续性。检查接线盒或中间端子柜的屏蔽电缆接线，当有分开或合并时，其两端的屏蔽线通过端子可靠连接。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.5.2.5）

1.9 TSI传感器宜选择不带中间接头且全程为金属铠装的电缆。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.1）

**举例**

某厂220MW机组，在机组正常运行中4、6瓦X向及7瓦X\Y向轴振参数同时从38μm、78μm、45μm、46μm跳变至59μm、98μm、58μm、74μm，随后在短时间内，以上几套测量参数无规律的多次发生跳变，其中7瓦Y向轴振参数最高达230μm（轴振最大测量值为250μm）。分析得知，7瓦X向跳变幅度最大，从TSI装置柜内接线端子处解除7瓦X向探头测量回路接线，发现整个TSI系统所有测量参数都有小幅度回落，将7瓦X向探头拆除，把7瓦Y向的探头接到7瓦X向的信号转换器上，TSI系统各项参数显示正常，进一步查找发现探头延伸电缆1米处有个接头，接头盒电缆铠装碰到一起导通后造成系统多点接地，导致对同一装置的其他测量系统也造成了干扰，干扰信号强时，参数跳变幅度会变大。

1.10 转子轴系表面因修复等原因增加修复涂层时，振动因数需增加修正。

1.11 振动保护逻辑宜遵循从安装位置到测量模件全程相对独立的原则。

1.12 超速探头线缆在引入接线盒前应敷设黄腊管或保护套管，避免线缆外皮磨损导致信号受到干扰。

1.13 保护系统和油系统禁用普通橡皮电缆，进入轴承箱内的导线应采用耐油、耐热绝缘软线。（《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》14.2）

第二部分  汽轮机超速保护回路

一、信号部分

1.1 汽轮发电机组轴系应安装两套转速检测装置，并分别装设在不同的转子上。（《防止电力生产事故的二十五项重点要求》8.1.9）

1.2 每套转速测量装置测点应三重冗余，并遵循从安装位置到测量模件全程相对独立的原则。（《防止电力生产事故的二十五项重点要求》9.4.3）

1.3 TSI系统的传感器探头、延长电缆和前置器，应成套校验安装。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.2）

1.4 传感器应安装紧固，传感器尾线与延伸电缆的接头套有热缩管固定可靠，延伸电缆避免小弧度弯曲（根据厂商要求）且沿途固定，远离强电磁干扰源和高温区，固定与走向不存在损伤电缆的隐患，并有可靠的全程金属防护措施。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1）

**举例**

某电厂1号机组冲转期间，定速3000r/min，DEH系统3个转速探头转速发生突变，因3个转速相互之间偏差超过100r/min，判断为DEH转速故障，ETS保护动作。分析得知，3路转速共用同一根电缆，因电磁干扰造成转速跳变。

1.5 传感器延伸电缆固定宜用漆包线（紫铜线）进行固定，出缸线宜采用一线一出口。出口处应考虑防渗漏措施。

1.6 安装前置放大器的金属盒应选择在较小振动并便于检修的位置，盒体底座垫10mm左右橡胶皮后固定牢固。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.2）

1.7 前置放大器安装于金属箱中（根据型号确定浮空安装要求），箱体应可靠接地。接口和接线检查紧固；输出信号电缆宜采用0.5~1.0mm的普通三芯屏蔽电缆，且其屏蔽层在汽轮机现场侧绝缘浮空；若采用四芯屏蔽电缆，备用芯应在机柜端接地。电缆屏蔽层在机架的接线端子旁靠近框架处破开，屏蔽线直接接在机架的COM（公共地）或Shield（屏蔽接地）端上。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.2）

1.8 与其他系统连接时，TSI系统和被连接系统应作为一个整体考虑并保证屏蔽层一点接地。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.2）

1.9 信号屏蔽层具有全线路电气连续性。检查接线盒或中间端子柜的屏蔽电缆接线，当有分开或合并时，其两端的屏蔽线通过端子可靠连接。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.5.2.5）

1.10 TSI传感器宜选择不带中间接头且全程为金属铠装的电缆。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.4.1.1）

1.11 TSI（ETS或BUG）超速的3路转速信号至TSI（独立配置的超速保护系统或DEH控制器内的转速判断模件）经定值判断后输出3路硬接线至ETS的不同模件，不得采用通信方式传输。

1.12 DEH超速（或包含在DEH遮断）的3路输出信号应硬接线至ETS的不同模件，不得采用通信方式。

1.13 机组停机检修期间，应静态校核转速判断模块的定值（3300r/min）。

1.14 超速探头线缆在引入接线盒前应敷设黄腊管或保护套管，避免线缆外皮磨损导致信号受到干扰。

1.15 保护系统和油系统禁用普通橡皮电缆，进入轴承箱内的导线应采用耐油、耐热绝缘软线。（《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》14.2）

二、控制器性能

    控制器处理周期设置宜遵循：

2.1 模拟量控制系统不大于125ms，开关量控制系统不大于50磨损。

2.2 可能出现孤岛运行的机组，其转速控制回路处理周期不大于50ms。

2.3 独立配置的超速跳闸保护（OPT）系统、超速保护系统（OPC），为满足相应速度要求，其处理周期应不大于20ms。

三、控制逻辑

3.1 超速保护宜由两套不同物理原理构成、独立于汽轮机DEH的系统构成。（DL/T 996-2006《火力发电厂汽轮机电液控制系统技术条件》8.11）

3.2 TSI（ETS或BUG）超速和DEH超速分别进行“三取二”逻辑判断。

四、静态传动试验

4.1 逐一从现场转速探头处加模拟信号，确认每个转速显示、定值准确，单点未触发保护动作。

4.2 按3种组合，从现场两个转速探头处加模拟信号，确认超速保护正确动作，检查声光报警、跳闸首出应与实际一致。

第三部分    凝汽器真空低保护回路

一、信号部分

1.1 取样位置应在凝汽器第一排冷却管上300~900mm处。（DL/T 932-2005《凝汽器与真空系统运行维护导则》5.2.2）

1.2 取样孔应水平居中、分布均匀，且远离真空破坏管路。

1.3 测量真空的指示仪表或变送器应设置在高于取源部件的地方。（DL 5190.4-2012《电力建设施工技术规范 第4部分：热工仪表及控制装置》4.2.4）

1.4 凝汽器真空测量不得装设排污费。（DL 5190.4-2012《电力建设施工技术规范 第4部分：热工仪表及控制装置》4.2.8）

1.5 测量凝汽器真空的管路应向凝汽器方向倾斜，防止出现水塞现象。（DL 5190.4-2012《电力建设施工技术规范 第4部分：热工仪表及控制装置》7.1.9）

1.6 仪表安装要高于取源部件；测量管路小于100m，管路斜度≥1%。（DL 5210.4-2009《电力建设施工质量验收及评价规程》4.8.2-1）

1.7 宜采用纸垫片或聚四氟乙烯垫片。

1.8 避免安装位置的振动对开关的影响。

1.9 真空压力低开关应三重（或四重）冗余，并遵循从取样点到输入模件全程相对独立的原则。（《防止电力生产事故的二十五项重点要求》9.4.3）

1.10 就地信号应硬接线直接输入至ETS。（DL/T 261-2012《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》6.2.3.4）

**举例**

某厂凝汽器真空保护采用串并联“四取二”逻辑方式，其中一支取样管两个真空低保护开关与仅用于监视变送器共用同一取样管，保护配置也存在错误，同一根取样管接的两个开关同时动作保护动作。在处理监视变送器故障时，由于二次门不严造成凝汽器保护动作，机组停机。

二、试验块管理

2.1 为确保通道试验时不会同时动作，通道间闭锁功能应可靠。（《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》18.11）

2.2 定期检查管路压力，防止试验块泄漏。

2.3 不应采用只有一路取样管路的在线试验块。

三、控制逻辑

    通过采用“三取二”或具有同等判断功能的逻辑实现。

四、静态传动试验

4.1 逐一从现场真空开关处抽真空，确认每个真空开关动作、定值准确，单点未触发保护动作。

4.2 “三取二”配置：按3种组合，从现场两个真空开关处短接，真空低保护应正确动作，检查声光报警、跳闸首出应与实际一致。

4.3 串并联配置：按6种组合，从现场两个真空开关处短接，其中同侧两个开关动作真空低保护不应动作，异侧两个开关动作真空低保护应正确动作，检查声光报警、跳闸首出应与实际一致。

**举例**

某厂2号机组“四取二”（串并联）配置的4个真空低保护压力开关，1、2号开关相或“与上”3、4号开关相或构成保护动作条件，由于开关接线错误，实际变成1、3号开关相或“与上”2、4号开关相或构成保护动作条件，而1、2号开关取样管为同一路，由于取样管堵塞导致1、2号开关同时动作，保护误动机组跳闸。

第四部分  锅炉主保护系统

    锅炉炉膛安全监控系统设计可靠与否直接关系到电站锅炉的安全运行，如果设计存在隐患，轻则造成锅炉灭火及机组停机，严重情况则会造成重大设备损坏。例如，锅炉爆炸等。因此对锅炉主保护系统进行隐患排查，一直是各项检查工作的重点要求，尤其是在国家能源局下发的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中有非常详细的具体要求，各发电单位必须照此严格执行。

如何排查锅炉主保护系统隐患

   　1.1 锅炉主保护系统隐患排查的依据

　　要保证我们发电工作的可靠，就必须按照电力系统相关规范、规程开展我们的各项工作，锅炉主保护系统的排查同样如此。进行锅炉主保护系统的隐患排查，主要参照以下几个规程规范进行：（1）DL/T 261-2012火力发电厂热工自动化系统可靠性评估导则；（2）DL/T 1091-2008火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统设计规程；（3）DL/T 5428-2009 火力发电厂热工保护系统设计技术规定；（4）国家能源局下发的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》。基本上这4个规程规范涵盖了关于锅炉主保护系统设计、安装、维护等各方面的要求。

　　1.2 锅炉主保护系统隐患排查的方法

　　进行锅炉主保护系统的隐患排查不能只排查某一部分，是要排查系统锅炉主保护系统的全过程，所以要将锅炉主保护系统分成以下几个部分进行排查：（1）测量系统；（2）控制系统。每一个系统又可以按照系统的构成及特性进行细化，结合现场实际，参照上述介绍的规范规程进行细致研究。

　　1.2.1 测量系统的排查

　　测量系统的排查分为设备选型及设备的安装。主保护系统所用设备必须为在该行业口碑最好的成熟设备，要满足现场使用环境、热力系统性能、保护安全性的要求。对于高温环境的设备，则必须选用耐高温的设备；安装在环境灰尘较大的设备则必须保证防护等级合格；测量环境介质冲涮较大的设备则必须选用耐磨材质等。主保护设备选用的设备性能不仅要满足正常热力系统运行的需要，还应满足极端工况或者人为误操作情况下的需要，在极限工作情况下不造成仪器仪表损伤和性能降低。主保护测量设备的性能指标要满足锅炉主保护的准确性、安全性的要求，它的精度、灵敏度、重复性、死区、响应特性、稳定性都应满足要求。例如，炉膛压力保护用压力开关应选用单刀双掷的开关，而不能选用回差较大的双刀双掷的开关。燃油母管阀要求快速关闭时间应当小于1 s，这就需要从气缸到气源管路、电磁阀通径等统一考虑。设备的安装分为取源部件的安装及检出元件的安装，也就是测量设备要规范地安装在合理的取样位置处，才能保证测量出的信号准确、可靠性高。例如，按照规程要求，炉膛压力取源部件应当设置在燃烧室火焰中心的上部，取源部件要有防堵及吹扫设施。汽包水位平衡容器上部不应保温，静水柱部分不应保温，一次门应当水平安装，汽侧取样管向上向汽包倾斜，而水侧则相反。敷设取样管路时不能有U型弯。坡度与管径应根据信号的重要性、凝结的可能性确定，坡度一般地应大于1∶100等。

　　1.2.2 控制系统的排查

　　控制系统的排查包括IO部分、逻辑部分及电源部分。所有重要的主辅机都应采取三取二的逻辑判断方式，保护信号应遵循从取样点到输入模件全程相对独立的原则，如，因系统原因测点数量不够，应有防保护误动的措施。作为锅炉主保护系统的IO，要保证可靠性，采用冗余方式是最通用的做法。但不只是冗余即可以实现安全性，必须在冗余方式的基础上做到独立性，才能避免共同失效的情况出现。例如，炉膛压力保护，无论是取样部位、测量管路、电缆、DCS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。逻辑部分的排查则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判断与动作，还应分析热工设备故障、热力系统异常、人员误操作情况下，保护逻辑如何尽早报警，如何尽快动作。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到，才能保证设计的保护逻辑全面。分析逻辑一定要在正方向分析逻辑基础上，还要学会反向分析。电源系统的排查必须是隐患排查的首要排查内容，因为电源系统存在问题，必定会导致保护整体失效，出现严重后果。锅炉主保护系统涉及的电源主要包括控制器部分、硬跳闸板、火检等。确保电源系统可靠最常用的设计是需要双路切换电源，并且在切换的过程中必须做到无扰。要分析验证一路电源故障是否能够及时发出报警，切换时间是否保证系统正常，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。

如何治理排查出的隐患

　　如何治理锅炉主保护系统排查出的隐患，是整个排查流程的关键环节，要在依据相关规程规范的基础上，结合该公司实际情况制定治理方案。只要查出隐患，就应立即制定方案，如暂时不具备制定完整方案的条件，但可采取措施能够提高锅炉主保护可靠性，也应当立即实施。下面介绍秦电公司治理锅炉主保护隐患的一些方案。

　　2.1 测量系统排查出隐患的治理

　　2.1.1 设备安装隐患的治理 　　一期原烟气压力高保护为2012年新增保护。为了确认改造状况，在运行一个月后进行了定检工作，检查发现管路内积水很多。经过分析造成积水存在两个原因：第一是压力开关接头密封面没有水封线，垫片采用为钢制垫，导致密封不牢。后将接头更换为带水封线接头，并更换垫片为退火铜垫片。第二是取样筒及测量管路没有保温，导致烟气处于流通状态，烟气冷凝导致管路积水。解决上面两个问题后管路积水已基本消除。原#2炉炉膛负压测量管路在冬季时出现管路堵塞，导致炉压自动调节系统误调节，盲目开大引风机入口挡板，造成炉压保护动作。分析管路堵塞原因也是因为取样系统没有进行保温。现在所有炉压及烟气测点取样均进行了保温处理。#3炉汽包水位测点在起炉点火时经常出现水位有偏差，后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。处理方案就是将此部分U型弯取消，同时在锅炉水压试验结束消压至1 MPa时进行充分排污，这种问题已经得到解决。

　　2.1.2 设备选型排查隐患的治理

　　二期炉压开关原为SOR开关，在使用中发现存在以下现象：冬季检修期间实验室校验合格，但安装至现场后，在炉压保护进行实传时，开关动作与定值不符。经过对比发现，此类开关无法在低温下使用，后全部更换为DWYER开关。

　　2.2 控制系统排查出隐患的治理

　　2.2.1 IO未冗余独立隐患的治理

　　二期锅炉探头冷却风压MFT保护分为两种情况：两台探头冷却风机停运（二取二）及探头冷却风压低（三取二），在隐患排查中发现上述设计虽然好像实现了冗余，但并未做到独立。两个风机运行信号输入同一块板卡，如板卡故障，则MFT保护就可能会误动；而3个压力测点共用两个取样表管，则一个管路泄漏会导致保护误动。通过重新进行板卡分配、增加取样点的方式进行了改进，消除了隐患。同样#2炉主保护系统有很多重要IO也存在有冗余未独立的情况，例如，磨煤机运行、空予器运行、一次风机停运信号在同一卡件输入，也进行了IO重新优化分配。#2炉炉压测点共15个，分别位于炉膛两侧，只设计两个取样器，如一个取样器堵塞，则必然导致保护动作异常。通过在水冷壁增加取样点，保证每侧有3个取样点，同时对测点进行重新布置，同类型点不允许位于一个取样器上，每个测点取样管独立设计，实现了真正冗余。

　　2.2.2 保护逻辑隐患的治理

　　按照规程要求，为防止锅炉炉膛爆燃，需要在点火前进行充分的吹扫，以清除炉膛及尾部烟道内积聚的可燃物。如果吹扫条件设计不合理，则可能导致吹扫无法进行，延迟锅炉点火。或者吹扫流于形式，没有达到目的。秦电公司一期两台机组原并没有设计燃油泄漏试验，这样当存在母管阀或油角阀泄漏时，必然会有燃油泄漏到炉膛内，而这是吹扫300 s无法起作用的。秦电公司依据火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程内推荐的试验步骤，进行了设计并优化试验定值，现已经保证正常投入。原设计锅炉吹扫条件中包括磨煤机均停运信号，但磨煤机停运信号在磨煤机停电后无法发出，这样当磨大修时该信号无法发出，吹扫条件就无法具备，锅炉无法进行吹扫，从而延迟点火。将磨煤机停运信号改为磨运行信号取非，解决了上述隐患。汽轮机跳闸联跳锅炉保护设计为汽机主汽门关闭脉冲跳闸锅炉，但在实际跳闸中如出现主汽门卡涩，就会导致汽机跳闸无法发出，从而机跳炉无法实现。经过研究增加了逻辑设计，增加一路汽机已跳闸信号，它直接取自三取二打闸油压信号或DEH系统“汽轮机已脱扣”信号，保证了保护的可靠。

结语

　　锅炉主保护系统的隐患排查必须要坚持不懈，注意日常积累。随着对设备认知情况的变化，甚至随着现场设备周围环境的变换，隐患都会随之产生。作为热控技术人员要充分借鉴新上马机组的设计，因为新建设的机组必然有新设计、新技术，要敢于创新。技术人员一定要在设计、施工、验收各个阶段中按照规程规范开展工作，这样设备隐患才会越来越少。


内容来源：热控知识