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摘要：热工保护系统是火电厂不可或缺的组成部分，对提高机组主辅设备的可靠性和安全性起着十分重要的作用。本文重点介绍了热工保护系统中常见的问题，并提出了提高热工保护可靠性和安全性的对策。
关键词：热工保护 可靠性
热工保护是指在机组启停和运行过程中，通过对机组及其主要辅助设备的工作状态和运行的热力参数及电网的运行状态的实时在线监测，在主辅设备及系统的热力参数及电网发生异常或故障时，及时发出报警信号，紧急情况下自动启动或切除某些设备或系统，使机组仍然维持原负荷运行或减负运行当发生重大故障而危及机组设备安全时，自动停止机组运行并记录相关信息。一般来说，一套完整的热工保护系统包括监测装置、报警装置、控制逻辑、保护定值、记录和打印设备、保护在线试验装置等。
一、热工保护管理中存在的问题
1.1 DCS与就地装置的接口
在工程实践中，大型辅助设备往往配供就地控制装置，实现就地配套设备的就地控制功能，如风机油站控制柜、电机油站控制柜、磨煤机油站控制柜、空预器就地控制柜等。为实现远方操作及保护，这些控制装置与DCS之间形成大量联系，由于设备厂家设计风格各异且均为定型产品，因此会带来一些风险 如某厂风机油站控制柜。送DCS信号使用了公共线。而且部分信号采用常闭点，在现场维护作业时，因误碰公共线，导致油泵停止信号误发，引起风机跳闸。
1.2 电缆选型及施工
1）电缆敷设不规范，动缆与控缆未严格分层敷设，导致保护信号受动缆电磁干扰，引起信号误发；2）控制电缆屏蔽层接地不良，导致信号误发。如雷雨大风天气中，某厂二次风量信号从正常值逐渐减小，经查发现该区域部分信号电缆屏蔽层接地不良，雷电造成的瞬间高电压无法快速释放，导致DCS输入通道防浪涌功能启动，引起信号减小；3）信号电缆有转接头。信号电缆的转接头将引起电缆整体绝缘降低，防潮、防水性能急剧下降，破坏屏蔽层的完整性等问题，导致保护信号误发。如某厂钢球磨跳闸，经检查发现，由于信号电缆转接处在冲洗时进水，导致信号误发：4）接触油脂的电缆耐油性能不良。汽轮机轴系监测信号中，大部分接触润滑油，若电缆耐油性能不足，将导致电缆长期使用绝缘下降，信号误发。
1.3 主要辅机的辅助设备
主要辅机的主要辅助设备如果被忽视，一旦发生问题则可能引发重大事故。如某厂发生磨煤机全部跳闸，导致锅炉灭火保护动作，机组解列。经过分析发现，磨煤机油站控制箱动力电源失电，导致油泵停止，且控制电源取自动力电源，导致备用油泵未及时联启，油泵均停，引发磨煤机跳闸。完善该油站电源配置后，该隐患消除。
1.4 脱硫、除灰、化水等外围系统的热工保护
在旧的维护分工模式中，热工维护的主要工作集中在主机区域。脱硫、除灰、化水等外围系统则相对薄弱。按照主机执行的标准检查上述外围系统的热工保护回路，往往能够发现大量问题，而此类问题一旦爆发.将会导致单元机组降低出力甚至停机，公用系统的缺陷甚至威胁到全厂的安全运行。对于外围系统的热工保护，需要从观念、人员配置、资金投入等方面加强，方可有效解决此类问题。
1.5 电源、气源等公用系统
电源、气源等作为公用系统，一方面因其影响范围宽广而极其重要，另一方面因其涉及到电气与机务专业而易被忽视。电源系统易发生故障的部位包括双电源切换装置、控制装置使用的独立UPS等。气源系统易发生的问题包括压缩空气含水/含油超标、气源压力降低等，压缩空气含水、含油超标将导致气动执行结构定位器喷嘴堵塞，动作异常，冬季还可能因管道结冻导致失去气源。压缩空气压力降低将导致气动执行机构动作异常。
要根据用户的重要程度对热工电源系统进行分级，最重要的用户（如DCS、DEH等）应采用双路UPS供电；重要用户采用保安段+PC段双路电源供电；一般用户可采用PC段供电。UPS装置应采用在线式UPS，以保证电源的连续性 双电源切换装置应关注切换机理，尽量不采用欠压切换，以避免大动力启动时电压波动导致反复切换引起异常。
二、提高热工保护可靠性的措施
2.1 加强环境管理
热工保护装置及相关的测量装置、执行机构等大量采用集成电路器件，这些器件对环境温度、湿度、粉尘、振动等比较敏感。因每种设备均有保障其正常工作的环境要求，如无法满足将导致装置可靠性降低，引起热工保护拒动或误动。在DCS、PLC等装置集中布置的电子设备间、工程师站等场所，应重点关注空调设备配置及运行情况。现场设备应重点关注防雨措施。电缆夹层应重点关注防火、防鼠措施。检修期间，应安排清扫热工装置积灰，清灰时要防止静电损伤设备。
2.2 做好量值传递
应按照技术监督有关规定的要求，建立合规的热工计量管理体系。该体系包括必要的场所、合格的检定人员、必要的标准计量设备、有关规定及清晰的标准溯源体系。现场测量装置应按照检定周期的要求安排检定，电厂无法独立完成的特殊设备（如TSI测量装置）检定应送到有检定资质的单位检定合格后使用。热工标准室应按照规定周期定期复检，以保证计量体系符合标准要求。在复检周期内应采用类似标准器互相比对，以及时发现标准器故障。发现大的偏差时应及时分析原因，必要时送上级计量主管部门检定。
2.3 做好启动前传动试验
每次机组启动前都要做好热工保护系统的传动试验。试验前，运行人员与热工人员应加强沟通，运行人员应熟悉本项试验步骤，加强监护，及时发现并处理热丁保护系统工作异常状况。对于具备条件的系统要进行系统运行工况模拟传动试验，并重点检查保护初始触发条件、出口指令、执行机构动作行为等环节的逻辑关系。启机前的传动试验，可有效检测系统工作逻辑的异常情况，将事故消灭于萌芽状态。
2.4 定期更换硬件设备
热工保护系统重要的硬件设备，不仅要按照常规进行检测，而且要定期更换。当设备进入故障多发期时，应及时更换，防止设备误动。更换下来的设备可以按照重要性逐级递减的次序更换使用，最后不能使用时再淘汰。
2.5 及时消除热工保护装置缺陷
良好的设备状况是保证热工保护正常工作的基础，一旦发现缺陷，应采取措施防止保护误动（在控制装置上强制信号或短接/拆线），并尽快消除缺陷，恢复保护装置的完好。
2.6 做好事故分析及培训工作
对于热工保护误动及拒动事件，应及时组织分析，举一反三，盘查类似问题，彻底消除隐患。采用“比学传帮带”等手段，不断丰富培训形式，着力提高检修维护、运行人员的技能水平，以减少人为因素导致的保护误动。
参考文献
[1]张辉.关于提高火电厂热工保护装置可靠性的探讨[J].科技论文，2011（4）.
关键词：热工保护 可靠性
热工保护是指在机组启停和运行过程中，通过对机组及其主要辅助设备的工作状态和运行的热力参数及电网的运行状态的实时在线监测，在主辅设备及系统的热力参数及电网发生异常或故障时，及时发出报警信号，紧急情况下自动启动或切除某些设备或系统，使机组仍然维持原负荷运行或减负运行当发生重大故障而危及机组设备安全时，自动停止机组运行并记录相关信息。一般来说，一套完整的热工保护系统包括监测装置、报警装置、控制逻辑、保护定值、记录和打印设备、保护在线试验装置等。
一、热工保护管理中存在的问题
1.1 DCS与就地装置的接口
在工程实践中，大型辅助设备往往配供就地控制装置，实现就地配套设备的就地控制功能，如风机油站控制柜、电机油站控制柜、磨煤机油站控制柜、空预器就地控制柜等。为实现远方操作及保护，这些控制装置与DCS之间形成大量联系，由于设备厂家设计风格各异且均为定型产品，因此会带来一些风险 如某厂风机油站控制柜。送DCS信号使用了公共线。而且部分信号采用常闭点，在现场维护作业时，因误碰公共线，导致油泵停止信号误发，引起风机跳闸。
1.2 电缆选型及施工
1）电缆敷设不规范，动缆与控缆未严格分层敷设，导致保护信号受动缆电磁干扰，引起信号误发；2）控制电缆屏蔽层接地不良，导致信号误发。如雷雨大风天气中，某厂二次风量信号从正常值逐渐减小，经查发现该区域部分信号电缆屏蔽层接地不良，雷电造成的瞬间高电压无法快速释放，导致DCS输入通道防浪涌功能启动，引起信号减小；3）信号电缆有转接头。信号电缆的转接头将引起电缆整体绝缘降低，防潮、防水性能急剧下降，破坏屏蔽层的完整性等问题，导致保护信号误发。如某厂钢球磨跳闸，经检查发现，由于信号电缆转接处在冲洗时进水，导致信号误发：4）接触油脂的电缆耐油性能不良。汽轮机轴系监测信号中，大部分接触润滑油，若电缆耐油性能不足，将导致电缆长期使用绝缘下降，信号误发。
1.3 主要辅机的辅助设备
主要辅机的主要辅助设备如果被忽视，一旦发生问题则可能引发重大事故。如某厂发生磨煤机全部跳闸，导致锅炉灭火保护动作，机组解列。经过分析发现，磨煤机油站控制箱动力电源失电，导致油泵停止，且控制电源取自动力电源，导致备用油泵未及时联启，油泵均停，引发磨煤机跳闸。完善该油站电源配置后，该隐患消除。
1.4 脱硫、除灰、化水等外围系统的热工保护
在旧的维护分工模式中，热工维护的主要工作集中在主机区域。脱硫、除灰、化水等外围系统则相对薄弱。按照主机执行的标准检查上述外围系统的热工保护回路，往往能够发现大量问题，而此类问题一旦爆发.将会导致单元机组降低出力甚至停机，公用系统的缺陷甚至威胁到全厂的安全运行。对于外围系统的热工保护，需要从观念、人员配置、资金投入等方面加强，方可有效解决此类问题。
1.5 电源、气源等公用系统
电源、气源等作为公用系统，一方面因其影响范围宽广而极其重要，另一方面因其涉及到电气与机务专业而易被忽视。电源系统易发生故障的部位包括双电源切换装置、控制装置使用的独立UPS等。气源系统易发生的问题包括压缩空气含水/含油超标、气源压力降低等，压缩空气含水、含油超标将导致气动执行结构定位器喷嘴堵塞，动作异常，冬季还可能因管道结冻导致失去气源。压缩空气压力降低将导致气动执行机构动作异常。
要根据用户的重要程度对热工电源系统进行分级，最重要的用户（如DCS、DEH等）应采用双路UPS供电；重要用户采用保安段+PC段双路电源供电；一般用户可采用PC段供电。UPS装置应采用在线式UPS，以保证电源的连续性 双电源切换装置应关注切换机理，尽量不采用欠压切换，以避免大动力启动时电压波动导致反复切换引起异常。
二、提高热工保护可靠性的措施
2.1 加强环境管理
热工保护装置及相关的测量装置、执行机构等大量采用集成电路器件，这些器件对环境温度、湿度、粉尘、振动等比较敏感。因每种设备均有保障其正常工作的环境要求，如无法满足将导致装置可靠性降低，引起热工保护拒动或误动。在DCS、PLC等装置集中布置的电子设备间、工程师站等场所，应重点关注空调设备配置及运行情况。现场设备应重点关注防雨措施。电缆夹层应重点关注防火、防鼠措施。检修期间，应安排清扫热工装置积灰，清灰时要防止静电损伤设备。
2.2 做好量值传递
应按照技术监督有关规定的要求，建立合规的热工计量管理体系。该体系包括必要的场所、合格的检定人员、必要的标准计量设备、有关规定及清晰的标准溯源体系。现场测量装置应按照检定周期的要求安排检定，电厂无法独立完成的特殊设备（如TSI测量装置）检定应送到有检定资质的单位检定合格后使用。热工标准室应按照规定周期定期复检，以保证计量体系符合标准要求。在复检周期内应采用类似标准器互相比对，以及时发现标准器故障。发现大的偏差时应及时分析原因，必要时送上级计量主管部门检定。
2.3 做好启动前传动试验
每次机组启动前都要做好热工保护系统的传动试验。试验前，运行人员与热工人员应加强沟通，运行人员应熟悉本项试验步骤，加强监护，及时发现并处理热丁保护系统工作异常状况。对于具备条件的系统要进行系统运行工况模拟传动试验，并重点检查保护初始触发条件、出口指令、执行机构动作行为等环节的逻辑关系。启机前的传动试验，可有效检测系统工作逻辑的异常情况，将事故消灭于萌芽状态。
2.4 定期更换硬件设备
热工保护系统重要的硬件设备，不仅要按照常规进行检测，而且要定期更换。当设备进入故障多发期时，应及时更换，防止设备误动。更换下来的设备可以按照重要性逐级递减的次序更换使用，最后不能使用时再淘汰。
2.5 及时消除热工保护装置缺陷
良好的设备状况是保证热工保护正常工作的基础，一旦发现缺陷，应采取措施防止保护误动（在控制装置上强制信号或短接/拆线），并尽快消除缺陷，恢复保护装置的完好。
2.6 做好事故分析及培训工作
对于热工保护误动及拒动事件，应及时组织分析，举一反三，盘查类似问题，彻底消除隐患。采用“比学传帮带”等手段，不断丰富培训形式，着力提高检修维护、运行人员的技能水平，以减少人为因素导致的保护误动。
参考文献
[1]张辉.关于提高火电厂热工保护装置可靠性的探讨[J].科技论文，2011（4）.