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摘 要： 可靠的热控系统是机组稳定运行的基础，本文结合中国自动化学会主编的《电力行业火力发电机组2016年热控系统故障分析与处理》一书，经过统计分析，找出热控导致非停的规律性原因，包括控制系统硬软件故障、测量与执行机构故障、维护不当、线缆管路故障、电源系统故障等，然后分类做了陈述并列举了相关案例进行说明，最后从设备安装调试、日常维护、落实25项反措、逻辑优化、技术管理等方面提出了提高火电厂热控系统和设备的可靠性的具体对策，有利于火电企业完善、优化热控系统，提高机组的安全性能。
关键词： 热控故障；非停；预防控制措施
【中图分类号】 K826.16
【文献标识码】 B
【文章编号】 2236-1879（2017）15-0205-02
0 概述
随着分散控制系统逐渐在火电厂普及应用，热控自动化系统已覆盖发电厂的各个角落，由于热控设备的各种原因触发MFT或EST动作，引发机组跳闸解列，给企业造成了大量不可挽回的经济损失。随着大容量机组的增多，机组的安全性与可靠性对电网系统的影响也越来越大，因此，对电厂热控调节系统，保护系统的要求也在日益提高。作为电厂的核心技术，热工调节系统，保护系统对整个机组的安全稳定运行同样起着关键性的作用。
1 非停事故统计分析与案例
如《电力行业火力发电机组2016年热控系统故障分析与处理》一书所述，2016年中国自动化学会在统计的热控原因引发机组非计划停运事故123起，其中控制系统软硬件故障37起，占30%；測量与执行机构故障26起，占21%；运行检修维护不当25起，占20%；线缆管路故障22起，占18%；电源系统故障13起，占11%。如下表：
2016年非计划停运事故
原因分类数量百分比%
控制系统软硬件故障3730%
测量与执行机构故障2621%
维护不当2520%
线缆管路故障2218%
电源系统故障1311%
1.1 控制系统硬软件故障。
37例控制系统硬软件故障中，各类模块卡件故障14起，是影响控制系统安全运行的主要因素，其次是组态软件故障11起，和设计配置隐患7起。主要的原因有重要控制器元件老化，环境温度超标，逻辑组态不合理，未进行必要的模拟性能测试等。
案例1：某厂#2机组负责锅炉保护系统的控制通讯模件内部异常，导致主从通讯模件与其他控制单元通讯中断，引起MFT动作，机组停运。
案例2：事件经过：2016年2月9日某厂#1机组负荷511MW协调运行中，汽轮机高调、中调跳闸电磁阀动作，所有调门全关，10秒后引起给水泵汽机进汽压力不足，给水流量低低触发MFT跳闸。
原因分析：根据SOE记录分析引起调阀快关动作的原因是进汽流量设定值和反馈偏差大引起，就是C20发生动作导致调阀快关，C20动作的原因是四个调阀的共同变量100SB-YR0发生瞬间突降，100SB-YR0动作是其上游的100SB-YR突变引起。从历史点的几个异常记录中，可判断当时控制器执行存在异常或逻辑失真，控制系统供应商艾默生公司的回答是非法浮点数使算法模块发生不恰当的输出数值变化。
1.2 测量与执行机构故障。
26起测量与执行机构故障普遍的原因是，设备老化，检修维护不及时，缺少定期检查或试验等。
案例：某电厂#4机组41一次风机动叶执行器24号信号线断裂虚接在端子排上，造成执行器指令和反馈信号大幅波动，41一次风机跳闸，联跳数台给煤机，导致炉膛全燃料丧失触发，MFT动作，机组解列。
1.3 运行检修人员维护不当的普遍原因是，基层技术人员经验缺乏，操作轻率，缺乏监护，管理不当等。
案例：某电厂#2锅炉2B空预器热一次风风量测点跳变，拟对热一次风风量测点取样管进行吹扫，需强制总风量低低MFT保护条件，操作中误将“炉膛总风量低低”强制为“TRUE”，锅炉总风量低低保护动作，触发MFT，机组停运。
1.4 线路管路故障的原因是，电缆空间布置不合理，线缆材质或防护不满足要求，电伴热投入不足，或配置不符合要求等方面。
案例：2016年1月2日9时某机组汽机开始暖机，10点30分33秒汽机突然跳闸，首出报警是“汽机超速保护”。查询SOE发现#6转速传感器故障信号出现过，检查发现#6转速传感器的延伸电缆有绝缘层破损，航空插头部分也有电缆破损的情况，更换信号延伸电缆后正常。
1.5 电源系统故障的普遍原因是，未实现独立冗余或分散配置，设备老化，电源切换时间不满足要求等。
案例：某电厂锅炉电源柜的电源馈线端子接线牢固，但长时间运行之后形成过热氧化层，接触不良，备用电源切换时间达到20秒，而所有给煤机的控制电源都来自同一电源柜，失电后同时跳闸，机组全燃料丧失MFT动作。
2 减少热控设备故障非停的预控措施
2.1 安装期间按照《电力建设施工质量验收及评价规程》热控部分的要求，抓好主控项安装质量，严格执行强条要求；调试期间按照《火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程》和调试大纲、调试措施，对所有逻辑、回路、工况进行测试，把好调试质量关。
对涉及机组安全的执行机构、阀门、快关门等设备，在设计和配置时，要保证这些关键设备在失电、失气、失信号或DCS失灵的情况下，能够向系统安全的方向动作或保持原位。
2.2 严格按照国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（2014 版） 热控部分相关要求，开展防止分散控制系统控制、保护失灵的隐患排查工作，查出的问题及时整改落实。
2.3 运行期间加强对FSSS系统，DEH系统，ETS系统，汽动给水泵控制系统，GPS校时等重要热控监视保护系统的检查和维护，定期对工程师站工控机，交换机、控制器及其冗余电缆进行全面检查或冗余切换试验，及时处理各种事故隐患。确保不因为主模件和冗余电缆存在元器件损坏、接口氧化等原因而导致故障发生。对于投运时间较长、备品备件不再生产、电子器件老化的控制面板要及时进行更换，排查因接触不良或者电源系统绝缘水平降低引起的控制系统死机、通信阻塞、电源短路失效等引发的机组非计划停运事件。 2.4 排查热工逻辑隐患，优化定值及报警项目。针对排查发现的问题，制定切实可行的治理措施并落实整改，从根本上提高设备的可靠性，真正做到防患于未然。特别是新建机组更要重视热工逻辑的审查和优化，提高机组的整体性能和自动化水平。落后的控制系统要及时升级版本，系统程序要定期备份，修改组态后要试验。
2.5 加强TSI传感器、前置器，MTSI传感器、前置器、延长电缆、接线端子的检修维护，定期或等级检修时应对振动、转速、轴向位移，压力变送器、压力开关等涉及保护的重要表计进行整体性能检测，确保其工作可靠。
2.6 为避免机组出现异常工况或煤质变化时，控制系统调节响应不及时而影响机组的安全经济运行，应进一步加强自动调节系统品质优化；完善RB功能在各种辅机跳闸工况下的试验和调整，提高自动调节系统抗辅机跳闸等剧烈扰动的能力。
2.7 加强信号电缆检修维护，对信号电缆的屏蔽，接线端子等要定期检测，紧固，保证信号传输可靠有效。北方机组还要做好防寒防冻技术措施，冬季来临前应及时投运现场仪表的保温伴热系统，定点，定期巡检，确保其在良好的使用状态。
2.8 做好设备管理工作，既要对设备性能参数心中有数，又要对设备可靠性指标一清二楚，掌握设备的劣化趋势，进一步做细、做实机组“达设计值”工作，使设备能够长期保效运行。加强设备定期工作的管理，按计划进行试验、试动、吹扫、测试等。
2.9 加强基层技术人员的技术培训，技术交流，提高检修维护人员的技术水平和业务能力。工作人员在处理热工设备缺陷时，要提高安全与风险意识，全面检查所处理信号涉及的保护及自动回路功能，做好防误动技术措施。
3 结束语
为保证机组的安全经济运行，可靠的设备与控制逻辑是先决条件，正确的检修与维护是基础，有效的技术监督与管理是保证。热工设备和控制系统的智能化和复杂性在逐渐提高，因此系统的可靠性与稳定性很重要，同时对设备的管理，运行和维护人员提出了很高的要求，这就要我们加强理论学习，技术交流，事故案例学習，技术比武等等，以提高生产人员的技术能力。
参考文献
[1] 中国自动化学会，电力行业火力发电机组2016年热控系统故障分析与处理.2017.5
[2] 樊健刚， 章卫军， 叶国满，等.600MW热控系统故障原因分析与预控措施[J].浙江电力， 2012， 31（5）：52-55.
[3] 归一数， 沈丛奇， 吕强.火电机组热控保护综合优化与实施[J].中国电力， 2014， 47（12）：17-20.
[4] 陈涛.火电厂热控系统典型故障分析及治理[J].安徽电气工程职业技术学院学报， 2017（1）：75-78.
作者简介：程涛（1983-），男（汉族），陕西榆林，陕西榆林能源集团横山煤电有限公司，学士学位，助理工程师，从事电厂热控测量和过程控制方面的工作。
关键词： 热控故障；非停；预防控制措施
【中图分类号】 K826.16
【文献标识码】 B
【文章编号】 2236-1879（2017）15-0205-02
0 概述
随着分散控制系统逐渐在火电厂普及应用，热控自动化系统已覆盖发电厂的各个角落，由于热控设备的各种原因触发MFT或EST动作，引发机组跳闸解列，给企业造成了大量不可挽回的经济损失。随着大容量机组的增多，机组的安全性与可靠性对电网系统的影响也越来越大，因此，对电厂热控调节系统，保护系统的要求也在日益提高。作为电厂的核心技术，热工调节系统，保护系统对整个机组的安全稳定运行同样起着关键性的作用。
1 非停事故统计分析与案例
如《电力行业火力发电机组2016年热控系统故障分析与处理》一书所述，2016年中国自动化学会在统计的热控原因引发机组非计划停运事故123起，其中控制系统软硬件故障37起，占30%；測量与执行机构故障26起，占21%；运行检修维护不当25起，占20%；线缆管路故障22起，占18%；电源系统故障13起，占11%。如下表：
2016年非计划停运事故
原因分类数量百分比%
控制系统软硬件故障3730%
测量与执行机构故障2621%
维护不当2520%
线缆管路故障2218%
电源系统故障1311%
1.1 控制系统硬软件故障。
37例控制系统硬软件故障中，各类模块卡件故障14起，是影响控制系统安全运行的主要因素，其次是组态软件故障11起，和设计配置隐患7起。主要的原因有重要控制器元件老化，环境温度超标，逻辑组态不合理，未进行必要的模拟性能测试等。
案例1：某厂#2机组负责锅炉保护系统的控制通讯模件内部异常，导致主从通讯模件与其他控制单元通讯中断，引起MFT动作，机组停运。
案例2：事件经过：2016年2月9日某厂#1机组负荷511MW协调运行中，汽轮机高调、中调跳闸电磁阀动作，所有调门全关，10秒后引起给水泵汽机进汽压力不足，给水流量低低触发MFT跳闸。
原因分析：根据SOE记录分析引起调阀快关动作的原因是进汽流量设定值和反馈偏差大引起，就是C20发生动作导致调阀快关，C20动作的原因是四个调阀的共同变量100SB-YR0发生瞬间突降，100SB-YR0动作是其上游的100SB-YR突变引起。从历史点的几个异常记录中，可判断当时控制器执行存在异常或逻辑失真，控制系统供应商艾默生公司的回答是非法浮点数使算法模块发生不恰当的输出数值变化。
1.2 测量与执行机构故障。
26起测量与执行机构故障普遍的原因是，设备老化，检修维护不及时，缺少定期检查或试验等。
案例：某电厂#4机组41一次风机动叶执行器24号信号线断裂虚接在端子排上，造成执行器指令和反馈信号大幅波动，41一次风机跳闸，联跳数台给煤机，导致炉膛全燃料丧失触发，MFT动作，机组解列。
1.3 运行检修人员维护不当的普遍原因是，基层技术人员经验缺乏，操作轻率，缺乏监护，管理不当等。
案例：某电厂#2锅炉2B空预器热一次风风量测点跳变，拟对热一次风风量测点取样管进行吹扫，需强制总风量低低MFT保护条件，操作中误将“炉膛总风量低低”强制为“TRUE”，锅炉总风量低低保护动作，触发MFT，机组停运。
1.4 线路管路故障的原因是，电缆空间布置不合理，线缆材质或防护不满足要求，电伴热投入不足，或配置不符合要求等方面。
案例：2016年1月2日9时某机组汽机开始暖机，10点30分33秒汽机突然跳闸，首出报警是“汽机超速保护”。查询SOE发现#6转速传感器故障信号出现过，检查发现#6转速传感器的延伸电缆有绝缘层破损，航空插头部分也有电缆破损的情况，更换信号延伸电缆后正常。
1.5 电源系统故障的普遍原因是，未实现独立冗余或分散配置，设备老化，电源切换时间不满足要求等。
案例：某电厂锅炉电源柜的电源馈线端子接线牢固，但长时间运行之后形成过热氧化层，接触不良，备用电源切换时间达到20秒，而所有给煤机的控制电源都来自同一电源柜，失电后同时跳闸，机组全燃料丧失MFT动作。
2 减少热控设备故障非停的预控措施
2.1 安装期间按照《电力建设施工质量验收及评价规程》热控部分的要求，抓好主控项安装质量，严格执行强条要求；调试期间按照《火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程》和调试大纲、调试措施，对所有逻辑、回路、工况进行测试，把好调试质量关。
对涉及机组安全的执行机构、阀门、快关门等设备，在设计和配置时，要保证这些关键设备在失电、失气、失信号或DCS失灵的情况下，能够向系统安全的方向动作或保持原位。
2.2 严格按照国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（2014 版） 热控部分相关要求，开展防止分散控制系统控制、保护失灵的隐患排查工作，查出的问题及时整改落实。
2.3 运行期间加强对FSSS系统，DEH系统，ETS系统，汽动给水泵控制系统，GPS校时等重要热控监视保护系统的检查和维护，定期对工程师站工控机，交换机、控制器及其冗余电缆进行全面检查或冗余切换试验，及时处理各种事故隐患。确保不因为主模件和冗余电缆存在元器件损坏、接口氧化等原因而导致故障发生。对于投运时间较长、备品备件不再生产、电子器件老化的控制面板要及时进行更换，排查因接触不良或者电源系统绝缘水平降低引起的控制系统死机、通信阻塞、电源短路失效等引发的机组非计划停运事件。 2.4 排查热工逻辑隐患，优化定值及报警项目。针对排查发现的问题，制定切实可行的治理措施并落实整改，从根本上提高设备的可靠性，真正做到防患于未然。特别是新建机组更要重视热工逻辑的审查和优化，提高机组的整体性能和自动化水平。落后的控制系统要及时升级版本，系统程序要定期备份，修改组态后要试验。
2.5 加强TSI传感器、前置器，MTSI传感器、前置器、延长电缆、接线端子的检修维护，定期或等级检修时应对振动、转速、轴向位移，压力变送器、压力开关等涉及保护的重要表计进行整体性能检测，确保其工作可靠。
2.6 为避免机组出现异常工况或煤质变化时，控制系统调节响应不及时而影响机组的安全经济运行，应进一步加强自动调节系统品质优化；完善RB功能在各种辅机跳闸工况下的试验和调整，提高自动调节系统抗辅机跳闸等剧烈扰动的能力。
2.7 加强信号电缆检修维护，对信号电缆的屏蔽，接线端子等要定期检测，紧固，保证信号传输可靠有效。北方机组还要做好防寒防冻技术措施，冬季来临前应及时投运现场仪表的保温伴热系统，定点，定期巡检，确保其在良好的使用状态。
2.8 做好设备管理工作，既要对设备性能参数心中有数，又要对设备可靠性指标一清二楚，掌握设备的劣化趋势，进一步做细、做实机组“达设计值”工作，使设备能够长期保效运行。加强设备定期工作的管理，按计划进行试验、试动、吹扫、测试等。
2.9 加强基层技术人员的技术培训，技术交流，提高检修维护人员的技术水平和业务能力。工作人员在处理热工设备缺陷时，要提高安全与风险意识，全面检查所处理信号涉及的保护及自动回路功能，做好防误动技术措施。
3 结束语
为保证机组的安全经济运行，可靠的设备与控制逻辑是先决条件，正确的检修与维护是基础，有效的技术监督与管理是保证。热工设备和控制系统的智能化和复杂性在逐渐提高，因此系统的可靠性与稳定性很重要，同时对设备的管理，运行和维护人员提出了很高的要求，这就要我们加强理论学习，技术交流，事故案例学習，技术比武等等，以提高生产人员的技术能力。
参考文献
[1] 中国自动化学会，电力行业火力发电机组2016年热控系统故障分析与处理.2017.5
[2] 樊健刚， 章卫军， 叶国满，等.600MW热控系统故障原因分析与预控措施[J].浙江电力， 2012， 31（5）：52-55.
[3] 归一数， 沈丛奇， 吕强.火电机组热控保护综合优化与实施[J].中国电力， 2014， 47（12）：17-20.
[4] 陈涛.火电厂热控系统典型故障分析及治理[J].安徽电气工程职业技术学院学报， 2017（1）：75-78.
作者简介：程涛（1983-），男（汉族），陕西榆林，陕西榆林能源集团横山煤电有限公司，学士学位，助理工程师，从事电厂热控测量和过程控制方面的工作。