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河源电厂热工保护系统的优化
作者：沈俭
来源：《华中电力》2013年第04期
摘要：热工保护系统是火力发电厂的一个不可缺少的重要组成部分，它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。本文结合河源电厂热工保护的配置情况及两台机组热工保护系统在机组运行过程中出现问题，从技术及管理方面提出了提高热工保护可靠性的方法。
关键词：热工保护；误动；优化 1 概述
河源电厂一期工程为2×600MW超超临界燃煤机组，控制系统采用北京ABB贝利控制有限公司的Symphony系统，DEH（数字电液调节系统）和ETS（汽机危急遮断系统）纳入DCS系统控制，TSI（汽机安全监测系统）采用本特利3500系统。河源电厂自投运以来，热工保护系统总体上运行良好，但也曾出现过因一次测量元件及部分控制卡件故障，导致热工保护系统未能正确动作，造成了不必要的损失。因此，提高河源电厂的热工保护的可靠性，减少或消除热工保护系统的误动或拒动是十分有意义的。同时，也制定了一些热工保护的相关管理制度，加强了热工保护的管理。
2 河源电厂热工保护优化的内容 2.1利用DCS软件，修改保护逻辑 ⑴汽机轴承温度保护
河源电厂汽轮机轴承温度保护原设计为单点轴承温度高二值，保护动作。温度测点的品质判断为DCS系统检测轴承温度大于或等于5℃/s的速率上升时，即闭锁该温度保护，当温度变化速率恢复正常时，该保护自动投入。然而机组在正常运行中，常发生因热电阻接线松动导致温度显示值偏大，导致轴承温度保护误动。机组启动时，当轴承实际温升速率超过5℃/s，轴承温度保护切除，可能会导致轴承温度保护拒动。因此，对汽机轴承温度保护作了以下修改：①选取轴承温度温升速率切除保护定值为20℃/s。当因温度测点跳变自动切除温度保护后，在CRT画面上显示大机轴温接线松动报警，以便通知检修人员及时检查。只有当温度恢复正常后，此保护才能手动投入。②根据汽机轴承温度安装方式及轴承的特点，推力轴承温度和1号、5号、6号轴承温度仍然设置单点保护，2号、3号、4号的一支轴承温度高二值与另一点温度高一值相与，保护动作。 ⑵重要辅机温度保护
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河源电厂的送风机、引风机、一次风机、磨煤机、锅炉循环泵、凝结水泵等辅机原轴承温度高保护和电机线圈温度高保护均设计为单点温度高保护动作。温度测点的品质判断为DCS系统检测轴承温度大于或等于5℃/s的速率上升时，即闭锁该温度保护，当温度变化速率恢复正常时，该保护自动投入。这种辅机温度高保护设计很容易导致保护误动。
解决方法：按照重要辅机设备的轴承温度和电机线圈温度测点数量及设备特点来设置温度保护。①辅机电机线圈温度保护：将磨煤机、一次风机、送风机等电机线圈温度“单点温度高”保护逻辑改为“同相测点三取二后，再相或”的逻辑；将引风机电机线圈温度“单点温度高”保护逻辑改为电机三相绕组温度“六取二”逻辑；将凝泵电机线圈温度“单点温度高”保护逻辑改为“同相两测点本测点高高和另一测点高高相与”。②辅机电机轴承温度：一次风机、送风机电机轴瓦温度为4点，分别安装于驱动端与非驱动端轴瓦，将电机轴瓦“单点温度高”保护改为“同轴瓦本测点高高与另一测点高相与”。③辅机轴承温度：一次风机、送风机、引风机轴承温度为6点，分别安装于3个轴承，将轴温保护改为“同一块轴承本测点高高与另一测点高相与”；锅炉再循环泵马达腔温度高保护修改为“三取二”逻辑；磨煤机减速机入口油温高保护改为“三取二”逻辑。
2.2增加硬件设备，降低保护误动几率
汽轮机轴位移大、差胀大、轴承振动大保护原设计从TSI的继电器板输出两路信号至ETS柜，在ETS组态中将各自的两路信号相或后输出汽机跳闸信号，使汽机跳闸。这种保护设计的方法虽然降低了保护拒动的几率，却增加了保护误动的几率。
解决方法：在TSI的机架上设置三块3500/32继电器模件，在ETS系统也设置三块DSI卡件和端子板。每块继电器板分别输出一路轴位移大、差胀大、轴承振动大信号，通过硬接线分别送到ETS系统的三块NTDI01端子板，经过ETS逻辑“三选二”后送出汽轮机跳闸信号。 2.3对热工信号进行处理，提高信号的可靠性 ⑴汽机振动大信号
汽机轴承相对振动信号采用电涡流传感器测量，经前置器输出交流电压分量送入TSI系统卡件处理后，通过3500/32继电器模件送汽机振动大信号至ETS系统。若出现一路信号因干扰等原因易导致汽机振动保护误动作。
解决方法：利用TSI送入DEH系统的模拟量信号-即汽机1-7号轴承相对振动的显示值经过高限后生成轴承振动高一值报警信号。取任意两路轴承振动高一值信号和TSI系统送给ETS系统的汽机振动大信号相与，触发汽机轴承振动大信号跳汽轮机。 ⑵送、引、一次风机全停信号
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原设计每台送风机、引风机、一次风机停运信号都只设计了一路信号至FSSS（炉膛安全监控系统）系统触发送风机、引风机、一次风机全停信号，使锅炉MFT（主燃料跳闸）动作，易导致锅炉MFT误动或拒动。
解决方法：每台风机各增加一路停运信号和一路电流信号，通过硬接线送入FSSS系统，在逻辑中经“三选二”后生成单台风机停运信号。 2.4增加主保护系统的声光报警功能 ⑴TPS02TU端子板失电报警
河源电厂的DEH系统中，功率不平衡保护、OPC保护和超速保护均由三块TPS02卡和一块TPS02TU端子板实现。TPS02TU的保护输出继电器需要+24V DC驱动，供电电源来自标准INFI90机柜。系统未设计TPS02TU端子板供电电源失电报警功能。解决方法：从TPS端子板24V电源状态监视继电器的常闭接点引出监视信号到本机柜内的DI板，在DEH画面增加TPS端子板24V电源丧失的声光报警。 ⑵AST电磁阀故障报警
汽机AST电磁阀设置为串并联方式，防止误动和拒动，AST电磁阀线圈失电，阀门打开。机组运行中，若发生AST电磁阀线圈烧坏，不易及时发现，增加保护误动的几率。解决方法：系统设计了两个ASP油压开关来检测AST电磁阀的动作情况，将两个ASP油压开关动作增加声光报警，以便检修人员及时处理。 3 热工保护故障的防范
⑴完善并严格执行保护管理制度：①为了加强热工保护的管理，河源电厂制定了《热工联锁保护定值管理制度》，要求热工保护的投退、保护定值的修改等工作必须严格按照制度要求执行，对热工保护投/退的原因，组态修改的内容必须在组态修改记录本上做好详细记录。热工人员定期对组态修改记录本进行检查，确保热工保护的投入率达到100%；②完善了调节及保护系统的风烟管道取样管定期吹扫制度，确保炉膛压力、风量等测量管道无堵塞。③编写了热工联锁保护试验卡，要求热工保护试验项目按照联锁保护试验卡进行。
⑵对参与热工保护的温度、压力、液位等测量元件采用质量可靠的产品。如：汽机轴承金属温度全部更换为沈阳宇光生产的全金属铠装的热电阻；高加水位保护采用FOSSIL电接点水位计等等。
⑶完善了机组重要参数越限的声光报警，及时提醒运行人员进行调整并通知检修人员进行检查。