大型火力发电厂APS设计及其工程实践
徐兵
【摘 要】近十余年来，DCS系统在火力发电厂的应用得到了突飞猛进的发展，DCS依靠技术和经济优势逐步渗透到火电厂各个控制领域中，近些年来甚至出现了全厂DCS一体化机组。随着DCS功能和范围的不断扩大，国家电力行业规程和规范也不断进行了修订，DCS系统设计的可靠性、组态逻辑的合理性、完善性等要求日益提高。许多长期服役机组其设计必然不能完全满足当今最新电力行业规程的需要，新建机组由于基建期间生产建设周期的压缩等不利原因，间接影响到其设计水平和调试质量，从而导致DCS热控保护系统的可靠性降低。因此对火力发电厂热工保护系统进行全面的核查和整改将变得十分必要。
【关键词】火力发电厂；保护连锁；可靠性核查
1 目的和意义
DCS热控保护系统是火力发电厂一个十分重要的、不可缺少的组成部分，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。在主、辅设备发生某些可能引发严重后果的故障时，及时采取相应的措施加以保护，从而软化故障，停机待修，避免发生重大的设备损坏和人身伤亡事故。在主辅设备正常运行时，保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，称为保护误动，并因此造成不必要的经济损失；在主辅设备发生故障时，保护系统也会发生故障而不动作，称为保护拒动，并因此造成事故的不可避免和扩大。根据有关统计，热工保护误动和拒动的情况在各个电厂时有发生，如何防止DCS系统失灵和热工保护误动、拒动，进一步提高DCS控制系统的可靠性，成为火力发电厂日益关注的焦点，因此对火力发电厂热工保护系统进行全面的核查和整改将变得十分必要。
2 实施方式
2.1 前期工作
了解机组概况，汽轮机和锅炉的生产厂家，本火力发电厂所选用的汽轮机和锅炉所属类型和具体设备参数。对应的辅机都有哪些设备。
2.2 人员组织
参加核查的人员以电力行业规程、规范为基础，凭借多年的逻辑设计、组态和调试经验，在机组的现场，借助于工程师站以及与电厂生产技术人员的详细交流，对各热工保护系统进行排查，对不正确、不完善之处进行分类统计，提出相应的整改意见，进行充分的研讨和论证。核查的目的是尽可能降低由于本厂热工保护系统设计不完善、保护系统误动、拒动所带来的经济损失。
3 评估方法及检查内容
3.1 热工保护系统评估方法
从逻辑保护的科学性、控制逻辑的合理性、系统的完善性、信号取样方式及配置、系统安装质量和检修维护质量、管理水平等各方面进行综合核查。
工作重点分为以下几个方面：
3.1.1 机组近年来保护动作情况分析及总结
通过近年来的动作统计，查找已经暴漏出的明显缺陷，进而预估保护系统的薄弱环节易出现在哪些方面。
3.1.2 热工保护系统管理核查
管理核查重点就以下几个方面进行检查
a.保护项目配置是否符合规程及厂家要求，严防保护项目不全带来的后果；
b.保护定值管理，确认保护定值来源是否合理，确认取样装置是否进行定期校验，校验结果是否符合规程要求；
c.保护系统是否定期进行试验，保护投退方法是否科学有效；
d.保护系统检查记录，投运前检查及在线巡检报警监视；
e.是否建立完善的保护动作技术档案，并进行闭环管理（系统、热工专业应分别独立）。建立保护系统巡检措施及完善保护智能报警。
3.1.3 保护控制系统性能核查；
a.重点检查接地情况；
b.重点检查电源设计及电源切换功能；
c.定期控制系统测试试验结果；
d.控制系统报警设计的合理性和完善性，当控制系统失效时采取何种措施保障人身和设备安全；
e.检查控制器负荷率及扫描周期等配置。
f.GPS是否工作正常，精度满足实际需要。
3.1.4 保护测点取样配置核查；
a.重点检查取样系统设计是否合乎规程要求；
b.重点检查重要测点安装位置是否合适；
c.保温、防尘、防水等防护措施检查。
3.1.5 硬跳闸回路可靠性分析及核查
a.重点检查MFT跳闸硬回路设计是否合理，失效率是否较高；
b.重点检查ETS硬回路设计是否合理，失效率是否较高；
c.保障停机后的重要设备控制回路是否具有独立于DCS外的自启动及自联锁等功能；
d.其他重要辅机控制装置回路检查，如小机、火检、TSI等。
3.1.6 控制逻辑处理分析及核查。
a.重点检查主保护控制逻辑设计是否满足规程和厂家设计要求；
b.重点检查重要联锁保护逻辑是否存在误动、拒动隐患；
c.严查单点保护及热电阻是否设置合理的断线保护功能；
d.抽查主要调节系统是否设计有保护限制功能，如MFT超驰关闭引风等。
3.2 基于《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求及编制释义》的专项检查
依据国家能源局2014年4月15日颁布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求及编制释义》，抽取其中关于热工保护相关的条目进行专项检查。
3.3 基于各个发电集团统计的经典案例的专项检查
依据各个发电集团统计的经典停机案例进行相关排查工作。
4 保护系统问题汇总及建议
对核查内容进行汇总并形成表格，指出所核查的内容、结果和建议。
5 总结
由于各种标准、规范、规定、导则等行业标准也有模糊的地方，特别是当参与保护或连锁的模拟量测点异常时，逻辑如何处理并未作明确说明。因此有些修改建议只是按照目前DCS组态逻辑的常规做法进行。其目的是最大限度地提高机组的安全水平，尽量减少由于DCS控制逻辑组台原因给机组安全、稳定、经济运行带来的不利影响。
通过保护评估和专项检查工作，充分了解本厂两台机组保护运行的状况，存在的问题，并根据问题提出一些相应的治理措施。总的来说，该厂机组在保护设计、管理、取样配置及逻辑处理等方面，都存在很多需要亟需改进的地方，需要有关各方领导和一线管理人员加大重视力度。
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[责任编辑：田吉捷]
