摘要：分析了熱控系統的運行環境，介紹了提高熱控系統可靠性的技術研究內容，包括熱控系統典型控制策略、《分散控制系統故障應急處理預案》的完善，熱控設備可靠性分類與測量儀表合理校驗周期及校驗方法、熱控系統可靠性評估標準等。重點討論了提高TSI系統運行可靠性、提高熱控系
　　
　　一、熱控系統運行環境與亟待研究解決的問題
　　
　　為保證熱控設備和系統的安全、可靠運行，可靠的設備與控制邏輯是先決條件，正常的檢修和維護是基礎，有效的技術管理是保證。只有對熱控系統設備和檢修、運行、維護進行全過程管理，對所有涉及熱控系統安全的設備環境進行監督，并確保控制系統各種故障下的處理措施切實可行，才能保證熱控系統安全穩定運行。縱觀目前熱控系統的運行環境，以下問題魚待研究解決：
　　
　　（l）隨著熱控系統監控功能不斷增強，范圍迅速擴大，故障的離散性也增大，當熱控系統的控制邏輯、測量和執行設備、電纜、電源、熱控設備的外部環境，以及安裝、調試、運行、維護，檢修人員的素質等，這中間任一環節出現問題，都會引發熱控保護系統的誤動或機組跳閘，影響機組的安全運行。因此，如何進一步做好熱控系統從設計、基建安裝調試到運行、維護、檢修的全過程質量監督與評估，提高熱控設備和系統運行的安全可靠性至關重要。
　　
　　（2）由于各種原因，熱控系統設計的科學性與可靠性、控制邏輯的條件合理性和系統完善性、保護信號的取信方式和配置、保護聯鎖信號定值和延時時間設置、系統的安裝調試和檢修維護質量、熱控技術監督力度和管理水平等都還存在不盡人意之處，由此引發熱控保護系統可預防的誤動仍時有發生。隨著電力建設的快速發展和發電成本的提高，電力生產企業面臨的安全考核風險將增加，市場競爭環境將加劇。因此，如何提高機組設備運行的安全性、可靠性和經濟性是電廠經營管理工作中的重中之重。
　　
　　（3）熱控設備管理目前仍停留在傳統的管理模式上，所有設備的檢修，不管運行狀況如何，基本都采用定期檢修與校驗方式，其結果不僅浪費了人力、物力，還有可能增加設備的異常。例如儀表調前合格率統計達98％甚至更高，仍按規定的周期全部進行檢測校驗。一些單位設備采購時，因對設備質量好壞不了解和無設備選型參考依據，購人一些質量不好的產品，影響甚至威脅到機組的安全運行。因此，如何通過對在線運行設備進行可靠性分類，制定合理的儀表校驗周期，是電廠管理工作中迫切需要解決的問題。
　　
　　（4）隨著企業管理向集約化經營和管理結構扁平化發展，為提高經濟效益，電廠在多發電、提高機組利用小時數的同時，通常通過減少生產人員以提高勞動生產率。此外，發電企業密切與外包檢修企業之間的，專業檢修隊伍取代本廠檢修隊伍將是新建電廠發展趨勢。在這種情況下，如何監督、評價、驗收機組熱控系統的檢修、維護、運行質量，尚缺少一個系統的、可付諸操作的評估標準。
　　
　　綜合上述電廠控制設備的運行環境以及電廠設備維護工作方面日益嚴重的制約因素，本著電力生產“安全*，預防為主”的方針及效益優先的原則，在中國電力企業聯合會科技中心主持下，浙江省電力試驗研究院與浙江省能源集團有限公司及所屬電廠組成課題組，從提高熱控系統的可靠性著手，開展了深人的技術研究工作。
　　
　　二、提高熱控系統可靠性的技術研究內容
　　
　　提高熱控系統可靠性的技術研究需從設計開始，貫穿基建安裝調試、運行檢修維護和管理的整個過程。
　　
　　2.1熱控典型控制策略研究
　　
　　目前大機組所采用的輔機控制邏輯，同協調控制策略一樣，基本上是隨各機組的分散控制系統（DCS）從國外引進的技術，雖各有其特點但技術差異較大。而熱控保護和輔機控制邏輯的正確與完善，是大機組安全運行的基礎。熱控誤動有很多原因來自于輔機控制邏輯的不正確或不完善，尤其是新建機組，投產前幾年，熱控專業一直在進行輔機控制邏輯的改進和完善，但這種改進和完善，多是針對已經發生的故障或發現的某種故障隱患，因此只是被動的事后改進且有其局限性。
　　
　　控制邏輯的改進需要綜合比較和整體優化，充分采用容錯邏輯設計方法，對運行中易出現故障的設備，要從控制邏輯上進行優化和完善，通過預先設置的邏輯判斷條件來降低或避免整個控制邏輯的失效。近幾年，浙江省電力試驗研究院在這方面開展了研究工作，完成的《大機組熱控典型控制策略研究》項目中，提出了熱控設計原則、邏輯優化方法，將特定的容錯控制技術、控制系統資源的有效利用技術應用于火電廠熱控自動控制系統的設計，更廣泛地探討了提高控制系統可靠性的方法和途徑。其提供的容錯邏輯設計方法和各類機組的典型邏輯圖、sAMA圖，為大機組輔機控制邏輯和模擬量控制的設計、咨詢、技術改進，以及開展機組故障原因分析等工作提供了，提供的典型CAD圖版為新建機組熱控系統設計和組態工作提供了參考。
　　
　　2.2編寫《分散控制系統故障應急處理導則》
　　
　　目前國內大中型火電機組熱力系統的監控普遍采用DCS，電氣系統的部分控制也正逐漸納人其中。由于各廠家產品質量不一，DCS的各種故障，如電源失電、操作員站“黑屏”或“死機”、控制系統主從控制器切換異常、通信中斷、模件損壞等仍時有發生。有些故障因處理不當，造成故障擴大，甚至發生鍋爐爆管、汽輪機大軸燒損的事故。因此，防止DCS失靈、熱控保護拒動造成的事故已成為機組安全經濟運行的重要任務。多年來，從行業組織到地方集團公司，一直都要求所屬電廠制定DCS故障時的應急處理預案，并對運行和檢修人員進行事故演練。但到目前為止，不少電廠雖有預案但對故障時的處理起不到指導作用，多數情況下還是憑運行和檢修人員的經驗來處理，結果發生了一些本可避免的事件。如某機組因給煤信號瞬間誤發，磨煤機熱風門關過程卡澀，運行人員在7min內進行了3次操作，結果是爐膛爆燃導致MFT。筆者也曾參與某電廠一臺機組的控制系統故障演習，跟蹤現場人員的操作處理過程，感覺其生疏程度若在真的故障情況下，很可能造成事件擴大。因此，結合DCS問題處理方法研究，編寫和完善《分散控制系統故障應急處理預案》，并在此基礎上組織反事故演習，不斷提高相關人員的事故處理能力，對于減少機組或設備運行異常時因操作不當造成故障擴大的發生很有必要。項目組在總結提煉各電廠開展《分散控制系統故障應急處理預案》編寫工作經驗的基礎上，結合DCS問題處理方法研究，進一步進行了《分散控制系統故障應急處理導則》的編寫研究工作，并以此在浙江蘭溪電廠600Mw機組上進行了反事故演習，取得了較好效果。
　　
　　2.3熱控系統優化專題研究
　　
　　貫徹落實《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》和《熱控系統檢修運行維護規程》，以及電力系統近幾年持續開展的設備安全評價工作，對提高熱控系統的可靠性，保證電廠安全經濟運行都發揮了重要作用。但隨著近幾年機組容量和控制系統復雜性的增加，因熱控原因引起的機組跳閘事件也在上升，暴露出熱控系統的可靠性還存在不少薄弱環節。為此，在調研、總結、提煉安全生產技術和經驗教訓的基礎上，針對薄弱環節開展了專題研究工作。
　　
　　（1）提高汽輪機監視儀表（TSI）系統運行可靠性的技術措施。由于TSI系統導致機組運行異常的情況時有發生（據統計，僅2006年1月至2007年4月，浙江省電廠因TSI系統保護誤動而引起的跳機事件就多達6次），為此，這幾年各大發電公司都為提高TSI系統的可靠性而組織了各類研討會和專業會議，制定相應的反事故措施。
　　
　　浙江省電力試驗研究院在完成省內電廠近60臺機組TSI系統運行情況調研和異動案例的統計、歸類分析和研究的基礎上，組織專業人員就TSI系統的事故案例、單點信號保護邏輯可靠性和普遍存在的問題進行了專題研究，提出了“從優化TSI系統電源及保護邏輯，減少單點信號保護引起機組誤動的概率著手，通過全面核查TSI系統連接線路的規范性，完善TSI系統的安裝檢修和運行維護管理方法，來提高TSI系統的運行可靠性”的思路，并本著既要防止拒動，也要防止誤動”的原則，于2007年月出臺了《浙江省火電廠提高TSI裝置運行可靠性的技術措施》，作為浙江省能源集團有限公司、浙江省電力學會熱控及汽輪機專業委員會反事故措施文件，下發浙江省各電廠，實施后取得明顯效果，至今未再發生因TSI系統問題導致機組跳閘的事件。
　　
　　（2）提高熱控系統接地可靠性和抗*力的技術措施。火電廠的熱控系統工作環境存在大量復雜的干擾，其結果輕則影響測量的準確性和系統工作的穩定性，嚴重時將引起設備故障或控制系統誤發信號造成機組跳閘，因此熱控系統zui重要的問題之一就是如何有效地抑制干擾，提高所采集信號的可靠性。接地是抑制干擾、提高DCS可靠性的有效辦法之一，本應引起足夠的重視，然而在基建和生產過程中，卻發現大量的熱控保護誤動事件都與接地有一定的關聯。如某電廠機組振動信號柜內及電纜屏蔽層接地連接不規范，在機組整套啟動期間，六大風機因振動信號跳變超過保護動作定值全部跳閘而導致MFT。隨著近幾年因接地原因導致熱控系統運行異常案例的增多，接地與干擾問題已成為熱控專業的疑難問題之一。
　　
　　為制定有效的機組反事故措施，減少因接地異常對機組安全運行的影響，項目組在各電廠熱控專業的配合下，完成對浙江省各電廠機組接地系統運行情況初步調研，就熱控系統的接地問題進行專題分析探討，形成提高熱控系統接地可靠性和抗*力的初步技術措施。但熱控接地與干擾問題的研究是一個復雜的課題，一些問題未能找到合理的解釋和具體的解決辦法，還需要繼續收集資料，尋求專家咨詢和指導，通過廣泛的交流和對疑難問題的深人研究，繼續進行提高熱控系統抗*力的研究。
　　
　　（3）熱控控制邏輯優化。當用作聯鎖保護的測量信號本身不可靠時，系統的誤動概率會大大增加。而熱控保護聯鎖系統中的觸發信號采用了不少單點測量信號，由于這些設備和系統運行在一個強電磁場環境，來自系統內部的異常和外部環境產生的干擾（接線松動、電導禍合、電磁輻射等），都可能引發單點信號保護回路的誤動。如溫度測量和振動信號受外界因素干擾，變送器故障，位置開關接觸不良或某個擋板卡澀不到位，一些壓力開關穩定性差等。統計數據表明，熱控單點信號保護回路的異動，很多情況是外部因素誘導下的瞬間誤發信號引起，不少故障僅僅是因為某個位置開關接觸不良或某個擋板卡澀而造成機組跳閘。如某電廠4號機組沖管初期，突然送風機B跳閘，檢查報警記錄和歷史曲線，發現風機軸承溫度（共3點，三取二保護）同時大幅度跳變超過90℃后風機跳閘。經查原因是就地接線盒處電纜屏蔽層有毛刺，碰到金屬電纜套管造成2點接地而引起。某機組原設計單點“低壓旁路位置反饋信號大于50％開度”跳機，因就地接線接觸不良，該信號跳變至60％開度，觸發ETS保護動作。但如設計時將低壓旁路全關的行程開關信號取“非”后和該信號相“與”，本次跳機故障可以避免。
　　
　　為防止單個部件或設備故障和控制邏輯不完善而造成機組跳閘。在新機組邏輯設計或運行機組檢修時，應采用容錯邏輯設計方法，對運行中易出現故障的設備、部件和元件，從控制邏輯上進行優化和完善，通過預先設置的邏輯容錯措施來降低或避免控制邏輯的誤動作。運行機組應對熱控保護連鎖信號取樣點的可靠性進行論證確認，對控制系統的硬件、邏輯條件、定值進行可靠性梳理和評估分析，對機組設備安全運行有嚴重影響的熱控保護邏輯從提高可靠性角度進行優化，例如：a．條件許可的單點信號保護邏輯，改為信號三取二選擇邏輯，或根據單點信號間的因果關系，加入證實信號改為二取二邏輯。b．單點測點信號狀態無法改變的，通過專題論證，在保證安全性的前提下可改為報警。c．實施上述措施的同時，對進人保護聯鎖系統的模擬量信號，合理設置變化速率保護、延時時間，以及縮小量程來提高壞值信號剔除作用等故障診斷功能，設置保護聯鎖信號壞值切除與報警邏輯，減少或消除因接線松動、干擾信號或熱電阻故障引起信號突變而導致的系統故障。
　　
　　浙江省內電廠通過邏輯優化取得了良好的效果，大大提高了機組運行的可靠性，有效地降低了因熱控控制問題引起機組非計劃停運次數和主要輔機保護的誤動次數，如嘉興發電廠二期4×600MW機組2005年先后投產后運行至2007年底，除2007年1月11日4號機組4號瓦軸瓦溫度誤發信號（汽輪機內部元件出線磨損先接地后損壞）發生一次跳機外，未發生其他由于熱控原因引起的機組非計劃停運。
　　
　　2.4熱控設備可靠性分類與測量儀表合理校驗周期及方法
　　
　　熱控設備的可靠性差別很大，有的設備運行多年無異常，有的設備一投運問題就層出不窮，其原因除設計外，與設備選型也有較大關系。為保證經濟效益的zui大化，不同系統的設備應根據可靠性要求，選用可靠性級別不同的設備。而測量儀表的校驗周期，應按規程進行周期校驗，但由于現有校驗規程落后于儀表的發展，各電廠實際上都自定了校驗周期，但無據可依。
　　
　　為提高在線運行儀表的質量，應開展熱控設備可靠性分類與測量儀表合理校驗周期及方法的專題研究，通過對儀表調前合格率和設備故障損壞更換臺帳的統計分析，結合設備使用場合、可靠性要求和廠家服務質量，進行熱控設備可靠性分類，用于設備選型參考和管理，并以此作為電廠熱控測量儀表校驗周期制定的依據，實現電廠儀表校驗周期的規范化。另外針對傳統的測量儀表校驗方法在人力、財力方面存在浪費，且不一定能確保儀表在線精度的情況，進行新的儀表校驗方法及管理的探討，如若現場條件許可，儀表運行質量檢查可采用在線狀態（零點和運行點）核對方式，對核對達不到要求的測量系統，再進行單體儀表的常規性校準。為確保在線熱控測量信號的準確性，測量儀表從設備基礎數據臺帳的建立、設備校驗計劃和日常維護工作的開始、執行、校驗、數據輸人、結束及質量統計分析、周期調整等，實現全過程自動化管理。
　　
　　2.5開展熱控系統與設備質量評估工作
　　
　　目前電力行業在開展設備安全評價、監督或設備評估等工作，但評估標準的細化程度和可操作性方面還存在不足，參與評價的人員對規程的理解和專業水準不同，評價的結果差別較大，且很少開展設計和基建的評估工作。因此有必要在貫徹落實熱控系統檢修運行維護規程的基礎上，結合安全評價標準，收集、消化吸收國內有關電廠技術管理經驗，總結、提煉自動化設備運行檢修和管理經驗、事故教訓，編制一個系統化、規范化、實用、可付諸操作的《熱控系統與設備質量評估導則》，用于開展行業熱控系統設計、基建、運行維護、檢修、監督的評估工作。
　　
　　新建機組評估工作應從設計階段的設備配置開始，重點深化基建熱控的安裝調試質量評估，減少設計、選型、安裝調試過程中的安全隱患和問題，提高基建移交商業運行機組熱控系統的可靠性，改變過去機組移交生產，也就是改造工作開始的那種局面。
　　
　　運行機組評估工作應從運行、維護、檢修到管理，重點對控制邏輯的條件合理性和系統完善性、保護信號的取信方式和配置、保護聯鎖信號定值和延時時間設置、系統的安裝調試和檢修維護質量、熱控技術監督力度和管理水平等方面進行評估，通過對設備微觀變化的分析，掌握設備狀況的變化趨勢，以此判斷安全程度，采取預防措施，防患于未然。通過評估工作的開展，促進熱控系統全過程監督的科學化、規范化、精細化管理，提高監督工作的實效性和機組運行的可靠性。
　　
　　三、結語
　　
　　提高熱控系統的可靠性是一個系統工程，客觀上涉及熱控測量、信號取樣、控制設備與邏輯的可靠性，主觀上涉及熱控系統設計、安裝調試、檢修運行維護質量和人員的素質，目前所做的工作只是一個起點，有待于和行業的熱控同仁們一起，繼續深人開展這方面的研究，努力提高熱控系統的可靠性。
　　
　　[參考文獻]
　　
　　[1]朱北恒，尹峰，孫耘，等．火電廠開關量控制系統的邏輯優化[J]．中國電力，2007,40（10）:60－63.
　　
　　[2]孫長生．浙江省火電廠2007年熱控系統考核故障原因分析與技術措施[J]．中國電力，2008,41（5）:79－82.