3超超臨界機(jī)組熱控可靠性監(jiān)督核查解析

超(超)臨界機(jī)組熱控系統(tǒng)牢靠性核查2023年8月17日熱控系統(tǒng)牢靠性核查必要性影響因素分析掌握規(guī)律設(shè)計(jì)DCS點(diǎn)、卡配置原則自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)中的典型問題一、熱控系統(tǒng)牢靠性核查的必要性1、超〔超〕臨界機(jī)組的顯著特點(diǎn)是初參數(shù)高、機(jī)組效率高、環(huán)保效益好和單臺(tái)機(jī)組容量大。隨著超〔超〕臨界機(jī)組在整個(gè)電網(wǎng)所占的比重增加，超〔超〕臨界機(jī)組的安全運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響漸漸加大，牢靠的熱控系統(tǒng)是機(jī)組安全運(yùn)行的重要保障。2、各發(fā)電企業(yè)對(duì)熱控系統(tǒng)的重視程度越來越高，我們大唐集團(tuán)也在樂觀組織和開展熱控系統(tǒng)牢靠性評(píng)價(jià)和核查工作。通過這些持續(xù)的、定期的活動(dòng)可以覺察問題、解決問題、優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)展準(zhǔn)時(shí)的溝通和借鑒，使各機(jī)組熱控系統(tǒng)牢靠性不斷提升。二、影響因素分析1、人的因素:人為因素是引起熱控愛護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的重要緣由，往往是由于愛護(hù)投退制度執(zhí)行不嚴(yán)格，日常操作或者愛護(hù)投退時(shí)檢查不到位、工作失誤等緣由引起，很多電廠都有著深刻的教訓(xùn)。因此提高熱控系統(tǒng)的牢靠性，必需首先防止人為失誤。2、愛護(hù)規(guī)律和裝置的因素:愛護(hù)規(guī)律和裝置是熱控愛護(hù)系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一。愛護(hù)規(guī)律設(shè)計(jì)的合理性和完整性直接關(guān)系到愛護(hù)系統(tǒng)的牢靠性。當(dāng)現(xiàn)場測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性存在問題時(shí)，可以通過對(duì)愛護(hù)規(guī)律的適宜處理，而保證愛護(hù)系統(tǒng)正確動(dòng)作。為了避開因人的因素造成愛護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)，國家及行業(yè)規(guī)程對(duì)熱控愛護(hù)功能的投切都有著明確要求。如《火力發(fā)電廠熱工牢靠性評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定“愛護(hù)回路中不應(yīng)設(shè)置供運(yùn)行人員可投、切愛護(hù)的任何操作接口”。國家能源局2023年新制定的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》對(duì)于愛護(hù)投切也有明確規(guī)定。各廠應(yīng)當(dāng)設(shè)置嚴(yán)格的愛護(hù)投退審批制度，假設(shè)需要投退愛護(hù)，必需由運(yùn)行人員提出后至少經(jīng)過值長和電廠分管領(lǐng)導(dǎo)兩級(jí)審批，熱控人員執(zhí)行時(shí)也應(yīng)做到一人操作、一人監(jiān)護(hù)，最大程度的降低風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，恢復(fù)愛護(hù)時(shí)也應(yīng)嚴(yán)格作業(yè)措施，避開愛護(hù)信號(hào)發(fā)出時(shí)投入該愛護(hù)工程。目前仍存在DCS畫面中設(shè)置愛護(hù)“投/切”按鈕的現(xiàn)象，主要表達(dá)在熱控系統(tǒng)改造為DCS的老機(jī)組中。設(shè)置緣由主要是為了便利因設(shè)備問題而頻繁檢修時(shí)解除愛護(hù)，也有慣性思維的問題。在監(jiān)視中時(shí)覺察，在少數(shù)新建大機(jī)組中也存在該問題，這樣設(shè)置，假設(shè)沒有嚴(yán)格的治理制度約束，特別工況下運(yùn)行人員輕易操作，很簡潔發(fā)生愛護(hù)拒動(dòng)，其后果不堪設(shè)想。 各廠熱控人員切除DCS愛護(hù)一般承受拆線、強(qiáng)制模塊輸入輸出、或者將愛護(hù)輸出與上一個(gè)ON/OFF模塊的方式。但這幾種方式在愛護(hù)投入、退出時(shí)均存在著不同程度的操作風(fēng)險(xiǎn)，一旦操作失誤或者檢查不到位即可能導(dǎo)致愛護(hù)誤動(dòng)，往往也給熱控人員在操作時(shí)增加了很大的心理壓力。防檢修人員誤操作的愛護(hù)“投/切”規(guī)律熱控人員可以參加該規(guī)律，避開通過拆線、直接強(qiáng)制等方法來投/切愛護(hù)，從根本上削減了人為誤動(dòng)的幾率。該規(guī)律的好處是：操作簡潔、牢靠，即使操作失誤也不會(huì)引起嚴(yán)峻后果，運(yùn)行人員還可以通過DCS畫面報(bào)警提示準(zhǔn)時(shí)覺察。該規(guī)律具有自鎖功能，當(dāng)愛護(hù)條件動(dòng)作時(shí)制止愛護(hù)投入，避開誤動(dòng)，在恢復(fù)愛護(hù)時(shí)提高了安全性。防止人為失誤，應(yīng)當(dāng)多從人的角度去考慮，熱控專業(yè)的工作需要細(xì)致和急躁，因此更要加強(qiáng)人員的技術(shù)培訓(xùn)，不斷提高熱控人員的工作力量和工作素養(yǎng)，在制定相關(guān)對(duì)策時(shí)，要加強(qiáng)人員的思想教育和約束治理，做到在工作中有條不紊、慎重細(xì)致。同時(shí)還應(yīng)在日常工作中關(guān)注熱控人員的工作狀態(tài)、精神狀態(tài)，將各種人為因素造成愛護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的可能消退在萌芽狀態(tài)。三、熱控愛護(hù)規(guī)律設(shè)計(jì)1、佐證信號(hào):佐證信號(hào)在愛護(hù)規(guī)律中主要起到證明主要愛護(hù)信號(hào)真實(shí)性的作用，目的是減小愛護(hù)誤動(dòng)的幾率，但假設(shè)佐證信號(hào)設(shè)計(jì)不當(dāng)，反而簡潔提高愛護(hù)拒動(dòng)的幾率。因此，在愛護(hù)規(guī)律的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中對(duì)佐證信號(hào)的選擇時(shí)必需慎重。某機(jī)組“磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)入口一次風(fēng)量＜40t/h”規(guī)律中，在磨煤機(jī)運(yùn)行、給煤機(jī)運(yùn)行且一次風(fēng)量＜40t/h的同時(shí)，要求四個(gè)粉管一次風(fēng)速均小于設(shè)定值。在該項(xiàng)愛護(hù)功能中，磨出口風(fēng)速主要是對(duì)一次風(fēng)量起到佐證作用，減小愛護(hù)誤動(dòng)幾率，這是一種正確的做法。但由于風(fēng)速測(cè)量大都是差壓式管路，簡潔發(fā)生堵塞等狀況，造成風(fēng)速測(cè)量發(fā)生偏大或偏小，將佐證條件設(shè)計(jì)為4個(gè)粉管風(fēng)速低于定值相“與”反而增加了愛護(hù)拒動(dòng)的可能。不合理的佐證信號(hào)某機(jī)組送風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖跳閘規(guī)律中“高壓油壓力低低”愛護(hù)為單點(diǎn)愛護(hù)，電廠反映由于現(xiàn)場沒有模擬量的油壓測(cè)點(diǎn)，難以對(duì)該項(xiàng)愛護(hù)條件進(jìn)展容錯(cuò)和佐證處理。經(jīng)過對(duì)該送風(fēng)機(jī)油系統(tǒng)的相關(guān)信號(hào)進(jìn)展梳理，覺察還設(shè)計(jì)有“油壓正?！?、“油壓低”的開關(guān)量信號(hào)，且這兩個(gè)信號(hào)與“油壓低低”存在因果關(guān)系，故將其它們作為上述愛護(hù)規(guī)律的佐證，馬上“油壓正常”信號(hào)取反后與“油壓低”、“油壓低低”信號(hào)相“與”再輸出跳閘指令，有效避開了單點(diǎn)愛護(hù)存在的風(fēng)險(xiǎn)。合理的佐證信號(hào)2、單點(diǎn)愛護(hù)信號(hào)的處理：在熱控愛護(hù)規(guī)律當(dāng)中常常消失單點(diǎn)愛護(hù)信號(hào)，這是由多種緣由造成的。如設(shè)備制造廠供給設(shè)備時(shí)一次元件為單支單點(diǎn)、工藝條件限制只能是單點(diǎn)、愛護(hù)規(guī)律設(shè)計(jì)疏忽造成等等緣由。(1)電機(jī)溫度單點(diǎn)愛護(hù)信號(hào)少數(shù)機(jī)組為了避開6KV電機(jī)軸承的單點(diǎn)溫度高愛護(hù)誤動(dòng)，將全廠全部電機(jī)軸承溫度高愛護(hù)降為報(bào)警等級(jí)而不觸發(fā)愛護(hù)動(dòng)作，報(bào)警后由運(yùn)行人員推斷、操作。這種現(xiàn)象其實(shí)很危急，簡潔造成設(shè)備損壞和事故擴(kuò)大。解決方案首先應(yīng)考慮軸承上是否已設(shè)計(jì)有相近位置的溫度測(cè)點(diǎn)可進(jìn)展愛護(hù)的冗余推斷。將單點(diǎn)單支的溫度元件換成雙支元件，分別設(shè)置跳閘定值和報(bào)警定值，愛護(hù)規(guī)律改為“二取二”推斷。在愛護(hù)規(guī)律中參加信號(hào)品質(zhì)和變化速率的推斷條件。(2)單點(diǎn)硬接線愛護(hù)信號(hào)案例：某公司發(fā)電機(jī)發(fā)變組愛護(hù)跳汽輪機(jī)的愛護(hù)設(shè)計(jì)為：將電氣A、B、C、D、E愛護(hù)柜各送出的一路愛護(hù)輸出常開接點(diǎn)在E柜內(nèi)并為一路送到ETS機(jī)柜，其中A、B柜愛護(hù)工程一樣，C、D柜愛護(hù)工程一樣，因此這種愛護(hù)的設(shè)計(jì)等于是將冗余的愛護(hù)條件變成了單點(diǎn)愛護(hù)，由此會(huì)增加誤動(dòng)、拒動(dòng)的幾率。

解決方案：將電氣愛護(hù)柜中E柜的愛護(hù)輸出拓展為2副常開接點(diǎn)E1、E2，A、C柜愛護(hù)輸出接點(diǎn)與E1相并，B、D柜愛護(hù)輸出接點(diǎn)與E2相并，并分別送到ETS機(jī)柜中相互獨(dú)立的2塊I/O模塊，在ETS系統(tǒng)中承受“二取一”規(guī)律推斷后跳閘汽輪機(jī)。(3)愛護(hù)規(guī)律中引入單點(diǎn)應(yīng)慎重案例：某公司MFT規(guī)律中，“脫硫系統(tǒng)跳閘MFT”規(guī)律為：三個(gè)脫硫煙氣溫度高于定值“三取二”推斷后，和FGD入口事故噴淋氣動(dòng)門全開信號(hào)相“與”輸出MFT跳閘信號(hào)。分析：氣動(dòng)門在長周期運(yùn)行和反復(fù)開關(guān)動(dòng)作后，全開、全關(guān)的限位開關(guān)牢靠性往往較差，即氣動(dòng)門實(shí)際到位后相應(yīng)限位開關(guān)的信號(hào)并不觸發(fā)，增加了愛護(hù)拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)從設(shè)備愛護(hù)角度來講，一旦脫硫煙氣溫度到達(dá)設(shè)計(jì)限值，無論噴淋氣動(dòng)門是否全開，均應(yīng)當(dāng)馬上停爐以保障系統(tǒng)安全?！癋GD入口事故噴淋氣動(dòng)門全開”信號(hào)的引入降低了“脫硫系統(tǒng)跳閘MFT”信號(hào)的牢靠性。3、TSI軸承振動(dòng)愛護(hù)探討及爭論國內(nèi)應(yīng)用TSI裝置主要品牌：美國本特利內(nèi)華達(dá)公司的3500系統(tǒng)；德國艾普公司的MMS6000系統(tǒng)；瑞士韋伯公司的VM600系統(tǒng)。德國申克公司的產(chǎn)品在我集團(tuán)百萬機(jī)組也有應(yīng)用業(yè)績?nèi)我徽駝?dòng)測(cè)點(diǎn)到達(dá)跳閘值由于TSI設(shè)備的差異和汽輪機(jī)廠家的要求不同，大機(jī)組TSI軸承振動(dòng)愛護(hù)規(guī)律的設(shè)計(jì)也各具特點(diǎn)，但愛護(hù)規(guī)律設(shè)計(jì)中防誤動(dòng)和拒動(dòng)的原則始終不變。2023年1月24日某公司#2機(jī)組＃2軸承Y向振動(dòng)探頭故障，振動(dòng)大觸發(fā)汽機(jī)跳閘。2023年6月21日某公司#1機(jī)組#5軸承相對(duì)振動(dòng)跳變，導(dǎo)致汽機(jī)跳閘。2023年10月25日，某公司#6機(jī)組汽輪機(jī)#1Y振動(dòng)值突變，汽輪機(jī)軸振大愛護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘。振動(dòng)大緣由是由于外包工誤碰探頭接頭。TSI單點(diǎn)愛護(hù)的典型誤動(dòng)案例《機(jī)械振動(dòng)在非旋轉(zhuǎn)部件上評(píng)價(jià)測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)第2局部》GB/T6075.2-2023/ISO10816-2：2023中指出：“為避開虛假信號(hào)引起的不必要停機(jī)，實(shí)際承受多個(gè)傳感器掌握規(guī)律，并在觸發(fā)機(jī)器自動(dòng)停機(jī)的任何自動(dòng)動(dòng)作之前，規(guī)定一個(gè)時(shí)間延遲。因此假設(shè)收到振動(dòng)停機(jī)信號(hào)，而且至少被兩個(gè)獨(dú)立的傳感器確認(rèn)超過了規(guī)定的有限延遲時(shí)間才可以觸發(fā)停機(jī)。典型的延時(shí)時(shí)間是1到3秒?！?、TSI“二取二”愛護(hù)二取二“相鄰軸瓦”有兩種狀況：一種是通過聯(lián)軸器相連的兩瓦相鄰；另一種是中間隔著缸體的兩瓦相鄰，其相關(guān)性并不被廣泛認(rèn)同。汽輪機(jī)振動(dòng)的主要緣由有轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、軸承損壞、油管崩裂造成摩擦、電磁不平衡、熱不平衡等多種，在本瓦軸承損壞時(shí)，有可能只是本瓦消失振動(dòng)增大的狀況或者向聯(lián)軸器相連的軸瓦傳遞的可能性更多，而對(duì)于隔著缸體的相鄰兩瓦其傳遞的能量要少一些。即使是振動(dòng)故障中消失最多的轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡的狀況下，雖然相鄰兩瓦振動(dòng)具有相關(guān)性，但是具體定值的給出還需要依據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)展計(jì)算。案例：2023年4月21日，某機(jī)組#1軸承X方向軸振處于報(bào)警值以上，#1軸承Y方向軸振測(cè)量突然特別，CRT畫面示值由正常值突降到0.4μm，TSI機(jī)架發(fā)出“測(cè)量回路故障”報(bào)警，機(jī)組其他運(yùn)行參數(shù)均正常。由于3500系統(tǒng)關(guān)于信號(hào)質(zhì)量推斷的規(guī)律是：假設(shè)信號(hào)故障，即推斷該信號(hào)到達(dá)跳閘值。緣由：檢查Y方向軸振測(cè)量特別的緣由是高溫蒸汽進(jìn)入振動(dòng)探頭愛護(hù)罩以及金屬軟管，并在金屬軟管遠(yuǎn)端內(nèi)冷凝成水，由于金屬軟管內(nèi)部布滿蒸汽和冷凝水，導(dǎo)致延長電纜接頭處受潮，絕緣下降。最終導(dǎo)致測(cè)量回路特別。TSI一樣軸瓦“二取二”愛護(hù)誤動(dòng)案例TSI“二取二”愛護(hù)的留意事項(xiàng)承受TSI“二取二”愛護(hù)方案的機(jī)組，建議適當(dāng)減小報(bào)警定值〔建議由原設(shè)計(jì)的125μm改為l00μm甚至更小，綜合尋常正常運(yùn)行值和機(jī)組啟動(dòng)過臨界時(shí)的振動(dòng)值考慮〕。同時(shí)當(dāng)任一軸承振動(dòng)到達(dá)報(bào)警或動(dòng)作值時(shí)，都應(yīng)有明顯的聲光信號(hào)，以便振動(dòng)值瞬間變化過快或有單點(diǎn)振動(dòng)到達(dá)限值時(shí)，提示運(yùn)行人員加強(qiáng)監(jiān)視，設(shè)法安排檢修、消缺，必要時(shí)手動(dòng)停機(jī)。3、TSI愛護(hù)延時(shí)設(shè)置TSI振動(dòng)愛護(hù)在普遍承受“單點(diǎn)愛護(hù)”階段，因屏蔽、干擾、接線等問題發(fā)生了較多的誤動(dòng)案例。但對(duì)于目前已進(jìn)展振動(dòng)大“二取二”等冗余推斷的機(jī)組，已可以到達(dá)防止單點(diǎn)信號(hào)突變、故障造成愛護(hù)誤動(dòng)的要求。同時(shí)經(jīng)過多臺(tái)機(jī)組TSI跳閘輸出信號(hào)的實(shí)測(cè)，覺察TSI各信號(hào)通道已存在幾百毫秒不等的延時(shí)。因此振動(dòng)愛護(hù)中過長的延時(shí)設(shè)置反而會(huì)在振動(dòng)確實(shí)過大的時(shí)候增加設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，故建議汽輪機(jī)振動(dòng)愛護(hù)延時(shí)設(shè)置不大于1秒。四、DCS點(diǎn)、卡配置原則DCS設(shè)計(jì)過程中信號(hào)的IO通道和卡件的安排是一項(xiàng)特別重要的工作，必需在設(shè)計(jì)階段就依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分散的要求進(jìn)展合理安排，一旦安排存在問題會(huì)給機(jī)組的安全運(yùn)行埋下很多隱患。點(diǎn)、卡配置原則1〕冗余的I/O信號(hào)必需分別配置在不同的I/O模件上。2〕2臺(tái)互為冗余的輔機(jī)，各自掌握回路的I/O信號(hào)必需分別配置在不同的掌握器模件上，多臺(tái)組合輔機(jī)(如給粉機(jī))各自的I/O信號(hào)也必需分組分散配置在不同I/O模件上，減小單塊I/O模件故障對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。3〕重要掌握回路的I/O信號(hào)不應(yīng)配置在同一塊I/O模件上。

五、自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)中的典型問題熱控系統(tǒng)的牢靠性不僅局限于愛護(hù)系統(tǒng)本身，很多機(jī)組在自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)中也存在各種影響系統(tǒng)牢靠性的典型問題，有的已導(dǎo)致機(jī)組特別甚至非停。案例：某660MW超臨界機(jī)組在AGC方式下維持350MW負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)爐膛壓力、總風(fēng)量等參數(shù)突然同步發(fā)生大幅振蕩并呈發(fā)散趨勢(shì)?？傦L(fēng)量最高值達(dá)1080t/h，最低值到525.67t/h，兩送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉最低分別關(guān)至1.6%和5.5%，總風(fēng)量振蕩幅度加大后觸發(fā)“總風(fēng)量低低〔600t/h〕MFT”。該機(jī)組在高負(fù)荷區(qū)間〔570MW〕也曾發(fā)生類似現(xiàn)象，但當(dāng)時(shí)送風(fēng)掌握系統(tǒng)經(jīng)過PID調(diào)整能逐步過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)；而在低負(fù)荷區(qū)間風(fēng)量信號(hào)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，在一樣的調(diào)整參數(shù)下，送風(fēng)掌握系統(tǒng)則無法到達(dá)新的平衡，說明風(fēng)機(jī)特性在不同開度區(qū)間相差較大。自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)中，“設(shè)定值與測(cè)量值偏差大”切手動(dòng)的定值設(shè)置為500t/h,明顯過大，起不到愛護(hù)作用。自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)調(diào)試建議〔1〕充分考慮風(fēng)機(jī)在不同區(qū)間的掌握特性。機(jī)組檢修期間應(yīng)對(duì)風(fēng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與動(dòng)、靜葉進(jìn)展零位與滿位的對(duì)位校準(zhǔn)，確保在各開度區(qū)間的特性盡量全都。同時(shí)PID參數(shù)整定在各個(gè)典型負(fù)荷區(qū)間充分進(jìn)展，假設(shè)特性相差較大應(yīng)進(jìn)展變參數(shù)設(shè)置。未設(shè)計(jì)變參數(shù)的系統(tǒng)則在參數(shù)整定中應(yīng)“留有余地”，切勿將其調(diào)整作用設(shè)置過強(qiáng)。自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)調(diào)試建議〔2〕嚴(yán)格并合理設(shè)置調(diào)整系統(tǒng)“切手動(dòng)”條件，如設(shè)定值與測(cè)量值偏差大、指令與反響偏差大、信號(hào)品質(zhì)變壞點(diǎn)等。很多機(jī)組的自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)不僅各種切手動(dòng)偏差限值設(shè)置過大、近乎起不到愛護(hù)作用，而且局部重要系統(tǒng)的切手動(dòng)條件甚至被取消，導(dǎo)致在極端工況下掌握系統(tǒng)一旦振蕩就長時(shí)間持續(xù)、甚至進(jìn)一步發(fā)散，有時(shí)瞬間的信號(hào)突變就會(huì)造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)嚴(yán)峻的誤動(dòng)，運(yùn)行人員覺察不準(zhǔn)時(shí)就可能導(dǎo)致機(jī)組跳閘甚至設(shè)備損壞，這樣的案例已屢次消失。結(jié)語