火力发电厂热控可靠性与经济性的优化措施.pdf

自 动 化 技术 与 应 用 2 0 1 3 年 第3 2 卷 第O 3 期 行 业 应 用 与 交 流 n d us t r ial Ap p l i c a t i o n s a nd CO m mun i c a t Ion s 火力发 电厂热控可靠性与经济性的优化措施 吴伯林 ， 李明 河南华润电力首阳山有限公司， 河南 首阳山 4 7 1 9 4 3 摘要 电力工业是国民经济的基础， “ 十二五”时期， 我国电力工业的发展将沿着 “ 安全、经济、绿色、和谐”的路径行进。本文土 要从火力发电厂热控的角度 ， 结合精益管理的思想， 把握分析影响火力发电厂热控可靠性的要素和影响机组经济性的关键点 ， 重点对易发故障和易被忽视的问题 ， 提出优化措施， 提升火力发电厂的本质安全和经济性。 关键词 热控； 可靠性； 经； 齐 ． 肚； DC S 中图分类号 T M6 2 1 ． 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 ⋯7 2 4 1 2 0 1 3 0 3 0 0 9 4 0 4 Re l i a b l e a n d E c o n o m i c Op t i m i z a t i o n Ap p r o a c h o f He a t Co n t r o l o f St e a m P o we r Pl a n t W U Bo - l i n ． LI M i ng C h i n a Re s o u r c e s P o we r He n a n S h o u y a n g s h a n C o ． ， L t d ， S h o u y a n g s h a n 4 7 1 9 4 3 Ch i n a Ab s t r a c t El e c t r i c p o we r i nd u s t r y i s t h e f o u n d a t i o n o f t h e n a t i o n a l e c o n o my． Th e Ch i n e s e p o we r i n d u s t r y wi l l b e d e v e l o p e d a c c o r d i n g t o” S a f e ， Ec o n o mi c ， Gr e e n ， a n d Ha r mo n i o u s”d u r i n g t h e 1 2 t h f i v e y e a r p l a n ． Th i s pa p e r c o mb i n e s h e a t c o n t r o l o f s t e a m p o we r p l a n t wi t h f i n e ma n a g e me n t ． Th i s p a p e r ma i n l y f o c u s e s o n t h e p r o b l e ms wh i c h a r e e a s y i n t r o u b l e s a n d i n g no r e d．An o p t i m i z a t i on a pp r o a c h，wh i c h c a n i m p r o v e t h e i n t r i ns i c a l l y s a f e a n d e c o n om i c a l e f f i c i e n c y of s t e a m p o we r p l a n t ， i s p r o p os e d b y a n a l y s i n g t h e f a c t o r s r e l a t e d t o t h e r e l i a b i l i t y o f h e a t c o n t r o 1 ． Ke y wo r d s h e a t c o n t r o l ； r e l i a b i l i t y ； e c o n o mi c a 1 e f f i c i e n c y ； DCS 1 引言 火力发电厂生产运营中， 热控系统及设备的可靠性 ， 很大程度决定了电厂的安全性和经济性 ， 本文针对我厂热 控系统及热控设备的现状， 特别是对一些易发故障和安全 隐患点 ， 从现场设备、硬件及软件、电缆连接等方面 ， 对 影响电厂热控可靠性的典型问题进行分析， 并通过具体的 事例 ， 避免理论的熬述 ， 以达到实用和可借鉴的目的。 2 D CS硬件 以往我厂 DC S通道故障率较高 ， 针对此问题 ， 通过 试验和分析， 我们认为 DC S板卡布置密集是导致故障率 较高的主要原因， 通过分散布置板卡、增强柜 内通风散 热、增加电子设备间温度远传信号显示和报警、夏季除 湿、冬季增湿等措施 ， DC S通道故障率大幅降低⋯。 收稿 日期2 0 1 2 0 8 2 3 改进措施 保持 良好的， 符合规定标准的环境温度、 湿度和清洁度是延长 D C S硬件寿命和保证系统安全的 重要条件 ， 有必要制定保证硬件在合适的工作环境下工 作的技术管理措施 。 3 电源 电源的稳定可靠性关系到整个热控系统的安全 ， 我 厂存在安全隐患的部分电源系统如下 3 ． 1 E T S E 内触发继 电器的双路2 4 V D C 并接 电源 该电源是汽轮机挂闸、喷油、隔离电磁阀、通风阀、 主汽阀门试验电磁阀、快关电磁阀等二十多个电磁阀的 继 电器触发电源 ， 其重要性可想而知 ， 但该 电源原设计 只有在两路电源都失去时 ， 才能在操作员站上看到报警 ， 而没有一路电源失去的报警功能 ， 这就大大增加了安全 风险。改进措施 通过增加每路开关电源的失电报警 ， 保 行 业 应 用 与 交 流 n du s t r i a l Ap p l i c a t i o n s a nd CO m mu n；c at I o ns 自动 化技术与应用 2 0 1 3年第 3 2卷第 0 3期 证在第一时间就能发现 电源故障， 降低了安全风险。 3 ． 2 汽轮机T S I供 电电源 我厂汽轮机 T S I 系统供电电源采用两路 2 2 0 VAC电 源， 经过切换装置 默认主路供电 切换后同时给 T S I 模块 双路 2 4 VDC冗余电源模块供电， 这样存在的问题是 当主 电源失电时， 电源切换装置发生切换 ， 会使 TS I 系统所有 模块短时间失电， 模块初始化 ， 所有 TS I 信号将失去监视 和保护 ， 恢复需要 1 分钟左右， 电源不安全。改进措施 两 路 2 2 0 VA C电源不再经过切换装置切换后给TS I 电源模 块供电， 而是通过两路2 2 0 VAC电源分别给两块 2 4 VDC 电源模块供电， 充分利用 2 4 VDC电源模块的冗余， 这样当 任何一路 2 2 0 V AC失电只会导致一块 2 4 VDC电源模块失 电， TS I 的母板电源不会失去， T S I 能正常工作。 3 ． 3 给水泵汽轮机控制系统的1 1 O V D C电源 它是给水泵汽轮机挂闸、速关等 电磁阀的电源， 原 设计为双路 I 1 0 VDC电源合环供 电， 利用二极管隔离。 经过测试 ，当任何一个就地设备接地时 ， 会导致双路 1 1 0 VD C电源全部接地 ， 严重影响到电气直流系统的安 全 ， 危害巨大 。通过试验和分析 ， 我们认为给水泵汽轮 机这类电磁阀只在启停机时瞬时带电， 电源的切换并不 会导致设备发生误动和拒动 。 改进措施 我们把二极管隔离的双路电源合环供电方式 改为电源切换装置供电， 电气直流系统的合环安全隐患消除。 3 ． 4 火检放大器系统 电源 我厂炉火检分四层布置 ， 前后墙对冲 ， 每 台磨煤机 对应一层火检。原设计前墙火检为一个电源柜、后墙火 检为一个 电源柜 。存在 问题是 一层前墙火检采用一路 电源， 一层后墙火检采用一路电源， 这样当电源失去时， 每一层一面的火检就全部失去 ， 会导致半磨跳闸。 改进措施 对每个火检放大器的电源进行独立供 给， 降低 由于 电源过于集 中的风险。 3 ． 5 电动门的控制电源 我厂主厂房电动门动力电源采用 3 8 0 VAC不接地 电 源 ， 2 2 0 VAC控制电源取 自3 8 0 VAC电源中A和 B相 电 源经过隔离变压器得来 ， 而控制电源的断路器是单路断 路器 ， 只能隔离控制电源的一相 ， 并不能全部隔离开电 源 ， 给设备 以及人生安全均造成较大的安全隐患。 改进措施 我们把单路断路器改成双路断路器 ， 断 电时， 控制电源彻底隔离。 4 汽轮机轴系元件的安装 汽轮机轴系元件 温度、振动、转速等 安装质量和 安装工艺对于保证汽轮机 良好的运行、监视和保护意 义重大 ， 每一个细小的失误都有可能造成无法挽回的损 失。通过多年的实践和分析 ， 我们总结出轴系元件的安 装在主要参数上一般不会发生失误 ， 然而细节的把握最 容易被忽视 元件的安装必须要考虑机组运行后热涨冷 缩造成的影响， 要考虑设备振动、油压冲击等的影响【 2 I 。 因此元件固定要有裕度 ， 在可能造成引线与设备摩 擦的地方要做好防护和避让 ， 探头与延长线的连接插头 要考虑隔油、屏蔽和保证其具备足够拉力的措施。同样 其他设备如风机、汽泵等隐蔽陛工程也要做好类似措施。 5 保护信 号的取信 方式 避免 单点保 护和保 护信 号共母 管取样， 采用多 点 保 护 。 1 对于单点温度保护 ， 一定要有防止信号突变的措 施 ， 设置突变和坏点判断。一些单点保护因设备本身原 因而不能增加元件的， 应尽量增加因果关系逻辑判断措 施 ， 如果无法增加逻辑判断的， 我厂采用双支温度元件 ， 把温度元件的双支信号均引至 D C S进行两点保护判断 ， 设备的可靠性得到了大幅提高 ， 避免了设备的误动。 2 对于阀门等开关量反馈信号不要采用 “ 非开即 关”或 “ 非关即开”的逻辑联锁 ， 防止电源失电、电缆 接触不 良等导致的设备误动。 6 压力取样 我厂炉膛压力、磨煤机分离器压力取样管均存在 有堵塞现象 ， 以前单一的吹扫措施效果不够理想。 1 良好的炉膛压力控制是保证锅炉安全运行的重 要前提 ， 如果因炉膛压力测量的不准确而造成设备拒动 甚至锅炉 MF T， 危害影响巨大。炉膛压力取样容易因积 灰而堵塞 ， 而常规的措施就是压缩空气反吹扫 ， 但是吹 扫频率高、效果也不是十分理想 ， 依然有堵塞现象。我 们认为取样的管路设置、管路的坡度和管径等均对其 具有影响。采用压缩空气吹扫 ， 由于处理不彻底 ， 只能 保证管路能通而不能全管路畅通 ， 因此必须有机械的方 式来保证管路处于全管路畅通状态。我们通过在原压 力取样防堵装置后侧增加疏通孔的方式， 保证了采取机 械疏通的方式彻底给取样管路清堵。 2 良好的磨煤机分离器压力是保证煤粉能有效进入 炉膛， 防止因煤粉积聚造成粉管以及分离器的自燃甚至爆 自 动 化技 术 与 应用 2 0 1 3 年 第3 2 卷 第0 3 期 行 业 应 用 与 交 流 n du s t r i a l Ap pli c at i o ns an d CO m m u n i c a t iOn s 炸， 保证磨煤机的经济性的重要参数。磨煤机分离压力原 取样方式为压力变送器直接取样 ， 煤粉易积留在取样管能 造成堵塞 ， 造成测量不准确， 故障率非常高， 我们通过增加 恒压装置， 通过对取样管内通过恒压空气， 变成背压测量 ， 这样取样管内并没有煤粉存在 ， 因此堵塞的问题就解决了。 7 就地成套控制装置 出于安全和独立配置的需求 ， 电厂往往存在很多就 地小型 PL C成套控制装置。这些成套控制装置往往 由 于 PL C品牌繁杂、电厂人员对组态的掌握程度不够以 及没有历史查询功能等原因， 故障率居高不下。具体到 我厂 例如捞渣机的控制 ， 经常误跳闸； 汽轮机盘车 自动 功能一直投不上 ； 循环水泵出口液控蝶阀经常报警 ， 原因 查不出来。我们认为把这些 P L C系统纳入 DC S控制具 备有无可比拟的优势。首先这些控制装置很多信号和 DC S信号有交互关系， 离开 D C S的控制往往并不能有效 和安全 的工作 ， 甚至不具备独立运行条件 ， 因此其独立 控制的意义并不大。通过对其 P LC逻辑的认真解读 ， 结 合运行和厂家说明书的要求 ， 我们把就地 PL C取消， 把 信号引至 DC S， 通过 DC S的组态， 所有设备均能在 DC S 上显示和操作 ， 设备隐患彻底解决。盘车、捞渣机、液 控蝶阀等均运行 良好。利用 D C S更为强大的分析工具 ， 故障分析变得较容易。同时实现了更高程度的控制 ， 例 如捞渣机 ， 我们通过对捞渣机转速测量回路 的电气回路 改进 ， 通过煤量、 ． 负荷、转速的综合参数 自动调节捞渣 机的转速 ， 达到安全经济、可靠运行捞渣机的 目的。 8 执行机构 执行机构是控制就地设备 ， 保证系统参数合格的手 段 ， 如果发生因执行机构的误动而导致的系统参数变化 而使系统失控是非常危险的。 1 气动执行机构一定要保证气源品质的合格 ， 必要 时除增加过滤减压阀外 ， 还要增加油雾分离器 ， 有效去 油去水 ， 降低定位器 的故障率。 2 电动执行机构特别是智能型带电池的， 必须要保证电 池电量的充足， 防止断电后电池掉电， 执行机构控制初始化。 3 汽轮机进汽调阀要保证反馈装置 L VD T 的调节 性能在线性 区内， 否则有可能造成小开度死区大 ， 而导 致 的低转速控制不稳。 9 电缆及 管路 电缆以及管路的布置一定遵循相 关技术规范 ， 要注 意 电缆的绝缘、屏蔽应遵循一点接地原则、分层敷设 ， 要有防止高温和 防止干扰的措施 。 取样管路要考虑管路材质、以及取样介质的性质 和参数， 严格执行相关标准 ， 防止因取样方式的不合理 造成的测量误差。 1 0 逻 辑优 化 逻辑优化对于保证机组保护的可靠性、合理性、系 统的调节品质和提高机组的经济性均非常重要 。 1 我厂通过对汽轮机进汽阀序的优化 由顺序阀调 节改为单阀调节 ， 增大了通流面积 ， 降低了节流损失， 大 幅提高 了机组的经济性。 2 一次风机风量调节优化 在保证安全的前提下， 采用风压调节等措施 ， 机组经济性得到的大幅度的提高。 3 汽轮机跳闸， 只有机械停机电磁铁带电、主遮断 电磁阀失电等总管路的安全油泄压停机的措施 ， 并没有 每个进汽阀快关电磁阀带电泄安全油的措施 ， 少了一道 很重要的安全停机保护， 通过增加逻辑， 汽轮机停机时， 进汽阀快关电磁阀同时带 电泄安全油。 4 机组带负荷后 ， 右侧主汽阀不在全开位会导致左 侧主汽阀关闭的逻辑 ， 经过分析， 这个逻辑对于汽轮机暧 机很重要， 但是， 带负荷后只会增加误动风险， 特别是行程 开关造成的误动风险， 通过逻辑优化 ， 避免了这种状况。 5 汽泵跳闸联锁电动给水泵的逻辑优化 汽泵跳闸 后 ，电动给水泵的及 时快速带负荷是保证机组汽水平 衡 ， 防止进水波动太大而导致 MF T的非常重要的措施。 原来 汽泵 跳 闸后 ， 电动 给水泵 延 时时 间长 ， 调 节速 率 迟 缓， 通过逻辑优化， 降低 电泵动作 的迟缓率 ， 当汽泵跳闸 后， 电动给水泵能快速启动 ， 并带上预定负荷。 1 1 结束语 随着 电力事业的不断发展 ， 火力发电厂的热控技术 日益革新，自动化程度越来越高 ， 热控系统的重要性 日 益突显。因此， 保证热控设备的可靠性对于电厂的安全 和发展越来越重要 ， 同时对于电厂控制策略的研究以及 对提高电厂运行的经济性、保证机组的安全性 、降低人 员的劳动强度前景巨大。 下转第 1 0 1页