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摘要：火电厂机组热控装置的可靠性是安全、经济发电的重要保证。本文主要分析了热工保护系统安全性的必要性，并且探讨了火电机组热工保护安全性措施。
关键词：火电；机组；热工；保护；安全性
热工保护作为火力发电厂至关重要的核心技术之一，在近几年得到快速提升，这在一定程度上为机组的安全稳定运行提供了保障，但是在机组的实际运行过程中，不可控的因素时常发生，发电机组的安全性和可靠性就显得越发重要，它直接关系到机组的安全稳定运行。随着工业技术的不断发展和人民生活水平的不断提高，人类对能源的需求量也在逐年增加，火力发电厂在运行中要确保资源永续，促进经济发展，就需要进一步确保火电机组热工保护的安全性。
一、热工保护系统安全性的必要性
热工保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，它直接关系到机组主辅设备的可靠性和安全性。热工保护系统的功能是当机组主辅设备在运行过程中参数超出正常可控制的范围时，自动紧急联动相关的设备，及时采取措施进行保护，从而软化机组或设备故障，避免出现重大设备事故或造成严重的后果。但在主辅设备正常运行时，常因保护系统自身故障而引起动作，造成主辅设备停运（误动），造成不必要的经济损失；或者在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作（拒动），并因此造成事故的不可避免和扩大。
随着发电机组容量的增大和参数的提高，热工自动化程度越来越高，尤其是伴随着DCS分散控制系统在电力过程中的广泛应用和不断发展，DCS控制系统凭借其强大的功能和优越性，大大提高了机组的可靠性、安全性和经济性运行。但由于参与保护的热工参数也随着机组容量的增大而越来越多，因误动引起机组跳闸，造成非计划停运的比例还是较大的。因此，提高热工保护系统的可靠性，减少或消除DCS系统失灵和热工保护误动、拒动具有非常重要的意义。
二、确保火电机组热工保护安全性措施
（一）热工专业技术措施
由于当前很多大型火力发电机组都装有先进的DCS分散控制系统，这个DCS系统无论是从工业控制计算机、网络拓扑结构、信号采集板等硬件，还是从系统软件、应用软件等方面，均比较稳定可靠，为热工保护的可靠运用做了一个非常好的准备。目前大部分火电机组的FSSS（BMS）炉膛安全监控系统和辅机保护均由DCS系统实现，这种方式简单可靠，可以把DCS系统危险分散、集中控制，优化措施应该做到：
第一，采集的多路信号如果是同一信号，应尽量分散在同一个DPU的不同模件上，如炉膛负压三取二的3个负压开关量信号点、汽包水位三取二的6个模拟量信号点（3个汽包压力、3个平衡容器差压信号）、风机的轴承温度热电阻信号和马达线圈温度热电阻信号等均可以按这种方法处理。
第二，信号进行三取二或四取三本身就是提高保护的可靠性，防止保护误动并尽量杜绝保护拒动。
第三，在做DCS逻辑组态时为防止现场发生意外，可分别对每一个信号串联一个对应的品质判断信号，以提高保护的可靠性。
第四，在敷设电缆时，要特别注意热电阻、热电偶温度信号和24VDC、48VDC开关量信号的抗干扰问题。
第五，汽机主保护ETS系统大部分采用热备用、双冗余PLC可编程控制器实现。对该系统主要检测信号，如轴振、轴向位移、差胀、超速、EH及润滑油压、真空等的安装位置和检测元件技术性能指标至关重要，必须出具详细的技术校验报告。今后随着DCS系统的进一步发展，可以将ETS也纳入DCS系统中去。
第六，对保护逻辑组态进行优化。在电厂中，温度高保护是主辅机设备保护的必不可少的一项重要保护。由于温度元件受产品质量、接线端子松动、现场环境等各种因素的影响，在运行一定周期后极其容易导致信号波动，从而引起保护误动现象的发生。针对这个问题，可在温度保护中增加加速度限制（坏质量判断），具体措施为：对温度保护增加速率限制功能，当系统检测到温度以不小于20℃/s的速率上升时，即闭锁该温度保护的动作，并且在DCS系统画面上报警，同时通知检修人员进行排查故障。这样通过优化保护逻辑组态，对提高保护系统的可靠性、安全性，降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。
（二）热工专业管理措施
1.热工保护的投退
必须严格按照热工监督管理规定，防止发生机组在运行而某个单项热工保护又没投入的情况，特别是防止在DCS系统中对参与保护的信号点强制。在生产过程中，由于工作不心细、管理不到位等而经常发生这种情况，造成热工保护退出运行。针对这种情况要制定考核制度，还必须制定DCS工程师站的管理制度。
2.做好巡检
热工维护人员平时要勤于巡检，强化“预防为主”的思想，定期对下来对象进行巡检：
（1）DCS系统的工作站、DPU（是否主DPU已切换到副DPU，并查明原因）、高速公路（是否总线、环网已断或通讯阻塞）、采样模件和软件的工作状态。
（2）炉膛火焰的强度是否稳定，是否需要调整火焰的频率和放大倍数。
（3）对三取二的信号，是否有一个已经不正常。
（4）炉膛负压管是否堵住，是否需要吹管等。
3.机组维护
机组维护的热工消缺工作也是非常重要的，一旦发现问题就一定要及时处理，问题积累的越久，对机组安全运行的威胁越大，而且在对热工保护消缺时，一定要坚持执行保护投退制度，防止因处理不当而适得其反，还应严格执行“两票三制”。
4.选择质优产品
参与热工保护的温度、压力、液位、转速、火焰和机械量等测量元件一定要用质量可靠的产品。
（三）加强保护管理维护，提高保护管理水平
保护系统的动作可分为正确动作和不正确动作2种。拒动、误动均属于不正确动作，同时保护动作又可分为成功动作和不成功动作2种，一般来说，系统在没有任何故障时，保护动作称为误动。保护误动往往是由于装置自发产生的或是由某种外因造成的，如机械振动、电磁干扰、误碰等，误动本身也是产生故障和造成其它设备损坏的原因。保护拒动是因装置的损坏及某些外因造成的，也有人为因素造成的，如错误整定和错误接线等。不成功动作是指保护已正常动作，但因其它原因未能切除故障设备或停止设备运行，如保护信号输出断线、结线松动、执行装置损坏等原因造成的。因此尽管选用了高质量保护元件，采用了“三选二”原则，如果不加强对保护装置的管理，不对整个保护系统进行有效的维护，仍然不能保证保护系统的可靠性。
因保护装置可靠性不高而引起的保护不正确动作，在统计中并不占绝大部分。不正确动作有测量环节、操作电源、二次回路和输出回路及其它方面的原因。更多是由于输出继电器机械部分卡涩，接点接触不良，接线上的缺陷和错误，整定调试不正确等造成的。同时和保护专责人的责任心、工作熟练程度、细心程度、是否严格执行保护管理制度和试验规程等密切相关。因此，尽量减少人为过失和技术过失，提高对保护装置的管理水平也是提高保护可靠性的关键之一。
（四）加强事故分析
对于机组的热工保护发生的动作或出拒动应及时调查，充分利用计算机的存储功能，对每个系统做好相关的历史趋势曲线，发挥SOE功能，同时还要注意DCS的各个计算机时钟保持同步。加强事故分析，杜绝同类事故发生。对分析不清的事故绝对不能放过，应组织专家进行调查分析，直到搞清事故原因，并制定反事故措施为止。
参考文献：
[1]电力行业热工自动化技术委员会，火电厂热控系统可靠性配置事故预控[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]朱北恒，尹峰，孙耘.火电厂热控系统的容错设计[J].浙江电力，2007，26（5）：1-5.
关键词：火电；机组；热工；保护；安全性
热工保护作为火力发电厂至关重要的核心技术之一，在近几年得到快速提升，这在一定程度上为机组的安全稳定运行提供了保障，但是在机组的实际运行过程中，不可控的因素时常发生，发电机组的安全性和可靠性就显得越发重要，它直接关系到机组的安全稳定运行。随着工业技术的不断发展和人民生活水平的不断提高，人类对能源的需求量也在逐年增加，火力发电厂在运行中要确保资源永续，促进经济发展，就需要进一步确保火电机组热工保护的安全性。
一、热工保护系统安全性的必要性
热工保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，它直接关系到机组主辅设备的可靠性和安全性。热工保护系统的功能是当机组主辅设备在运行过程中参数超出正常可控制的范围时，自动紧急联动相关的设备，及时采取措施进行保护，从而软化机组或设备故障，避免出现重大设备事故或造成严重的后果。但在主辅设备正常运行时，常因保护系统自身故障而引起动作，造成主辅设备停运（误动），造成不必要的经济损失；或者在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作（拒动），并因此造成事故的不可避免和扩大。
随着发电机组容量的增大和参数的提高，热工自动化程度越来越高，尤其是伴随着DCS分散控制系统在电力过程中的广泛应用和不断发展，DCS控制系统凭借其强大的功能和优越性，大大提高了机组的可靠性、安全性和经济性运行。但由于参与保护的热工参数也随着机组容量的增大而越来越多，因误动引起机组跳闸，造成非计划停运的比例还是较大的。因此，提高热工保护系统的可靠性，减少或消除DCS系统失灵和热工保护误动、拒动具有非常重要的意义。
二、确保火电机组热工保护安全性措施
（一）热工专业技术措施
由于当前很多大型火力发电机组都装有先进的DCS分散控制系统，这个DCS系统无论是从工业控制计算机、网络拓扑结构、信号采集板等硬件，还是从系统软件、应用软件等方面，均比较稳定可靠，为热工保护的可靠运用做了一个非常好的准备。目前大部分火电机组的FSSS（BMS）炉膛安全监控系统和辅机保护均由DCS系统实现，这种方式简单可靠，可以把DCS系统危险分散、集中控制，优化措施应该做到：
第一，采集的多路信号如果是同一信号，应尽量分散在同一个DPU的不同模件上，如炉膛负压三取二的3个负压开关量信号点、汽包水位三取二的6个模拟量信号点（3个汽包压力、3个平衡容器差压信号）、风机的轴承温度热电阻信号和马达线圈温度热电阻信号等均可以按这种方法处理。
第二，信号进行三取二或四取三本身就是提高保护的可靠性，防止保护误动并尽量杜绝保护拒动。
第三，在做DCS逻辑组态时为防止现场发生意外，可分别对每一个信号串联一个对应的品质判断信号，以提高保护的可靠性。
第四，在敷设电缆时，要特别注意热电阻、热电偶温度信号和24VDC、48VDC开关量信号的抗干扰问题。
第五，汽机主保护ETS系统大部分采用热备用、双冗余PLC可编程控制器实现。对该系统主要检测信号，如轴振、轴向位移、差胀、超速、EH及润滑油压、真空等的安装位置和检测元件技术性能指标至关重要，必须出具详细的技术校验报告。今后随着DCS系统的进一步发展，可以将ETS也纳入DCS系统中去。
第六，对保护逻辑组态进行优化。在电厂中，温度高保护是主辅机设备保护的必不可少的一项重要保护。由于温度元件受产品质量、接线端子松动、现场环境等各种因素的影响，在运行一定周期后极其容易导致信号波动，从而引起保护误动现象的发生。针对这个问题，可在温度保护中增加加速度限制（坏质量判断），具体措施为：对温度保护增加速率限制功能，当系统检测到温度以不小于20℃/s的速率上升时，即闭锁该温度保护的动作，并且在DCS系统画面上报警，同时通知检修人员进行排查故障。这样通过优化保护逻辑组态，对提高保护系统的可靠性、安全性，降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。
（二）热工专业管理措施
1.热工保护的投退
必须严格按照热工监督管理规定，防止发生机组在运行而某个单项热工保护又没投入的情况，特别是防止在DCS系统中对参与保护的信号点强制。在生产过程中，由于工作不心细、管理不到位等而经常发生这种情况，造成热工保护退出运行。针对这种情况要制定考核制度，还必须制定DCS工程师站的管理制度。
2.做好巡检
热工维护人员平时要勤于巡检，强化“预防为主”的思想，定期对下来对象进行巡检：
（1）DCS系统的工作站、DPU（是否主DPU已切换到副DPU，并查明原因）、高速公路（是否总线、环网已断或通讯阻塞）、采样模件和软件的工作状态。
（2）炉膛火焰的强度是否稳定，是否需要调整火焰的频率和放大倍数。
（3）对三取二的信号，是否有一个已经不正常。
（4）炉膛负压管是否堵住，是否需要吹管等。
3.机组维护
机组维护的热工消缺工作也是非常重要的，一旦发现问题就一定要及时处理，问题积累的越久，对机组安全运行的威胁越大，而且在对热工保护消缺时，一定要坚持执行保护投退制度，防止因处理不当而适得其反，还应严格执行“两票三制”。
4.选择质优产品
参与热工保护的温度、压力、液位、转速、火焰和机械量等测量元件一定要用质量可靠的产品。
（三）加强保护管理维护，提高保护管理水平
保护系统的动作可分为正确动作和不正确动作2种。拒动、误动均属于不正确动作，同时保护动作又可分为成功动作和不成功动作2种，一般来说，系统在没有任何故障时，保护动作称为误动。保护误动往往是由于装置自发产生的或是由某种外因造成的，如机械振动、电磁干扰、误碰等，误动本身也是产生故障和造成其它设备损坏的原因。保护拒动是因装置的损坏及某些外因造成的，也有人为因素造成的，如错误整定和错误接线等。不成功动作是指保护已正常动作，但因其它原因未能切除故障设备或停止设备运行，如保护信号输出断线、结线松动、执行装置损坏等原因造成的。因此尽管选用了高质量保护元件，采用了“三选二”原则，如果不加强对保护装置的管理，不对整个保护系统进行有效的维护，仍然不能保证保护系统的可靠性。
因保护装置可靠性不高而引起的保护不正确动作，在统计中并不占绝大部分。不正确动作有测量环节、操作电源、二次回路和输出回路及其它方面的原因。更多是由于输出继电器机械部分卡涩，接点接触不良，接线上的缺陷和错误，整定调试不正确等造成的。同时和保护专责人的责任心、工作熟练程度、细心程度、是否严格执行保护管理制度和试验规程等密切相关。因此，尽量减少人为过失和技术过失，提高对保护装置的管理水平也是提高保护可靠性的关键之一。
（四）加强事故分析
对于机组的热工保护发生的动作或出拒动应及时调查，充分利用计算机的存储功能，对每个系统做好相关的历史趋势曲线，发挥SOE功能，同时还要注意DCS的各个计算机时钟保持同步。加强事故分析，杜绝同类事故发生。对分析不清的事故绝对不能放过，应组织专家进行调查分析，直到搞清事故原因，并制定反事故措施为止。
参考文献：
[1]电力行业热工自动化技术委员会，火电厂热控系统可靠性配置事故预控[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]朱北恒，尹峰，孙耘.火电厂热控系统的容错设计[J].浙江电力，2007，26（5）：1-5.