林 巖，辛 巖

(1.國家電投內蒙古公司，內蒙古 通遼 028000；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

1 熱工保護概述

現(xiàn)代大型火電機組[1]主要由鍋爐、汽輪機、發(fā)電機3部分組成，其中發(fā)電機由于其自身特點，跳閘保護間隔要求在毫秒級別，DCS控制周期很難滿足要求，所以發(fā)電機保護由專門的設備和控制裝置來實現(xiàn)保護功能，對于DCS中設置的保護，主要是指鍋爐和汽輪機這2部分的保護。DCS保護按設備分類主要包括鍋爐主保護、汽輪機主保護、輔機保護3部分。完善的保護功能除了保證保護動作的正確性外，保護信號設置要合理，另外還要保證有必要的提示功能，包括保護信號當前狀態(tài)顯示、保護投切顯示、保護首出顯示等重要信息。

2 保護條件的合理設置

保護條件設置是否正確，直接關系到機組設備能否安全穩(wěn)定運行。以下通過實例來對比說明如何正確設置保護條件。

a.保護信號冗余設置。為防止設備的拒動或誤動[2]，一般采用冗余信號3取2的設置方式。如鍋爐主保護中的“爐膛壓力高高”保護條件，通過就地信號采集，輸入3個爐膛壓力高高信號，當其中任意2個信號動作時，觸發(fā)保護動作，其真值表如表1所示。由表1可看出，對于信號狀態(tài)的不同組合，其保護輸出狀態(tài)各占50%，即保護拒動和誤動的概率分別為50%，能夠滿足實際要求。

表1 保護動作真值表

b.溫度保護信號要有壞點切除和速率大切除。壞點切除是指在溫度測點故障不能正常反映實際就地狀態(tài)的情況下，該測點保護切除；速率大切除是指溫度變化率(每秒溫度變化的差值)大于某一設定值時，保護切除。需要注意的是速率大并不代表測點故障，有可能真實發(fā)生了電機燒瓦的事故，所以必須正確設置速率保護切除參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗此參數(shù)一般設置為15 ～30 ℃/s。

c.保護信號選取要合理。例如電動門的“已開”和“已關”信號，不能簡單認為是邏輯上的取反關系，這兩個信號反映的是設備2個不同狀態(tài)。如密封風機跳閘保護其中1條為“密封風機運行10 s后入口門仍關閉”，其實質內容是在密封風機運行后10 s，入口門仍然沒有離開關位，即入口門未動作，此時必須用入口門“已關”信號；如果用“已開”的取反信號，則表示的是“密封風機運行10 s后入口門未完全打開”，這2種表達的邏輯意義是完全不同的2個概念，必須要合理選擇信號才能表達出正確的保護跳閘含義。

d.保護條件要進行合理的脈沖信號處理。例如密封風機跳閘保護其中1條為“2臺一次風機全停”，這條保護含義是在密封風機運行的情況下，當跳閘條件觸發(fā)時，密封風機跳閘；在2臺一次風機停止的條件下是可以啟動密封風機的，所以不能用長信號來作為跳閘條件，必須用脈沖信號。否則將導致因存在跳閘條件而不能正常啟動情況的發(fā)生。

e.保護條件要進行合理的延時信號處理。延時的作用是當跳閘條件滿足后經(jīng)過一段設定的時間才觸發(fā)跳閘條件，其作用是保證保護信號真實準確反映就地情況再觸發(fā)保護動作，防止信號抖動而引起設備誤動情況的發(fā)生。例如重要輔機的溫度保護，都要設置3～5 s的延時，保證真實溫度高于設定值時，觸發(fā)設備跳閘，保證機組安全，防止誤動事故的發(fā)生。

3 熱工保護在DCS組態(tài)中的實現(xiàn)方法

以下以密封風機保護為例，來具體說明熱工保護在DCS組態(tài)中的實現(xiàn)方法。密封風機保護包括3個條件：密封風機運行10 s后入口門仍關閉、2臺一次風機全停、軸承溫度保護。具體實現(xiàn)步驟如下。

a.保護信號當前狀態(tài)。信號經(jīng)過DCS邏輯判斷后所得出的跳閘保護信號，反映實際狀態(tài)。設置此中間點的目的是幫助提示運行人員當前保護條件的狀態(tài)。對于密封風機保護而言，其保護信號判斷方式如圖1所示。

圖1 密封風機保護信號

b.保護投切。在保護投入的情況下保護信號觸發(fā)后，密封風機跳閘；若保護未投入，即使保護信號觸發(fā)，密封風機也不會跳閘。保護投切設置的目的是在設備故障的情況下切除保護，防止因DCS信號故障而引起設備誤動，使檢修維護人員在故障情況下可以對機組重要設備進行檢修維護，保證機組安全運行。對于密封風機保護投切而言，需在保護信號后“與”上一個投切按鈕，默認值為“1”，且可在DCS中在線設置參數(shù)。當參數(shù)設置為“1”時，保護投入；當參數(shù)設置為“0”時，保護切除。需要注意的是，保護投切只能在DCS中通過設置參數(shù)來實現(xiàn)投切功能，不能在上位機上設置保護投切按鈕。其保護投切設置方式如圖2所示。

圖2 密封風機保護投切設置

c.保護首出[3]。當設備因保護信號觸發(fā)而導致設備跳閘時，可能同時出現(xiàn)多個信號共同發(fā)出的情況，但只有第1個信號才是導致設備跳閘的原因。為記錄下此信號，引入了跳閘首出的概念，對于密封風機保護而言，其保護首出設置方式如圖3所示。另外需要注意2點：一是首出功能邏輯塊的輸入是保護投切信號的輸出；二是首出信號的復位是靠設備運行后自動復位。

圖3 密封風機保護首出設置

d.其他注意事項。一是作用于設備跳閘的信號，是經(jīng)保護投切組態(tài)處理的信號“或”之后的總保護輸出；二是保護信號當前狀態(tài)、保護投切、保護首出都需要在上位機顯示，為運行人員提供可靠的信息。另外，每個單獨信號和總保護輸出信號都應進入歷史庫，以便調取歷史數(shù)據(jù)[4]，為分析事故原因提供可靠的幫助。

4 結束語

熱工保護是機組安全穩(wěn)定運行的基礎，是防止機組發(fā)生事故的保證，必須要科學合理設置保護。目前，隨著機組自動化[5]水平的不斷提高，熱工保護又出現(xiàn)了很多新的課題，這就要求設計保護的人員要以科學的態(tài)度，實事求是，從合理的角度出發(fā)，才能正確設置熱工保護，為機組的安全穩(wěn)定運行做出應有的貢獻。