火電廠DCS系統防止熱電阻保護失靈的方法與流程

2023-09-22 19:59:25

本發明屬於火力發電機組自動控制技術領域，尤其涉及一種火電廠DCS系統防止熱電阻保護失靈的方法，具體是火力發電機組防止熱電阻溫度保護失靈的方法，可用於火力發電機組熱電阻溫度保護系統的整改，提升機組熱工保護系統防止誤動作的能力。

背景技術：

現代化的火力發電機組分散控制系統DCS中存在大量的熱電阻溫度保護程序，機組重要主輔機的軸承溫度熱工保護是火力發電廠一個十分重要的、不可缺少的組成部分，對提高機組主輔設備運行的可靠性和安全性具有十分重要的作用。在軸承溫度達到一定閾值，可能引發嚴重後果的故障時，保護程序自動切斷設備電源，從而軟化故障，停機待修，避免發生重大的設備損壞和人身傷亡事故。

近年來，熱控系統依靠先進的分散控制系統DCS在火力發電廠的應用得到了突飛猛進的發展，幾乎所有的重要主輔機設備均配備熱電阻軸承或線圈繞組溫度保護。熱電阻信號開路，信號將瞬間變大，若不加以限制將直接導致設備誤跳閘。

根據有關統計，無論是基建機組或者生產運營機組，由於熱電阻信號開路斷線、虛接、測點檢修等原因導致的保護系統誤動作時有發生，對機組的正常運行造成一定危害，並使企業蒙受不必要的經濟損失，如何防止機組DCS系統中熱電阻溫度保護失靈成為熱電阻溫度保護中需要解決的問題，對其整改將十分必要。

2014年4月，國家能源局頒布了最新的《防止電力生產事故的二十五項重點要求》，對防止熱工保護失靈提出了新的綱領性要求，對於新建機組的設計、現有機組的保護系統評估具有重要的指導意義。本文按最新電力行業規程的指導要求，結合近些年各研究機構對火電機組熱工保護系統設計的實例經驗，提出了一種完善的的防止DCS系統熱電阻溫度信號保護失靈方法。

按本文提出的方法進行機組熱電阻保護系統整改，可規範設計流程、簡化實施步驟、減少設計缺陷，便於調試和投入實際運行；

技術實現要素：

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種火電廠DCS系統防止熱電阻保護失靈的方法，其目的是為了對現有火力發電機組熱電阻溫度保護系統進行有效核查，防止熱電阻溫度保護失靈導致誤動作，提高火電機組運行的安全可靠性，降低生產單位的運營成本，提高生產運營企業的利潤率。

為了實現上述發明目的，本發明是通過下述技術方案實現的：

火電廠DCS系統防止熱電阻保護失靈的方法，是以火電廠主輔機設備的熱電阻溫度保護系統為優化設計對象，屏蔽由於熱電阻信號線開路或虛接而產生的虛假信號，防止熱電阻溫度信號升速率過快而導致設備誤跳閘；具體實現步驟如下：

第一步：採集機組主機、輔機設計資料數據，充分了解機組熱電阻溫度保護狀況、運行方式、運行參數；

第二步：設計熱電阻溫度保護優化算法，完成模塊封裝；

第三步：對所有熱電阻保護測點程序進行模塊優化，並進行試驗測試。

所述火電廠主機包括：鍋爐本體、汽輪機本體、發電機；火電廠輔機包括：給水泵、凝結水泵、循環水泵、軸冷水泵、爐水泵、送風機、吸風機、一次風機、磨煤機。

所述熱電阻溫度保護優化算法如下：

（1）系統自動檢測熱電阻溫度測點質量，若測點質量變為「壞點」，則自動切除此測點的溫度保護，並且異常狀態進入聲光報警系統；

（2）算法不斷檢測任一時刻T0秒內溫度升速率α，單位為℃/秒，若α大於預設升速率閾值Δ0，表示熱電阻測點溫升率異常，此時自動切除此測點的溫度保護，防止保護系統錯誤動作切除設備，並且異常狀態進入聲光報警系統；

（3）當熱電阻溫度測點DCS系統測量值超過設備溫度保護閾值Δ1，且系統未被上述條件切除時，保護指令動作輸出，系統自動切斷該設備電源；

（4）為了防止熱電阻溫度信號短時間抖動導致錯誤指令發出，加入延時時間模塊T1進行屏蔽；

（5）復位端採用自動檢測加手動復位方式，當熱電阻溫度測量值低於保護閾值Δ1，且不具備上述切除條件時，復位該故障，溫度保護功能重新正常投入；

（6）熱電阻測點異常檢測狀態進入DCS聲光報警；

（7）系統和歷史追憶系統，提示故障發生，待故障排除後，恢復系統正常運行。

（8）封裝該算法，形成新的模塊，便於工程調試和實現。

所述新的模塊為雙輸入信號：熱電阻溫度測點和操作員復位鍵；新的模塊為雙輸出信號：熱電阻溫度保護動作指令輸出和異常狀態輸出；

所述新的模塊需要設定和調試的參數有：時間常數T0，預設升速率閾值Δ0，溫度保護閾值Δ1，延時時間模塊T1。

本發明的有益效果是：

本發明通過現有機組熱工保護控制系統，目標明確，過程方法系統完善，現場調試過程簡單，便於工程實現，具體是：

（1）防止熱電阻溫度保護失靈的方法，依據明確，算法規範，接口簡單易行，整改步驟簡潔清晰，便於操作和實施。

（2）可有效提高機組DCS熱工保護系統的可靠性，降低由於熱電阻保護失靈而導致的熱工保護誤動作事件發生的概率，減少由於熱電阻溫度保護失靈而導致的機組跳閘和設備損壞事故的發生。

（3）按此方法對DCS系統有關熱電阻溫度保護程序進行整改，減少了熱電阻溫度保護失靈導致的機組非停次數，降低了生產企業運營成本的不必要支出，提高了生產運營企業的利潤率，對於提高火電機組運行的安全性和經濟性有著重要的意義。

下面結合附圖和具體實施例，對本發明作進一步的詳細說明，但不受本實施例所限。

附圖說明

圖1是本發明算法原理圖；

圖2是本發明模塊封裝及應用示意圖；

圖3是本發明應用流程示意圖。

具體實施方式

本發明是一種火電廠DCS系統防止熱電阻保護失靈的方法，如圖1-圖3所示，本發明是以火電廠主輔機設備的熱電阻溫度保護系統為優化設計對象，按照國家電力行業規程和規範的相關要求，如國家能源局2014年4月頒布的《防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義》中第9章第4節「防止熱工保護失靈」的一系列要求，屏蔽由於熱電阻信號線開路或虛接而產生的虛假信號，防止熱電阻溫度信號升速率過快而導致設備誤跳閘，該方法將有效屏蔽DCS系統中熱電阻保護誤動作指令的發生。具體實現步驟如下：第一步：收集機組主機、輔機設計資料數據，充分了解機組熱電阻溫度保護狀況、運行方式、運行參數；第二步：結合國家電力行業規程和規範，設計熱電阻溫度保護優化算法，完成模塊封裝；第三步：對所有熱電阻保護測點程序進行模塊優化，並進行試驗測試。

所述的火電廠DCS系統防止熱電阻溫度保護失靈的方法，是以火電主輔機設備的熱電阻測點熱工保護為優化設計對象。火電廠主機包括：鍋爐本體、汽輪機本體、發電機；火電廠輔機包括：給水泵、凝結水泵、循環水泵、軸冷水泵、爐水泵、送風機、吸風機、一次風機、磨煤機等。

本發明方法符合國家電力行業規程和規範的要求，並且完全可應用於生產運行，將有效屏蔽熱電阻信號線開路或者虛接而導致的虛假信號。

所述的優化方法，是按上述方法所述內容有效的結合，對於國家電力行業規程和規範的宏觀要求，具體開發出具有普遍適應性的優化方法。將開發的算法模塊合併入機組主輔機的熱電阻溫度保護系統中，防止熱電阻溫度保護誤動作指令的產生，從而達到保護設備安全，維持正常安全生產運行的目的。

本發明的核心思想是把電力行業規程與企業的生產運行實踐相結合，依據規程提出防止熱電阻溫度保護誤動作的接口算法，最大限度的消除火電機組運行隱患，防止熱工保護失靈的事故發生，保證機組安全可靠的運行。

本發明方法涉及核心算法一套，可封裝後普遍應用於火電廠所有熱電阻溫度保護系統中。該方法核心如下：

1.系統自動檢測熱電阻溫度測點質量，若測點質量變為「壞點」，則自動切除此測點的溫度保護，並且異常狀態進入聲光報警系統。

2.算法不斷檢測任一時刻T0秒內溫度升速率α，單位為℃/秒，若α大於預設升速率閾值Δ0，表示熱電阻測點溫升率異常，此時自動切除此測點的溫度保護，防止保護系統錯誤動作切除設備，並且異常狀態進入聲光報警系統。

3.當熱電阻溫度測點DCS系統測量值超過設備溫度保護閾值Δ1，且系統未被上述條件切除時，保護指令動作輸出，系統自動切斷該設備電源。

4.為了防止熱電阻溫度信號短時間抖動導致錯誤指令發出，加入延時時間模塊T1進行屏蔽。

5.復位端設計採用自動檢測加手動復位方式。當熱電阻溫度測量值低於保護閾值Δ1，且不具備上述切除條件時，復位該故障，溫度保護功能重新正常投入。

6.熱電阻測點異常檢測狀態進入DCS聲光報警系統和歷史追憶系統，提示故障發生，待故障排除後，恢復系統正常運行。

7.封裝該算法，形成新的模塊，便於工程調試和實現。新模塊為雙輸入信號：熱電阻溫度測點和操作員復位鍵；新模塊為雙輸出信號：熱電阻溫度保護動作指令輸出和異常狀態輸出。需要設定和調試的參數有：時間常數T0，預設升速率閾值Δ0， 溫度保護閾值Δ1，延時時間模塊T1。