摘要：在我国快速发展过程中，经济在迅猛发展，社会在不断进步，随着热电厂机组容量的不断增加，热工控制系统的设计越来越复杂。发电过程智能化控制是热工控制系统设计人员必须具备的一项基本技能，热工控制自动化系统通常是通过分散控制系统（DCS）来实现的。本文结合现代工业主流的分散控制系统在电厂自动控制方面的应用，分别从超驰保护、信号选择、限制输出等角度，提出了提高热工控制系统生产安全性的措施。经生产实践检验，热工控制系统运行效果良好，生产安全性显著提高。
关键词：热工控制；生产；安全性
引言
现代安全管理理论认为，生产事故的发生虽然有其突发性和偶然性，但事故是可以预测、预防和控制的。因此，研究热电厂综合安全评价方法，建立一套热电厂热工控制系统在线安全评价体系可以对控制系统发生的事故预防和控制具有重大的意义。通过控制系统的在线安全评价，可及时动态地掌握控制系统的状态，发现危险隐患，并给出预防控制策略，提高了机组热工控制系统的整体安全水平。
1概述
由于热工设备较杂,选用了许多厂家的产品,在安装调试过程中,发现设计图纸与到货设备有许多不相符的地方,在安装调试中设计变更比较多,而且施工方和设计方在配合上有很多问题,导致许多遗留问题和隐患都移交给生产单位。投产后,机组跳闸比较频繁,其中热工控制系统存在的问题及系统不完善造成机组保护误动占有较大的比例。通过这两年对热工控制设备的全面整改,使机组保护误拒动率大大降低。
2提高系统生产安全性的措施
2.1就地控制设备防雨防冻设施的改善
新投产的电厂,往往忽视就地控制设备及仪表取样管道的防雨防冻,电厂曾多次发生过一次风门、冷热风门挡板,给水调门等在运行中突然关闭引起机组跳闸事故,经检查发现:一部分原因是就地接线盒内端子受潮和电缆护套管内接头进水造成信号短路引起;另一部分原因是仪表用压缩空气带水,堵塞E/P转换器和定位器控制气路和喷嘴,使控制气压失控。针对以上原因,对就地接线盒、电源盘、电动、气动执行机构等设备加装了防雨罩或防雨密封性处理,并且在重要调节门空气管路上加装了空气干燥装置,对重要系统的变送器仪表取样管加装蒸汽伴热,对无热源的地方加装电加热小室及保温防冻措施,有效地防止了设备误动。
2.2对控制系统输出的限制措施
生产过程有时要求对某些控制器输出加以不同的限制。例如，引风机挡板不能开得太小，否则会引起外爆，但也不能开得太大；送风机挡板开度不能关得太小，以免引起熄火；给煤机变频器启动后，变频器过低频率运转会导致给煤机电机瞬间电流超过保护定值而出现跳闸，因此，不能将变频器转速从零缓慢增加，必须将变频器转速设定在一个安全工作区域，此区域由变频器的最低转速、最高转速、上限特性、下限特性等确定，变频器运行时，它的工作点不能超越此安全区域，否则，变频器启动电流远超过保护定值，会导致启动失败故障。
2.3模拟量控制系统
模拟量控制系统包括协调控制系统，燃烧控制系统，磨煤机一次风量和出口风粉温度控制系统，炉膛压力控制系统，燃烧器二次风流量控制系统，给水控制系统，主汽温度和再热汽温度控制系统，主机润滑油温、发电机氢温、汽轮机轴封、高低加水位、除氧器水位、凝汽器水位控制系统。机炉协调控制系统是火电机组自动控制系统的主要组成部分其安全性具有极端重要的意义。该系统的故障将导致机组自动退出机紧急停机控制品质下降等事故。所以对于单元机组协调控制系进行安全性评价研究具有十分重要的意义。执行器作为控制系统的最终实现部分，有着重要的作用，但执行器是过程控制中较薄弱的环节，其故障是控制系统中常见故障之一。执行器的常见故障有：（1）反馈与指令间偏差过大；（2）执行器输出出现突变型或缓变型偏差；（3）增益逐渐衰减；（4）执行器振荡；（5）执行器卡死故障等降。
2.4保护回路的改进
电厂热工保护回路设计总体看来是不完善的,机组热工主保护信号采用“一取一”、“三取三”方式,也就是没有冗余措施。炉膛压力保护“一取一”,曾误动多次跳炉;汽机振动保护“三取三”,曾因拒动,断叶片,损失较大,辅机保护几乎均是“一取一”、三取一”、“四取一”方式,曾因误动跳机组多次。1993年至1995年,我厂对各类保护进行清查分析,相继对主、辅保护都改用“三取二、四取二”方式(也就是采取冗余措施),对一些辅机轴承温度保护信号,在计算机内设置了假信号过滤器,防止了干扰信号串入而误动,大大提高了主、辅机运行的可靠性。
2.5采用多变送器测量同一参数的测量系统
为了提高热工控制系统测量数据的可靠性，对系统运行影响大的参数，通常采用两个或多个变送器来测量，如主汽温度、汽包水位等。同时，在测量控制方案设计中，人们需要采用特殊的设计技术。下面以三变送器信号自动选中的测量系统进行简要说明，在三变送器正常工作时，可以通过控制系统软件组态设计，通过三个大选和一个小选，自动选择出中值。如果三个变送器中有一个发生故障，其输出变成零，这时，本测量系统仍能自动选中值变送器输出。同时，偏差报警器送出信号报警，以便热工人员检修。热工人员还可以通过切换器选择任一正常变送器工作。
2.6热工自动调节系统
原设计调节原理采用导前微分信号的双回路调节系统,内回路由导前气温、微分器、调节器及减温水执行部分组成;外回路由主气温、调节器及执行机构组成。加人微分器的作用主要是改变调节对象的动态特性。同串级调节系统相比,导前微分信号调节系统节省了资源,但是,当导前信号的惯性和延滞比较明显时,就无法投减温自动,根据我们锅炉减温水系统,本身系统就具有延时性,设计的减温水自动调节系统不适合我电厂减温水系统。该串级调节系统中有两个闭合回路,即以导前气温、副调节器、减温水执行部分组成的副回路(也称内回路)、主调节器和副调节器组成主回路(也称外回路),在该系统中消除了系统滞后性和延时性,副调节器主要用来消除干扰和粗调,主回路起细调作用,这样提高了调节品质,解决了系统造成的滞后和延时。通过这次改造以后,减温水自动能顺利地投人,减少了锅炉运行人员的工作量,提高了机组运行参数控制精确度,给电厂创造了一定的经济效益。自动调节系统的给水减温调节阀死,行程大,而且调节阀执行机构力矩小,运行中经常出现过力矩,导致阀门不动,无法进行调节。减温调节执行机构的电路未设断信号和断电保护,一旦出现断信号后,阀门就全关或全开,给机组的安全进行造成一定的影响。根据以上问题,我们对调节阀执行机构进行改型,选用的调节阀执行机构力矩可以满足现场的要求,新执行机构的主要特点:电气控制回路可靠性高,回路设计了断信号和断电保护,如出现断信号,阀门保持原位。采用的是进口技术,加工工艺比较高,元器件稳定性高,抗干扰能力强,运行两年未出现问题,证明此次改型是成功的,提高了机组的可靠性。
结语
本文提出的分散控制系统生产安全性措施，已经成功应用于大型发电厂分散控制系统工程项目，能够有效提高发电厂的生产安全性，减少系统故障率、人员劳动强度和设备运维成本，适用于推广到工业控制领域。本文阐述的一些措施可供同行在进行热工控制系统设计时参考。
参考文献
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