朱传峰
华能烟台八角热电有限公司 山东 烟台250100
摘要：针对煤电机组设置热工保护的意义、动作条件，分析热工保护误动、拒动而采取哪些措施来防范，以保证其可靠动作。
关键词：热工保护 汽机保护 锅炉保护 误动 拒动
0.引言
热工保护是指当热力参数达到一定限值引起设备跳闸退出运行来保证设备不受损坏、减少事故恶化的一种技术手段，其担负着重要任务，误动会造成出力减少、点火柴油多耗，拒动会引起设备损坏，故要求100%投入率/动作正确率。
1.汽轮机保护
汽轮机设置的多重保护主要有轴向位移大、高/低压缸相对膨胀大、轴承振动大、润滑油压低、EH油压低、凝汽器真空低、炉跳机、发电机主保护动作停汽轮机、手动停机等。当前各电厂均采用ETS（危急跳闸系统）来完成，主要由两套相互热备用、冗余的PLC（程序逻辑控制器）组成，并接入所有引起保护动作的信号，动作后输出常开的干接点信号进入跳机电磁阀中，通过卸掉主汽门和调速汽门油缸中的EH油，依靠弹簧回座力量关闭主汽门和调速汽门来切断汽轮机的进汽，降低转速，转入盘车或彻底停止汽轮机。
防止汽轮机保护误动、拒动的措施：
1)轴向位移大：大型汽轮机一般设置两套相互独立的轴向位移测量装置，测量结果均达到停机值以后才动作停机，避免了因任一装置故障而引起的误动。
2)高/低压缸相对膨胀大：汽轮机运行中需严密监视高/低压缸相对膨胀数值，若膨胀不佳或滑销系统卡涩，导致数值过大，则会引起动静摩擦发生事故。
3)轴承振动大：汽轮机轴系每一轴瓦处X、Y向均安装两只振动探头，135MW及以上机组有5-6个轴瓦，每一轴瓦处X、Y向的两只振动探头的测量值全部达到停机值，ETS才会动作。
4)润滑油压力低：整个轴系以3000r/min高速运转，需连续润滑、减少磨檫、降低金属温度。该数值至低一值连锁启动交流润滑油泵；至低二值连锁启动直流润滑油泵；至低三值，关闭汽轮机所有进汽门；至低四值，停止盘车。为防止保护误动、拒动，采用由4只压力开关组成“两或一与”的方式，即开关1与开关3并联，开关2与开关4并联，最后串联。
5)手动停机：紧急情况下需运行人员立即人工干预的操作手段。为防止误操作，采用两个按钮来实现。控制室内的操作台上布置两个按钮（配保护罩），各取一个常开接点，分别接入ETS串联。
6)炉跳机：当锅炉MFT信号发出，两对常开接点并联，由锅炉保护接触器向汽机侧ETS送出干接点。
7)发电机主保护动作关主汽门：当发电机因任一主保护动作跳闸，向ETS送来信号，采取两组信号并联的方式，触发关闭主汽门。
8)超速保护：分为电超速和机械超速，电超速又分为TSI超速和DEH超速。电超速数值分为两级，超速103%和110%，即3090r/min和3300r/min。在汽轮机前箱或#3瓦处，分别安装3只TSI超速保护测量探头和3只DEH超速保护测量探头，在DEH和TSI中均进行“三取二”运算。超速103%关闭所有的调速汽门，超速110%关闭所有调速汽门和主汽门，设置电超速保护的目的是为了防止拒动而造成“飞车”。
2.锅炉保护
为防止锅炉爆燃、缺水而专门针对锅炉设置的多重保护，其主要有：汽包水位高、汽包水位低、炉膛压力高、炉膛压力低、送风机全停、引风机全停、机跳炉、燃料丧失、全炉膛灭火、手动停炉等。目前运行或在建机组均采用DCS（分散控制系统），单独设置一个控制站用作锅炉监视/保护，即FSSS（炉膛安全监控系统），由控制器、卡件、继电器等硬件和组态软件组成完整系统，任一能够触发MFT动作的子保护（炉膛火焰监视、点火、助燃、MFT），最终的动作对象均是制粉系统和燃油系统设备。
防止锅炉保护误动、拒动的措施：
1)汽包水位高/低：对于汽包炉，如果汽包水位超过高三值，将会造成汽包满水，引起主蒸汽带水，在汽轮机缸内引起水冲击，打坏叶片；如果汽包水位低于低三值，将会造成汽包缺水，带来水冷壁开裂、炉体变形等恶劣后果。
2)采用高精度变送器提高测量结果可靠性：参与保护的3台变送器与自动、仪表变送器分开，单独配置，测量信号三取二。当有一点退出运行时，自动转为二取一的逻辑判断，并办理审批手续，限期(不宜超过8h)恢复；当有二点退出运行时，自动转为一取一的逻辑判断方式，此时应制定严密的安全运行措施，限期(8h以内)恢复，如不能恢复，应立即停止锅炉运行。
3)锅炉汽包水位保护试验不完整严禁启动：锅炉启动前和停炉前进行实际传动校验，用上水方法进行高水位保护试验，用放水的方法进行低水位保护试验，试验完成随锅炉启动并投入水位保护。
4)为消除汽包水位测量偏差应采取的措施：检查汽包水位测量系统，保温合理、防冻措施完善；确保保温、防冻措施对汽包水位测量两侧管道的影响相同，不会造成管路中形成压差，但平衡容器的冷凝部分禁止保温；避免在汽包压力突降时造成参比水柱的不稳定，影响汽包水位的正常测量；尽量减小汽包水位取样管长度；为防止环境温度对汽包水位测量的影响，平衡容器附近设置汽包小室，保证环境温度的稳定和两侧的一致；差压变送器采用压力补偿，汽包水位测量还应充分考虑平衡容器的温度变化造成的影响，必要时增加温度补偿。
5)炉膛压力高/低：出现送/引风机跳闸、水冷壁爆管、炉膛掉大焦等现象，都会引起炉膛压力骤变，导致燃烧不稳，甚至锅炉爆燃，因此设置炉膛压力三级保护。当高/低一值时，报警；高/低二值时，动作MFT；高/低三值时，联跳送/引风机。为防止炉膛压力保护误动，在炉膛周围安装三个独立取样的“压力高”开关和三个独立取样的“压力低”开关，压力保护动作信号按“三取二”逻辑产生，有两只及以上的开关都动作，才触发MFT，任一开关动作，不触发保护。为防止炉膛压力保护拒动，要加强对取压管路的维护吹扫，防止堵塞；炉膛压力取样孔应与吹灰器和看火孔有足够距离，并采用防堵取样装置。
6)送/引风机全停：两台送/引风机全部停止，电气专业开关柜上的常开辅助接点触发MFT。
7)机跳炉：验证汽轮机跳闸的依据是主汽门关闭信号是否发出。对于只有一个主汽门的机组，只要其行程开关发出了关闭信号，就认为汽轮机跳闸，其关闭信号可以用来联跳锅炉/发电机。对于有两个高压主汽门、两个中压主汽门的汽轮机，用来验证汽轮机跳闸的依据是“两或一与”，即两个高压主汽门中有任一发出关闭信号并且两个中压主汽门中也有任一发出关闭信号，才认为汽轮机真正跳闸。为避免冷态下该信号一直动作导致锅炉无法点火，再增加一个条件“机组负荷大于10%”，即只有在并网后发生了汽轮机跳闸才去联跳锅炉、发电机。
8)燃料丧失：燃料指煤/油。所有的油角阀全关信号、进油总阀关闭信号、磨煤机全停或给煤机全停信号都可表征为燃料丧失。
9)全炉膛灭火：炉膛周围按角分层布置有许多火焰检测探头，分别用来检测煤层和油层的火焰燃烧情况。为防止炉膛内火焰熄灭或已经很弱时仍然继续向炉膛内进燃料引起锅炉爆燃甚至爆炸，必须停止制粉系统和油系统，切断燃料。为防止保护拒动，通常只要每一个角的探头中有3/4检测不到火焰，就认为该角火焰已经熄灭；当所有角的探头均达到3/4无火，才通过“全炉膛灭火”条件发出MFT。在日常维护中要加强锅炉灭火保护装置的维护与管理，防止火馅探头烧毁、污染失灵，保证火检冷却风压力正常，管路畅通。
10)手动停炉：即在紧急情况下，需要运行人员迅速进行人工干预的一种操作手段。为防止误操作，采用双按钮来实现，即每一按钮取一个常开接点，串联后接入逻辑梯形图里，且每个按钮各配保护罩，只有先打开保护罩才能进行操作，防止保护误动、人员误碰。
3.防止热工保护误动或拒动的要求
为保证保护可靠动作，不设置可以供运行人员解除/投入的按钮，且任一保护在机组运行过程中若需要检修，须办理工作票，经批准后方可解除（解除时间不得超过8小时）。
热工保护独立性原则：
1)机/炉跳闸保护系统的逻辑控制器应单独冗余设置；
2)应有独立的I/O通道，具备电隔离功能；
3)冗余I/O信号应通过不同的I/O模件引入；
4)触发机组跳闸的保护信号，其开关量仪表以及变送器应单独设置，当与其他系统合用时应首先进入保护系统；
5)机组跳闸指令不应通过通讯总线进行传送。
4.结论
热工保护是煤电机组的主要组成部分，其可靠性对提高机组主/辅设备的可靠性和安全性具有重要作用。