摘要：作为火电厂的一部分，热工保护系统具有极其重要的功能。其主要功能是当设备启动后设备故障时，应急和自动序列相关设备可为设备提供保护，使其不受损坏，保障人员的生命安全。当主、辅设备异常时，保护及时、准确，防止严重设备损坏和人员伤亡。但是，当主、辅设备处于正常运行状态时，如果保护系统本身出现故障，则主辅助设备的意外停机或误操作将造成不必要的经济损失。或者当主、辅设备发生故障时，由于保护系统本身的故障和不能及时动作而导致事故的扩大造成影响。
关键词：火电厂；热工设备；保护装置；系统优化
引言
火电厂热工自动化的安全性至关重要。由于保证了系统的安全运行，火电厂在发电过程中也将无后顾之忧地发展。在这种情况下，保护系统与现代新技术的应用密切相关。它结合了供电商业化、竞价求上网、以及火电机组控件要与电网自动化发电的控制要求相结合，因此，火电厂热工自动化系统的技术优化与安全系统的提高已经成为今后的必然趋势。
1火电厂热工自动化简介
火力发电厂中的热工自动化在发电过程中，要控制发电数据的统计、技术信息的管理、自动化装置的操纵、警报装置的应用，完成无人操作的自动化进程。为了保障发电设备系统的安全，在电厂进行生产操作时，必须对所有设备进行自动检测和控制。热工自动化系统通常情况下有分系统：自动检测、电力控制、安全保护、报警[1]。
2优化热工设备保护系统的重要作用
火电厂随着装机容量的增大，以及为了提供高容量的电力输出，就需要使用更多需要监视的热力系统参数。热工设备保护系统就是建立于对需要监视的热力系统参数进行测量之上的，对热力系统参数进行范围确定，一旦超过正常范围后立即报警并触发保护动作，以实现对机组设备保护的功能。优化热工设备保护系统，是立足于人性化设计基础上，通过对热工设备保护系统的功能增强和提高保护稳定性，实现对操作人员生命安全、机组生产安全以及电网正常运行提供强有力的安全保障。火电厂的生产安全是影响未来发展和生产经营的主要条件，而热工设备保护系统实现对机组安全保护，通过提高热工设备保护系统的功能，来达到对机组保护的目的，因此，热工设备保护系统通常被视为火电厂的灵魂所在。优化热工设备保护系统，提高机组运行的稳定性和抗风险能力，进一步完善了设备在处理突发事件上的反映和紧急事件的处理方式。通过优化设备保护系统，创造了安全的生产环境，进而提升了火电厂的安全系数，保障火电厂的正常生产，同时对提高电网供应能力，减少国家经济损失具有积极作用[2]。
3热工保护系统误动拒动原因分析
3.1热工保护系统硬件组成
热工保护系统由测量元件、输入模件、控制器、输出模件、保护执行回路五个部分组成，测量元件对机组相关设备和器件的工作状态进行检测，将获取的信号通过输入模件输送给控制器，由控制器根据相关算法和设置，发出相应的控制信号，通过输出模件将控制信号输送给保护执行回路，保护执行回路根据获得的动作信号做出相应的动作，从而消除和处理机组相关设备的异常或危险，保证机的安全、稳定运行。
3.2热工保护系统误动拒动原因
热工保护系统误动拒动原因，包括DCS软硬件故障、热控元件故障、电缆线故障、电源故障、人为因素、设计安装调试缺陷。DCS控制系统的深入应用，在热工保护中加入了部分重要过程控制以提高机安全可靠运行能力，但DCS软硬件故障极容易引起保护误动，如信号处理、通讯故障、设置错误等；热工元件如温度、压力、流量、电磁阀元件老化或质量不可靠，从而产生故障误发信号，则会引起主机、输机误、拒动故障；电缆线老化、绝缘破坏、接线进水、空气潮湿等则容易造成电费线断路、短路、虚接等故障，造成热工保护系统误动拒动。其它如设备电源、人为原因、设计安装上的缺陷等，都或多或少的会引起热工保护系统误动、拒动故障[3]。
4火电厂热工保护系统优化研究
4.1对热工保护硬件和软件进行优化
热工保护系统是复杂的保护系统，它的基本结构分为硬件部分和软件部分的两方面，为了提高热工保护的效果，我们应当从这两个方面入手。首先，我们在热工保护系统硬件的选择和更新加以重视，在实际工作中必须选用技术成熟、质量过关的热工元件，切勿为了节约支出，去选用无质量保证的热工业元件，一旦热工硬件产生问题，就会直接减小热工保护系统的保护能力，威胁整个机组设备的正常运行。此外，我们还应及时对热工元件进行检修，并及时更换存在安全隐患的元件，消除相应的安全隐患。还应该结合热工保护工作的真实状况与环境，对热工保护的硬件进行适当的创新，使其更加适应现场工况。只有这样，才能不断改进热工保护硬件系统，提高热工保护系统的性能。随着现代技术的不断发展，信息化与智能化技术获得了迅速的发展，热工保护系统的自动化也被极大地进入，自动化和智能化的程度逐渐提高，软件系统已成为热保护系统的另一个重要方面。为了确保热工保护系统的稳定运行，我们应注意热工保护系统软件的不断更新，修复软件漏洞，提高软件的功能，提高热工保护系统软件的实用性，促进热工保护系统的持续改进。此外，在系统的日常运行和日常维护中，要对热工保护系统的运行状态进行自我检测，及时发现软硬件问题，掌握热工保护系统的工作状态[4]。
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4.2逻辑代数优化设计
在热工保护系统的应用中，随着开关控制逻辑的补充和修改，极容易变得十分复杂，使整个系统更容易产生错误，影响安全性和维护管理。实际上，热工保护系统开关控制逻辑的设计，应当越简单越好，多一个元件或环节，都会使系统自身发生故障的可能性增加。在传统的热工保护系统中，由于没有采用DCS、PLC，系统内存在大量固态逻辑电路，与非门、非门逻辑单元，使得整个热工保护系统控制回路极为复杂，而一些设计者为了保护自己的知识产权，也存在故意将系统控是回路设计得更为复杂，以避免别人看懂设计者的意图，这给热工保护系统的控制逻辑优化带来巨大困难。应用逻辑代数可以更好的分析和设计开关逻辑控制回咱，对开关量控制逻辑进行等效变换，使逻辑控制的分析和简化更为容易。常用的基本逻辑运算有逻辑乘、逻辑加、逻辑非三种，通过这三种基本逻辑运算，采用结合、交换、分配、反演、吸收、代入、对偶等规则，能实现各种复杂的逻辑关系。实际上，热工保护系统的开关量控制逻辑并不太复杂，应用代数法，通过逻辑代数的基本定律和公式变换，采用并项法、吸收法、消去法、配项法等方法，即可有效的实现系统的逻辑控制，使系统更为清晰简化，避免过于复杂增加故障发生机率，提高系统的安全性和可靠性[5]。
4.3完善热工保护管理体制，加强人员培训
热工保护系统更加复杂，实际工作种涵盖的范围十分广泛。这就要求我们进行科学的管理。只有这样，才能保证热工保护管理工作的顺利进行。为此，我们应该逐步改善热工保护管理体系，结合电厂的实际情况建立一个标准化的热工保护和科学管理体系，并严格执行，确保有序的热工保护管理工作，只有这样，确保电厂热工系统的正常工作。另外，热工保护系统的正常工作需要相应的专业技术人员的保障。因此，要不断提高员工素质，及时对现有员工进行培训，通过培训提高员工的工作能力，更新知识结构，为热控防护工作的持续改进提供保障。为了提高员工的专业素质，促进热工保护工作的顺利进行，适时举行经验交流会议，让热工工作人员在会议上进行相互交流，只有这样才能提高工作人员的业务素质，有效促进热工保护工作的顺利进行。
4.4开关容错优化设计
以往火电厂热工保护装置开关容错设计，多根据被控设备的工艺要求来进行，这种设计方法在实际应用中存在很多缺陷，这主要是由于热工保护系统中的硬件，如继电器、逻辑开关、变送器、一次元件、执行器等，这些元件的可靠性会因为产品质量、运行环境、运行时间、维护管理等受到影响，产生故障而导致热工保护系统发出错误动作，出现拒动或误动，影响机组正常运行和安全生产。容错优化设计思想，是在开关系统操作逻辑设计时，充分考虑该设备容易出现的故障，预先设置逻辑措施来降低或避免控制逻辑失效。热工保护系统容错能力需要在容措控制技术的支持下得以实现，通过对故障进行检测、隔离、识别，让开关控制系统在故障发生后进行重构以提高整个系统的可靠性。目前容措控制技术多针对变送器、执行器故障。在火电厂热工保护系统中，其逻辑控制参数多通过测量轴承和电机线圈中的温度信号来满足，当所测量的温度信号超过设定值时，即触动保护动作。不过由于温度测量回路容易发生执着触不良或断线故障，容易发生误动、拒动，因此可以对测量回路状况进行监测，在回路正常情况下根据设定值触发保护动作，在回路不正常情况下发出报警信号，待回路故障消除后再切换为正常状态重新运行。这种容错方法除了用于温度控制外，还可以用于风烟系统压力、风量保护系统之中，避免误动现象[6]。
4.5汽轮机TSI系统保护优化分析
随着当前市场上发电成本的增加，我国电力企业的市场竞争压力不断增大。因此，如何保证汽轮机TSI系统可靠的动作信号和准确的参数，从而逐步提高系统的经济性和安全性，逐渐成为各发电集团面临最主要的问题。首先，建议采用常开信号的汽轮机TSI系统作为跳闸信号；第二，ETS正在接收TSI系统输出轴的轴振大停机开关量和轴承大报警信号，不管是任一轴承任何方向轴振信号在达到停机设置值时，同时其他轴承的轴振信号达到报警设定值并持续数秒的时间。此时，ETS就会发出汽轮机遮断的信号（参考某常规火电厂660MW机组轴承振动停机逻辑）[7]。其中涉及到的技术改进材料包括继电器、接电线端子、端板、标记座、空白标记条、屏蔽电缆、导线等等。
结束语
火力发电厂的热工保护系统对全电厂机组设备的安全运行具有重要意义，但由于整个系统涉及范围广，结构复杂，工作复杂，往往容易因自身系统造成拒动误动现象，为了能够防止发生该方面的问题，需要采用逻辑代数优化法，对影响火电厂正常运行的问题进行进一步优化和改进。
参考文献：
[1]马明.提高火力发电厂热工保护可靠性方案与策略探究[J].中国高新区，2018（12）：159.
[2]吴迪.火电厂热工自动化的可靠性分析及提升措施[J].中国设备工程，2018（03）：201-202.
[3]郑永全.火电厂热工保护逻辑与设备优化[J].科技风，2017（24）：192-193.
[4]宋剑波.火电厂热控保护系统的可靠性分析与维护[J].现代工业经济和信息化，2017，7（16）：43-45.
[5]董策.浅析火电厂热工自动化设计中节能减排[J].低碳世界，2017（22）：53-54.
[6]李海斌，吴波.分析火电厂热控保护系统的可靠性[J].科技展望，2016，26（11）：82.
[7]张殿聪.火电厂热工保护系统动作案例分析[J].科技视界，2016（07）：276.
论文作者:陈如
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/1
标签：热工论文; 系统论文; 火电厂论文; 逻辑论文; 设备论文; 故障论文; 回路论文; 《电力设备》2018年第17期论文;