熱工自動化系統(tǒng)故障分析處理與提高可靠性技術(shù)措施探討

2025年1月8日火力發(fā)電廠

熱工系統(tǒng)安全考核故障分析處理

與提高熱工系統(tǒng)可靠性技術(shù)措施探討浙江省電力試驗研究院孫長生138571388152025年1月8日

交流內(nèi)容一.熱工安全考核故障原因分析與處理

二.熱工自動化系統(tǒng)運行環(huán)境與形勢

三.提高熱工系統(tǒng)可靠性的技術(shù)探討

四.測量儀表自動校驗管理一體化研究2025年1月8日一.熱工安全考核故障原因分析與處理

由于設(shè)計與設(shè)備選型、基建安裝與調(diào)試、檢修維護與技術(shù)管理方面等各種原因，使得熱工自動化系統(tǒng)與設(shè)備的質(zhì)量可靠性、控制邏輯的完善性和合理性，熱工保護信號的取信方式和配置，熱工保護聯(lián)鎖信號定值和延時時間的設(shè)置，熱工技術(shù)管理和人員技能，都還存在著不盡人意處，由此引發(fā)熱工保護系統(tǒng)不必要的誤動時有發(fā)生。2025年1月8日1）測量模件故障

2）主控制器故障3）DAS系統(tǒng)異常4）軟件故障5）電源系統(tǒng)故障6）SOE信號準(zhǔn)確性7）控制系統(tǒng)接線8）單點信號可靠性9）電纜

10）接地問題11）設(shè)備環(huán)境12）熱工信號13）原因不明故障案例分析14）熱工與其它專業(yè)的關(guān)系

綜合電廠的故障原因分析報告和本人參加現(xiàn)場事故原因分析查找過程的體會，歸類熱工自動化系統(tǒng)異常引起機組二類及以上故障的原因有:2025年1月8日

應(yīng)分而未分模件配置的共用模件故障引起

冗余輸入信號共用一模件故障引起

未冗余配置的輸入/輸出信號模件故障引起

一I/O模件損壞導(dǎo)致其它I/O模件及對應(yīng)主模件故障1)測量模件故障

測量模件“異常”引起機組跳閘故障占比例較高，但相對來講故障原因的分析查找和處理較容易。引起模件“異?！痹蛴杏残怨收虾蛙浶怨收隙N，硬性故障只能通過更換模件，才能恢復(fù)該系統(tǒng)正常運行；而軟性故障通過復(fù)位或初始化有問題模件，系統(tǒng)一般又能恢復(fù)正常工作。比較典型的這類故障案例有四種：值得提出的是，若模件配置合理，上述有些故障可以避免。2025年1月8日2)主控制器故障：

重要系統(tǒng)主控制器冗余配置，大大減少主控制器“異?！币l(fā)機組跳閘次數(shù)。主控制器“異常”多數(shù)為軟故障，通過復(fù)位或初始化能恢復(fù)其正常工作，但也有少數(shù)引起機組跳閘，多發(fā)生在雙機切換不成功時，如某機組發(fā)生給水操作站運行DPU死機，備用DPU不能自啟動，導(dǎo)致汽包水位失控，運行手動MFT。因風(fēng)煙系統(tǒng)I/O站運行DPU發(fā)生異常，自動向備份DPU切換不成功，引起在同一控制站的空預(yù)器甲、乙擋板突然關(guān)閉，爐膛壓力高MFT；

2025年1月8日3)DAS系統(tǒng)異常：

DAS系統(tǒng)是構(gòu)成自動和保護系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但由于受到自身及接地系統(tǒng)的可靠性、現(xiàn)場磁場干擾和安裝調(diào)試質(zhì)量的影響，DAS信號值瞬間較大幅度變化而導(dǎo)致保護系統(tǒng)誤動，甚至機組誤跳閘故障在我省也有多次發(fā)生，比較典型的這類故障有：

模擬量信號漂移

DCS故障診斷功能設(shè)置不全或未設(shè)置

DCS故障診斷功能設(shè)置錯誤2025年1月8日4）DCS軟件故障

：

軟件原因引起的故障，多數(shù)發(fā)生在投運不久的新系統(tǒng)上，老系統(tǒng)發(fā)生的概率相對較少。但此類故障一當(dāng)發(fā)生，真正的原因查找較困難，需對控制系統(tǒng)軟件有較全面了解和掌握，才能通過分析、試驗，判斷可能的故障原因，通常都需廠家人員到現(xiàn)場一起進行。這類故障有:

軟件不成熟引起系統(tǒng)故障

通信阻塞引發(fā)故障

軟件安裝或操作不當(dāng)引起

總線通訊故障

軟件組態(tài)錯誤引起2025年1月8日

5）電源系統(tǒng)故障

DCS的電源系統(tǒng)，通常采用1:1冗余方式（一路由機組的大UPS供電，另一路由電廠的保安電源供電），任何一路電源的故障不會影響相應(yīng)過程控制單元內(nèi)模件及現(xiàn)場I/O模件的正常工作。但在實際運行中，子系統(tǒng)及過程控制單元柜內(nèi)電源系統(tǒng)出現(xiàn)的故障仍為數(shù)不少，主要有：

電源模件故障

電源系統(tǒng)連接處接觸不良后備UPS功能失效

電源開關(guān)質(zhì)量引起

2025年1月8日

一旦機組發(fā)生MFT或跳機時，運行人員首先憑著SOE信號發(fā)生的先后順序來進行設(shè)備故障的判斷。因此SOE記錄信號的準(zhǔn)確性，對快速分析查找出機組設(shè)備故障原因有著較重要的作用。這方面曾碰到過的問題有：

6）SOE信號準(zhǔn)確性：

SOE系統(tǒng)的信號分辨力無從了解

SOE報告內(nèi)容凌亂

SOE報表上多個點的時間標(biāo)志相同2025年1月8日7）控制系統(tǒng)接線

控制系統(tǒng)接線松動、錯誤引起機組故障的案例較多，有時此類故障原因很難查明。此類故障雖與控制系統(tǒng)本身質(zhì)量無關(guān)，但直接影響機組的安全運行，故障現(xiàn)象有：

1）接線松動引起2）接線錯誤引起3）通訊或接插件的接頭松動引起針對此類原因引起的故障，我省在基建監(jiān)督檢查和機組檢修中，將手松拉接線以確認是否可靠的方法，列入質(zhì)量驗收內(nèi)容，減少了因接線原因引起的機組誤動。同時電廠制定了熱工控設(shè)備通訊電纜隨機組檢修緊固制度。2025年1月8日

8）單點信號引發(fā)熱工保護系統(tǒng)誤動和停機

通過對2003年至2007年浙江省熱工保護異常動作情況的分析，發(fā)現(xiàn)由單點信號故障導(dǎo)致機組跳閘的誤動主要有以下幾類：1）測溫元件或測量系統(tǒng)故障。2）振動探頭異常：3）位置開關(guān)故障：4）變送器故障：5）壓力開關(guān)故障：6）檢修維護不當(dāng)。2025年1月8日9）電纜

1.冗余設(shè)備未分電纜測量與控制：某機組#1EH油泵跳泵后#2EH油泵不能自啟，油壓低保護動作跳機，重啟過程中因運行處理不當(dāng)，導(dǎo)致軸瓦燒損停機。其起因是兩臺EH油泵共用一根DCS柜至油泵就地柜的控制電纜短路接地，兩臺EH油泵的控制電源熔絲熔斷引起。事故后兩油泵分電纜控制，從本例事故可看到“同用途設(shè)備分模件、分電纜、分電源控制”的重要性。

2.電纜不符合環(huán)境要求，引起過熱、絕緣損壞。3.電纜絕緣下降、接線不規(guī)范（松動、毛刺等）、信號線拆除后未及時恢復(fù)等，引起熱工系統(tǒng)異常情況也有發(fā)生，此外隨著機組運行時間的延伸，電纜原先緊固的接頭和接線，可能會因氣候、氧化等因素而引起松動，電纜絕緣可能會因老化而下降。2025年1月8日10）接地問題

電力、電子設(shè)備的接地，是保障操作人員安全和消除外界的各種干擾，保證設(shè)備的正常運行。但因接地原因引起熱工系統(tǒng)異常也時有發(fā)生，如：某電廠運行中突然發(fā)生人晚上到第二天早上9點，風(fēng)機軸承參數(shù)顯示較大幅度波動。

某機組DCS使用OVATION系統(tǒng)改造，運行后不久，發(fā)現(xiàn)600個左右的熱電偶信號中有大約200個信號白天在大幅跳躍，而到了晚上這些信號的跳躍幅度會小得很多。2025年1月8日

11）設(shè)備環(huán)境

有些DCS的模件對灰和靜電比較敏感，如果模件上的積灰較多可能會造成該模件的部分通道不能正常工作甚至機組MFT，因此要做好電子室的孔洞封堵，保持空氣的清潔度，停機檢修時及時進行模件的清掃。但要注意，有些機組的DCS模件吹掃、清灰后，往往發(fā)生故障率升高現(xiàn)象（有電廠曾發(fā)生過內(nèi)部電容爆炸事件），其原因可能與撥插模件及吹掃時的防靜電措施、壓縮空氣的干燥度、吹掃后模件及插槽的清潔度等有關(guān)，因此進行模件工作時，要確保防靜電措施可靠，吹掃的壓縮空氣應(yīng)有過濾措施（最好采用氮氣吹掃），吹掃后模件及插槽內(nèi)清潔。2025年1月8日12）熱工信號

機組的軟報警點未分級或分級不完善，描述錯誤，報警值設(shè)置與設(shè)計或運行實際不符，由此導(dǎo)致操作畫面上不斷出現(xiàn)誤報警信號，使運行人員疲倦于報警信號，從而無法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，或通過軟報警去發(fā)現(xiàn)、分析問題。

對軟報警點組織專項核對清理，整理并修改數(shù)據(jù)庫里軟報警量程和上、下限報警值；通過數(shù)據(jù)庫和在裝軟件邏輯的比較，矯正和修改錯誤描述，刪除重復(fù)和沒有必要的軟報警點，對所有軟報警重新進行分組、分級，采用不同的顏色并開通操作員站聲音報警。使軟報警在運行人員監(jiān)盤中發(fā)揮作用。2025年1月8日13）原因不明故障案例分析

有些軟件故障，出錯的故障原因，通過分析判斷，實際上有些查明，有些至今仍不明，原因不確定的保護系統(tǒng)動作，不排除外部電磁波干擾，引起保護信號誤動而跳閘的可能性。在確認非硬件故障引起的前提下，建議松開屏蔽電纜的屏蔽線與地間的連接，測量屏蔽線與地間的絕緣是否符合要求（嘉興轉(zhuǎn)速跳機，臺電轉(zhuǎn)速晃）；另檢查回路信號端子間及與信號端子臨近端子間的絕緣，是否會有其它信號通過絕緣損壞的臨近端子竄入的可能性（北發(fā)線圈溫度晃動）。2025年1月8日14）控制系統(tǒng)可靠性與其它專業(yè)的關(guān)系

需要指出的是熱工保護系統(tǒng)誤動作的次數(shù)，與有關(guān)部門的配合、運行人員對事故的處理能力密切相關(guān)，類似的故障有的轉(zhuǎn)危為安，有的導(dǎo)致機組停機。一些異常工況出現(xiàn)或輔機保護動作，若運行操作得當(dāng)，本可以避免MFT動作。此外有關(guān)部門與熱工良好的配合，可減少或加速一些誤動隱患的消除；因此要減少機組跳閘次數(shù)，除熱工需在提高設(shè)備可靠性和自身因素方面努力外，需要熱工和機務(wù)的協(xié)調(diào)配合和有效工作，達到對熱工自動化設(shè)備的全方位管理。需要運行人員做好事故預(yù)想，完善相關(guān)事故操作指導(dǎo)，提高監(jiān)盤和事故處理能力。2025年1月8日二．熱工自動化系統(tǒng)運行環(huán)境與形勢

隨著DCS覆蓋機、電、爐運行參數(shù)的增加，監(jiān)控功能和范圍的不斷擴大以及機組運行特點的改變，熱控自動化設(shè)備由原先的配角地位轉(zhuǎn)變?yōu)闆Q定機組安全經(jīng)濟運行的主導(dǎo)因素，其任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有導(dǎo)致熱控裝置部分功能失效或引發(fā)系統(tǒng)故障。因此如何通過科學(xué)的基礎(chǔ)管理，確保所監(jiān)控的參數(shù)準(zhǔn)確、系統(tǒng)運行可靠是熱工安全生產(chǎn)工作中的首要任務(wù)。

綜觀目前熱工自動化系統(tǒng)運行環(huán)境，我認為以下問題亟待研究解決：

2025年1月8日1）熱控系統(tǒng)故障應(yīng)急處理措施不完善

各電廠編寫的《熱控故障應(yīng)急處理預(yù)案》（簡稱預(yù)案）內(nèi)容參差不齊，有的內(nèi)容不能滿足故障時的處理需求，起不到指導(dǎo)作用，有的無預(yù)案，多數(shù)是憑著運行和檢修人員的經(jīng)驗處理。結(jié)果發(fā)生了一些本可避免的機組跳閘。

有些機組跳閘，向上匯報是熱工系統(tǒng)不好引起，實際上運行操作不當(dāng)引起（臺州）。有的機組出現(xiàn)異常，運行人員操作手忙腳亂，本可以不停機的停了機（北侖），本該停機的未停機（爐爆）。2025年1月8日2）控制系統(tǒng)的可靠性有待提高現(xiàn)狀-------

目前大機組所采用的機組及輔機邏輯控制策略，同協(xié)調(diào)控制策略一樣，基本上是隨各機組的DCS控制系統(tǒng)從國外引進的技術(shù)，雖然各有其特點，但技術(shù)差異較大。2025年1月8日問題1-------

熱工保護和輔機控制邏輯的正確與完善，是大機組安全運行的基礎(chǔ)。熱控系統(tǒng)誤動，相當(dāng)多的原因來自于輔機控制邏輯的不完善，尤其是新建機組，投產(chǎn)的前幾年，熱控專業(yè)一直在進行著輔機控制邏輯的改進和完善工作。但這種改進和完善，多是針對已經(jīng)發(fā)生的故障或發(fā)現(xiàn)的某種故障隱患，因此這種改進單一且比較局限。2025年1月8日問題2-------

另一方面，熱工控制邏輯僅根據(jù)被控設(shè)備的工藝要求設(shè)計，往往經(jīng)不起實際運行考驗。一臺機組的控制邏輯往往會發(fā)生這樣或那樣的問題，除了設(shè)計單位套用典型設(shè)計，未很好總結(jié)改進前者設(shè)計控制邏輯的優(yōu)劣外，還因為構(gòu)成熱工控制系統(tǒng)的測量部件、過程部件、執(zhí)行部件和連接電纜等，由于產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境影響、運行時間延伸和管理維護等因素的變化，容易出現(xiàn)故障而引起。經(jīng)統(tǒng)計不少故障，僅僅是因為某一個位置開關(guān)接觸不良或某一個擋板卡澀而造成機組跳閘，如邏輯設(shè)計時考慮周全性本就可以避免。2025年1月8日

隨著電力建設(shè)的快速發(fā)展，發(fā)電成本的提高，電力生產(chǎn)企業(yè)面臨的安全考核風(fēng)險將增加和市場競爭環(huán)境將加劇。因此，如何優(yōu)化控制邏輯，減少熱工控制系統(tǒng)的誤動因素，提高機組設(shè)備運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，是電廠熱工工作中重中這重。2025年1月8日3）設(shè)備可靠性分類與儀表校驗周期

熱控設(shè)備的管理目前仍停留在傳統(tǒng)的管理模式，要求按規(guī)程的周期進行定期檢修與校驗，其結(jié)果不僅浪費人力、物力，還有可能增加設(shè)備的異常。

一些單位設(shè)備采購時，因?qū)υO(shè)備質(zhì)量好壞不了解和無設(shè)備選型參考依據(jù)，流入一些質(zhì)量不好的產(chǎn)品，對機組的安全運行構(gòu)成影響甚至威脅（口號）。如何通過對運行設(shè)備的質(zhì)量進行分類，制定合理的儀表校驗周期，是電廠管理工作中迫切需要解決的問題。

2025年1月8日4）過程質(zhì)量與可靠性監(jiān)督與評估

隨著企業(yè)管理向集約化經(jīng)營和管理結(jié)構(gòu)扁平化趨勢，為提高經(jīng)濟效益，基建加快建設(shè)時間、電廠在多發(fā)電和提高機組利用小時的同時，安裝運行單位都通過減少人員的配備來提高勞動生產(chǎn)率。此外基建單位、發(fā)電企業(yè)密切與外包安裝、檢修企業(yè)之間的聯(lián)系，安裝單位和專業(yè)檢修隊伍取替本廠檢修隊伍的配置也將是發(fā)展趨勢。

熱工系統(tǒng)從設(shè)計、基建安裝調(diào)試到運行維護檢修的全過程質(zhì)量，如何監(jiān)督、評價、驗收，熱工缺少一個系統(tǒng)的、可付緒操作的評估標(biāo)準(zhǔn)2025年1月8日

綜合上述電廠控制設(shè)備檢修運行維修環(huán)境與形勢，縱觀電廠設(shè)備維護工作方面的各種制約因素；本著電力生產(chǎn)“安全第一，預(yù)防為主”的方針，以及效益優(yōu)先原則，從提高熱工自動化系統(tǒng)的可靠性著手，開展深入的技術(shù)研究工作，將會有益于提高機組的安全經(jīng)濟運行和熱工的地位。2025年1月8日三．提高熱工系統(tǒng)可靠性的技術(shù)研究

為保證熱工系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行，可靠的設(shè)備與控制邏輯是先決條件，正常的檢修和維護是基礎(chǔ)，有效的技術(shù)管理是保證。對熱工系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計、安裝、調(diào)試和檢修、運行、維護進行全過程管理，對所有涉及熱工系統(tǒng)安全的外部設(shè)備及設(shè)備的環(huán)境和條件進行全方位監(jiān)督，并確?？刂葡到y(tǒng)各種故障下的處理措施切實可行，才能保證熱工自動化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。2025年1月8日

中電聯(lián)科技服務(wù)中心和全國發(fā)電機組技術(shù)協(xié)作會牽頭，浙江電試院、浙江省能源集團有限公司和浙江省一些電廠，開展提高熱工自動化系統(tǒng)可靠性的技術(shù)研究工作，旨在電力市場環(huán)境下，就如何提高熱控設(shè)備運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，如何通過科學(xué)的管理，提高對設(shè)備的更有效監(jiān)督，確保監(jiān)控參數(shù)準(zhǔn)確、系統(tǒng)運行可靠開展一些工作，主要內(nèi)容包括：2025年1月8日1）分散控制系統(tǒng)故障應(yīng)急處理導(dǎo)則探討2）熱控設(shè)備可靠性分類與測量儀表合理

校驗周期探討3）熱工系統(tǒng)與設(shè)備質(zhì)量評估導(dǎo)則編制4）提高熱控系統(tǒng)可靠性的重點措施研究2025年1月8日1)《熱控系統(tǒng)故障應(yīng)急處理導(dǎo)則》探討

（1）電廠預(yù)案或多或少都有些，但不完整，不同集團公司的電廠之間缺乏交流；我們收集匯編各電廠預(yù)案，委托浙江省電力學(xué)會對各電廠預(yù)案進行評選和研討，總結(jié)提煉我省開展《預(yù)案》工作經(jīng)驗、探討完善方向。

（2）組織《熱控系統(tǒng)故障應(yīng)急處理導(dǎo)則》專題組，進行內(nèi)容的探討編寫。

（3）組織反事故演習(xí)..\DCS預(yù)案組\蘭溪電廠進行分散控制系統(tǒng)故障應(yīng)急處理演習(xí).doc

（4）通過DCS廠家、專家和運行人員指導(dǎo)，結(jié)合電廠反事故演習(xí)論證，進一步完善。2025年1月8日2）熱控設(shè)備可靠性分類與儀表合理校驗周期討論

熱控設(shè)備的可靠性區(qū)別很大，有的設(shè)備運行多年無異常，有的設(shè)備一投運問題就層出不盡，其原因除設(shè)計外，與設(shè)備選型也有很大關(guān)聯(lián)。此外測量儀表，按要求均得按規(guī)定進行周期校驗，但實際上現(xiàn)各電廠都自定校驗周期。

通過對儀表調(diào)前合格率和設(shè)備故障損壞更換臺帳的統(tǒng)計分析，結(jié)合設(shè)備使用場合、可靠性，我們進行《熱控設(shè)備可靠性分類研究》，并以此作為電廠熱控測量儀表校驗周期制定的依據(jù)，實現(xiàn)電廠儀表校驗周期的規(guī)范性，并供電廠設(shè)備選型參考。

2025年1月8日3）熱工自動化系統(tǒng)質(zhì)量與可靠性評估導(dǎo)則探討

在貫徹落實熱工自動化系統(tǒng)檢修運行維護規(guī)程基礎(chǔ)上，結(jié)合安全評價標(biāo)準(zhǔn)，收集、消化吸收我省和國內(nèi)有關(guān)電廠技術(shù)管理經(jīng)驗，總結(jié)、提煉國內(nèi)自動化設(shè)備運行檢修和管理經(jīng)驗、事故教訓(xùn)，編制一個全過程、可付緒操作的《熱工自動化系統(tǒng)與設(shè)備質(zhì)量評估導(dǎo)則》，用于不同機組不同階段（基建、生產(chǎn)），不同等級檢修（A修、B修等）、運行維護（日巡檢、運行過程等）的驗收、監(jiān)督質(zhì)量評估及考核依據(jù)。2025年1月8日4）提高熱工自動化系統(tǒng)可靠性技術(shù)措施探討

對熱工保護連鎖信號取樣點的可靠性進行論證確認，對控制系統(tǒng)的硬件、邏輯條件、定值進行可靠性梳理和評估分析，對機組設(shè)備安全運行有嚴(yán)重影響的熱工保護邏輯從提高可靠性角度進行優(yōu)化。對經(jīng)常誤跳又無法實現(xiàn)信號冗余的單點信號保護，且對安全運行影響不大或報警后通過運行人員的操作能確保設(shè)備安全的改為報警。2025年1月8日

在貫徹落實《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》和《熱工自動化系統(tǒng)檢修運行維護規(guī)