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火电机组DCS系统失电故障安全隐患的调查及研究

作者:刘复平 刘武林 朱晓星  
评论: 更新日期:2011年12月20日

        3 建议
        通过对以上调查情况的分析和思考,从预防和处理DCS系统失电故障的角度,提出以下建议:
        3.1 DCS系统供电电源配置
        对UPS电源的工作电源、旁路电源、直流电源均应有失电报警,且各电源电压应进入故障录波装置和DCS系统以供监视;DCS系统应由一路UPS、一路保安电源进行供电,或两路相互独立的UPS电源进行供电。这两路供电电源应分别从机、炉工作段取; ETS、TSI、火检等系统应该采用和DCS一样的电源结构;电气专业应对UPS电源定期进行切换试验,工作电源和备用电源的切换时间应小于5ms。
        3.2 DCS系统内部电源配置
        DCS系统内部的电源配置,应采用以下两种方式:一是2N方式,即每个模件柜有二(四)个电源模件,一半电源模件由主电源供电,一半电源模件由副电源供电。一半电源模件就可以满足系统需要。电源模件输出的直流电源并在一起,作为I/O模件、主控制器和现场设备工作电源;二是两路交流进线电源互为切换备用,切换后的两路电源分别提供给一半的电源模件和主控制器(均冗余配置)使用。这样,即使电源切换不成功,也至少有一半电源模件和主控制器能够正常工作,以维持机组正常运行。部分老DCS系统电源不能互为切换备用,一路电源丧失时一半的电源模件和控制器停止工作,这种电源方式极不安全,必须改造。
        火检装置、TSI装置及热工仪表电源柜等均应由两路不同来源的交流电源供电(可与DCS机柜电源来源相同),或采用经过切换后的电源。
        各操作员站和工程师站应采用两路切换后的电源,或者将两路供电电源、切换后的电源分别向不同的操作员站供电,以保证一路电源丧失时,至少有一台操作员站可用。
        DI模件的查询电压建议为+48VDC,以增加信号的抗干扰能力。
        此外,还应该对DCS及ETS、TSI、火检等的任意一路电源状况进行监视;如有条件还可设计DCS电源电压超限、两路电源偏差大、风扇故障以及隔离变压器超温等报警信号,以便于及时发现DCS电源系统早期故障。
        3.3 操作台按钮配置
        手动停炉和停机按钮应各配置两个,每个按钮提供多对常开(闭)触点,两两串(并)联输出,即只有两个按钮同时按下,手动停炉停机指令才会发出。其中部分触点作为DI信号进入FSSS/ETS系统组态以触发停炉/停机的“软”信号,部分触点串入MFT硬跳闸板/ AST跳闸电磁阀的控制回路中以实现“硬”停机。
        小机手动停机按钮和交/直流润滑油泵的启动按钮都是必要的:小机的手动停机信号,可以采用一路进DCS参与逻辑运算,一路串在跳闸电磁阀的控制回路中,以保证丧失电源也能够可靠停机;交/直流润滑油泵的启动按钮,应直接接到油泵电气的启动回路中,同时润滑油压力低的信号也应串在电气启动回路。这样一旦发生DCS失电停机,润滑油泵在没有DCS控制的情况下也能够自动启动,以保证汽机的安全。
        3.4 热工主保护系统的配置
        对于采用DCS逻辑做MFT保护的机组,应配置独立的MFT硬跳闸板。硬跳闸板可以采用带电动作和失电动作设计:如果设计成带电动作,应使用由两路不同电源构成的并联回路,任意回路动作都应停炉。电源建议使用一路交流220VAC,一路直流110VDC,两路电源都应有失电报警信号;如果设计成失电动作,则不应使用两路交流电源(交流电源切换时可能造成短暂失电),可使用FSSS公用机柜本身提供的直流电源。硬跳闸板的输出信号应不通过DCS系统,直接接入就地设备的跳闸回路。
        ETS系统建议采用失电动作设计。危急遮断系统无论是和ETS系统一体化布置,还是和DEH系统一体化布置,均应将手动停机触点在危急遮断回路中与逻辑发出的“软”跳闸信号并联。
        3.5 其他相关设备的配置
        抽汽逆止门、本体疏水门、燃油跳闸阀等建议从热工仪表电源柜中取电,并采用单线圈电磁阀失电动作的设计。机组最好配有空气引导阀,当DCS系统失电引起汽机跳闸后,抽汽逆止门和本体疏水气动门的压缩空气将被切断,抽汽逆止门能够关闭,本体疏水气动门能够打开,机组能够安全停机。目前大多机组在本体疏水气动门后还串联了一个电动门,若该电动门在失电时不能改变状态,则根据汽机防进水保护的要求,在机组正常运行中该电动门必须打开。
        受DCS控制且在停机停炉后不应马上停运的设备,如空预器电机、重要辅机的油泵、火检冷却风机等,必须采用脉冲信号控制。否则当 DCS失电引起停机停炉后,这些设备就可能停运,从而可能损坏重要辅机甚至主设备。
        3.6 制定DCS系统失电故障的反事故措施
        由于机组设备的复杂性,DCS系统失电的故障情况有多种:有些可能是部分失去,有些只是短暂失去(小于1秒),有些可能长时间失去甚至全厂失电。紧急故障情况的处理不仅需要各种技术措施提供保障,更需要运行人员根据情况灵活处理。为防止DCS失电故障处理不当而扩大事故,需要制定可靠的DCS系统失电故障的反事故措施,并经常预演和不断完善,避免出现事故时惊慌失措,造成不必要的损失。
        4 结语
        DCS系统失电故障的预防和处理,关系着火电机组的安全可靠运行。若有不慎,很可能引发辅机甚至主设备损坏事故。通过对多台新老火电机组现状的广泛调查和分析研究表明,在DCS系统失电的故障情况下,目前大多数火电机组均存在或多或少的安全隐患。而通过一系列技术改进措施,以及制定可靠的反事故措施,是能够消除这些隐患,从而更可靠地保障机组安全的。
         
        参考文献
        [1] 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求[S],国家电力公司,2000年
        [2] 刘俭,火力发电厂安全性评价[M],中国电力出版社
        [3] 王 斌,DCS失电处理及事故预案[J],华北电力技术2006年12期

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