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摘 要：热控保护系统是电厂的重要组成部分，对于提高整个机组的主设备、辅设备的安全性和可靠性起着至关重要的作用。本文针对国内某电厂热控保护系统在正常运行时暴露出的一些问题，及联锁保护系统中的一些隐患和缺陷，进行了深入探讨并提出改善方案。
关键词：热控；联锁；保护；误动；拒动
热控保护系统是电厂的重要组成部分，对于提高整个机组的主设备、辅设备的安全性和可靠性起着至关重要的作用。如何防止DCS系统失灵和热控保护系统误动、拒动就成为电厂日益关注的焦点。为了确保热控保护系统的完善可靠运行，本文针对国内某电厂热控保护系统在正常运行时暴露出的一些问题，及联锁保护系统中的一些隐患和缺陷，进行了深入探讨并提出改善方案。
一、汽轮机振动大保护
该厂汽轮机安全监视系统TSI使用的是美国本特利3500系统，轴承振动的测量采用的是本特利公司生产的8mm电涡流传感器。电涡流传感器由探头、延长线和前置器组成。前置器具有一个电子线路，它可以产生一个低功率无线电频率信号，这一频率信号由延长线送到探头端部里里面的线圈上，在探头端部的周围都有这一频率信号。如果在这一信号的范围之内，没有導体材料，则释放到这一范围内的能量都会回到探头。如果有导体材料的表面接近于探头顶部，则这一频率信号在导体表面会形成小的电涡流。这一电涡流使得这一频率信号有能量损失。该损失大小是可以测量的。导体表面距离探头顶部越近，其能量损失越大。传感器系统可以利用这一能量损失产生一个输出电压，该电压正比于所测间隙。电涡流传感器就是通过测量传感器端部线圈与被测物体间的间隙变化来测量物体的振动相对位移量和静位移的，它与被测物体之间没有直接的机械接触。
该厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的单轴、三缸四排汽汽机，共有9个轴瓦，轴承振动测量传感器分别装在9个轴瓦附近。每个轴瓦处安装两个轴承振动测量传感器，分别装在轴承中心线左右两侧，与中心线成45°夹角且与轴垂直。
该厂汽轮机原设计的轴承振动大保护是由汽轮机安全监视系统TSI进行采集判断的，如果任一轴瓦处的X轴或Y轴振动大于保护定值250μm，TSI系统分别由三个继电器输出模件各送出一个开关量信号至汽机跳闸系统ETS，再在ETS系统进行三取二逻辑判断，以确定保护是否动作。即当1-9瓦中有任意一个轴瓦处的X轴或Y轴振动达到保护定值，则汽轮机轴承振动大保护就会动作，汽机跳闸。
现将TSI采集轴承振动模拟量信号先送到汽机电液调节系统DEH中，再在DEH中进行逻辑判断。本轴瓦处X（Y）轴承动作值和本轴瓦处Y（X）轴承报警值进行“与”判断，如果两个条件同时成立则DEH系统分别由三个DO模件各送出一个开关量信号至ETS系统，再在ETS系统三取二逻辑判断保护是否动作。
如：当1瓦X轴振动达到动作值250μm，同时1瓦Y轴振动达到报警值125μm，这样才认为1瓦轴瓦处轴承振动真实高了，汽机轴承振动大保护动作，汽机跳闸，并在DEH系统中对首出进行记录。这样的优化可以防止由某一轴瓦处轴承信号受到电磁干扰或者其它原因突然变大而导致汽机轴振保护误动造成机组非停，提高机组的安全性，确保机组安全稳定运行。
二、汽轮机胀差大保护
由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的受热膨胀和汽缸的膨胀就不相同，胀差是指转子与机壳之间，由于热膨胀量不一致所引起的膨胀之差，用以监测转子与机壳的轴向间隙，防止机组发生轴向摩擦、导致恶性事故。
该厂胀差分为高压缸胀差和低压缸胀差，采用美国本特利的线性可变差动变压器LVDT传感器进行测量，分别安装于前箱和低压缸与发电机之间，用于监视转子相对于汽缸机壳的热膨胀。其工作原理是利用电磁感应中的互感现象，实质上就是一个变压器。变压器由初级线圈和两个参数完全相同的次级线圈组成，线圈中心扦入圆柱形铁心，两个次级线圈反极性串联，当初级线圈加上交变电压时，次级线圈分别产生感应电势，其大小与铁心位置有关。以汽轮机推力盘为死点汽机受热膨胀，高压缸胀差向汽侧膨胀为正，向励侧膨胀为负；反之低压缸膨胀向汽侧膨胀为负，向励侧膨胀为正。
该厂汽轮机原设计为高压缸胀差或低压缸胀差其中任意一个达到保护值则汽机保护动作，定值如下：
考虑到正常运行时机组受热已经均匀，转子和汽缸的热膨胀量几乎不再变化，胀差基本恒定不变。只有在启动和停止过程中，由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的受热膨胀和汽缸的膨胀才不相同，实际上转子的温度比汽缸温度上升得快，其热增长的差值如果超过允许的动静间隙公差，就会发生磨擦，从而可能造成事故。
本次优化在原来的基础上加上负荷限制，即当负荷小于200MW时，高压缸胀差或低压缸胀差其中的任意一个达到保护动作值则汽机保护动作；当负荷大于200MW时，高压缸胀差或低压缸胀差其中的任意一个达到保护动作值则视为保护信号误动。这样优化有效的避免了由于信号干扰或者信号线断而产生的保护误动现象。
三、锅炉MFT动作中的汽机跳闸信号
MFT即锅炉主燃料跳闸，它是指当保护信号指令动作或由人工操作后控制系统自动将锅炉燃料系统切断，并且联动相应的系统及设备，使整个热力系统安全停运，以防止故障的进一步扩大。
该厂的MFT中的汽机跳闸保护信号是这样设计的：高、中压主汽门全关与汽机AST油压低信号（三取二），当二者同时满足时保护信号动作。其中高压主汽门全关信号取自左侧高压主汽门的一个关信号和右侧高压主汽门的一个关信号的“与”逻辑；中压主汽门全关信号与之同理。
原设计中如果有任意一个主汽门关信号由于信号电缆断裂、开关触发器节点不灵敏、开关触发器损坏等原因导致关信号不能正确触发，则有可能导致保护信号拒动。这次优化的设计理念不变，MFT中的汽机跳闸保护信号仍然采用高、中压主汽门全关与汽机AST油压低信号（三取二），当二者同时满足保护信号动作这样的设计。只是每个主汽门分别增加了一个关信号，当主汽门两个关信号中有任意一个关信号触发则认为该主汽门为关闭状态。本次优化使逻辑更加合理完善，既避免了保护信号拒动，又避免了保护信号误动。
四、结语
随着电力事业和高新技术的快速发展，发电设备日趋高度自动化和智能化，系统的安全性、可靠性就显得尤为重要。热控保护系统在技术上、管理制度上应采用相应的措施后，可以极大的提高热控保护的可靠性，从而提高机组的安全性和经济性。只有保证热控保护正确、成功的动作，防止热控保护误动、拒动，才能保证系统安全、可靠的运行。
关键词：热控；联锁；保护；误动；拒动
热控保护系统是电厂的重要组成部分，对于提高整个机组的主设备、辅设备的安全性和可靠性起着至关重要的作用。如何防止DCS系统失灵和热控保护系统误动、拒动就成为电厂日益关注的焦点。为了确保热控保护系统的完善可靠运行，本文针对国内某电厂热控保护系统在正常运行时暴露出的一些问题，及联锁保护系统中的一些隐患和缺陷，进行了深入探讨并提出改善方案。
一、汽轮机振动大保护
该厂汽轮机安全监视系统TSI使用的是美国本特利3500系统，轴承振动的测量采用的是本特利公司生产的8mm电涡流传感器。电涡流传感器由探头、延长线和前置器组成。前置器具有一个电子线路，它可以产生一个低功率无线电频率信号，这一频率信号由延长线送到探头端部里里面的线圈上，在探头端部的周围都有这一频率信号。如果在这一信号的范围之内，没有導体材料，则释放到这一范围内的能量都会回到探头。如果有导体材料的表面接近于探头顶部，则这一频率信号在导体表面会形成小的电涡流。这一电涡流使得这一频率信号有能量损失。该损失大小是可以测量的。导体表面距离探头顶部越近，其能量损失越大。传感器系统可以利用这一能量损失产生一个输出电压，该电压正比于所测间隙。电涡流传感器就是通过测量传感器端部线圈与被测物体间的间隙变化来测量物体的振动相对位移量和静位移的，它与被测物体之间没有直接的机械接触。
该厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的单轴、三缸四排汽汽机，共有9个轴瓦，轴承振动测量传感器分别装在9个轴瓦附近。每个轴瓦处安装两个轴承振动测量传感器，分别装在轴承中心线左右两侧，与中心线成45°夹角且与轴垂直。
该厂汽轮机原设计的轴承振动大保护是由汽轮机安全监视系统TSI进行采集判断的，如果任一轴瓦处的X轴或Y轴振动大于保护定值250μm，TSI系统分别由三个继电器输出模件各送出一个开关量信号至汽机跳闸系统ETS，再在ETS系统进行三取二逻辑判断，以确定保护是否动作。即当1-9瓦中有任意一个轴瓦处的X轴或Y轴振动达到保护定值，则汽轮机轴承振动大保护就会动作，汽机跳闸。
现将TSI采集轴承振动模拟量信号先送到汽机电液调节系统DEH中，再在DEH中进行逻辑判断。本轴瓦处X（Y）轴承动作值和本轴瓦处Y（X）轴承报警值进行“与”判断，如果两个条件同时成立则DEH系统分别由三个DO模件各送出一个开关量信号至ETS系统，再在ETS系统三取二逻辑判断保护是否动作。
如：当1瓦X轴振动达到动作值250μm，同时1瓦Y轴振动达到报警值125μm，这样才认为1瓦轴瓦处轴承振动真实高了，汽机轴承振动大保护动作，汽机跳闸，并在DEH系统中对首出进行记录。这样的优化可以防止由某一轴瓦处轴承信号受到电磁干扰或者其它原因突然变大而导致汽机轴振保护误动造成机组非停，提高机组的安全性，确保机组安全稳定运行。
二、汽轮机胀差大保护
由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的受热膨胀和汽缸的膨胀就不相同，胀差是指转子与机壳之间，由于热膨胀量不一致所引起的膨胀之差，用以监测转子与机壳的轴向间隙，防止机组发生轴向摩擦、导致恶性事故。
该厂胀差分为高压缸胀差和低压缸胀差，采用美国本特利的线性可变差动变压器LVDT传感器进行测量，分别安装于前箱和低压缸与发电机之间，用于监视转子相对于汽缸机壳的热膨胀。其工作原理是利用电磁感应中的互感现象，实质上就是一个变压器。变压器由初级线圈和两个参数完全相同的次级线圈组成，线圈中心扦入圆柱形铁心，两个次级线圈反极性串联，当初级线圈加上交变电压时，次级线圈分别产生感应电势，其大小与铁心位置有关。以汽轮机推力盘为死点汽机受热膨胀，高压缸胀差向汽侧膨胀为正，向励侧膨胀为负；反之低压缸膨胀向汽侧膨胀为负，向励侧膨胀为正。
该厂汽轮机原设计为高压缸胀差或低压缸胀差其中任意一个达到保护值则汽机保护动作，定值如下：
考虑到正常运行时机组受热已经均匀，转子和汽缸的热膨胀量几乎不再变化，胀差基本恒定不变。只有在启动和停止过程中，由于转子与汽缸质量、热膨胀系数、热耗散系数的不同，转子的受热膨胀和汽缸的膨胀才不相同，实际上转子的温度比汽缸温度上升得快，其热增长的差值如果超过允许的动静间隙公差，就会发生磨擦，从而可能造成事故。
本次优化在原来的基础上加上负荷限制，即当负荷小于200MW时，高压缸胀差或低压缸胀差其中的任意一个达到保护动作值则汽机保护动作；当负荷大于200MW时，高压缸胀差或低压缸胀差其中的任意一个达到保护动作值则视为保护信号误动。这样优化有效的避免了由于信号干扰或者信号线断而产生的保护误动现象。
三、锅炉MFT动作中的汽机跳闸信号
MFT即锅炉主燃料跳闸，它是指当保护信号指令动作或由人工操作后控制系统自动将锅炉燃料系统切断，并且联动相应的系统及设备，使整个热力系统安全停运，以防止故障的进一步扩大。
该厂的MFT中的汽机跳闸保护信号是这样设计的：高、中压主汽门全关与汽机AST油压低信号（三取二），当二者同时满足时保护信号动作。其中高压主汽门全关信号取自左侧高压主汽门的一个关信号和右侧高压主汽门的一个关信号的“与”逻辑；中压主汽门全关信号与之同理。
原设计中如果有任意一个主汽门关信号由于信号电缆断裂、开关触发器节点不灵敏、开关触发器损坏等原因导致关信号不能正确触发，则有可能导致保护信号拒动。这次优化的设计理念不变，MFT中的汽机跳闸保护信号仍然采用高、中压主汽门全关与汽机AST油压低信号（三取二），当二者同时满足保护信号动作这样的设计。只是每个主汽门分别增加了一个关信号，当主汽门两个关信号中有任意一个关信号触发则认为该主汽门为关闭状态。本次优化使逻辑更加合理完善，既避免了保护信号拒动，又避免了保护信号误动。
四、结语
随着电力事业和高新技术的快速发展，发电设备日趋高度自动化和智能化，系统的安全性、可靠性就显得尤为重要。热控保护系统在技术上、管理制度上应采用相应的措施后，可以极大的提高热控保护的可靠性，从而提高机组的安全性和经济性。只有保证热控保护正确、成功的动作，防止热控保护误动、拒动，才能保证系统安全、可靠的运行。