新版二十五項(xiàng)反措“9.5 防止保護(hù)系統(tǒng)失靈事故”單獨(dú)對(duì)熱工保護(hù)系統(tǒng)提出了要求，在2014版此部分內(nèi)容同樣有13條，但大部分內(nèi)容都發(fā)生了變化。今天昌暉儀表對(duì)此進(jìn)行對(duì)比分析，找出變化的原因和機(jī)理，供大家參考。
9.5.1 除特殊要求的設(shè)備外(如緊急停機(jī)電磁閥等)，其他所有設(shè)備都應(yīng)采用脈沖信號(hào)控制，防止分散控制系統(tǒng)失電導(dǎo)致停機(jī)停爐時(shí)，引起該類設(shè)備誤停運(yùn)，造成重要主設(shè)備或輔機(jī)的損壞。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.1條與2014版9.4.1條完全相同，這一條是對(duì)熱工保護(hù)信號(hào)類型的表述。我們知道對(duì)于開關(guān)量動(dòng)作信號(hào)分為保持信號(hào)和脈沖信號(hào)，而脈沖信號(hào)又分為長(zhǎng)脈沖和短脈沖。一般情況下，反映設(shè)備狀態(tài)的信號(hào)都是保持信號(hào)，狀態(tài)發(fā)生變化后信號(hào)發(fā)生變化，比如某個(gè)設(shè)備的啟停狀態(tài)。而對(duì)于指令信號(hào)一般使用脈沖信號(hào)，設(shè)備的控制信號(hào)當(dāng)然是一種指令信號(hào)，所以一般采用脈沖信號(hào)。但是對(duì)于緊急停機(jī)電磁閥等主保護(hù)信號(hào)，要求使用保持信號(hào)，以達(dá)到保護(hù)的安全性。
9.5.2 所有重要的主、輔機(jī)保護(hù)都應(yīng)采用“三取二”、“四取二”等可靠的邏輯判斷方式，保護(hù)信號(hào)應(yīng)遵循從取樣點(diǎn)到輸入模件全程相對(duì)獨(dú)立的原則，確因系統(tǒng)原因測(cè)點(diǎn)數(shù)量不夠，應(yīng)有防保護(hù)誤動(dòng)及拒動(dòng)措施，保護(hù)信號(hào)供電亦應(yīng)采用分路獨(dú)立供電回路。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.2條是對(duì)2014版9.4.2的修訂，2014版保護(hù)信號(hào)要求使用“三取二”的方式，而2023版修訂為了“三取二”和“四取二”兩種方式。其實(shí)在日常工作中我們也會(huì)經(jīng)常用到“四取二”的邏輯保護(hù)，比如上面提到的停機(jī)電磁閥主流設(shè)計(jì)都是“四取二”，一些小型的工業(yè)汽輪機(jī)則是“三取二”。
另一個(gè)變化是要求在測(cè)點(diǎn)數(shù)量不夠時(shí)，應(yīng)有防止保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的措施，2014版只提到了保護(hù)誤動(dòng)。實(shí)際上，測(cè)點(diǎn)數(shù)量不夠造成保護(hù)拒動(dòng)的情況也存在，比如筆者在之前工作中遇到過兩個(gè)DEH轉(zhuǎn)速探頭故障，但是由于品質(zhì)判斷信號(hào)沒有發(fā)出，造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速異常升高的現(xiàn)象。在這種情況下，即便轉(zhuǎn)速超過保護(hù)定值，DEH超速保護(hù)也不會(huì)發(fā)出。
這一條還調(diào)到了保護(hù)信號(hào)供電應(yīng)采用分路獨(dú)立信號(hào)，2014版未做規(guī)定。這一條是對(duì)保護(hù)信號(hào)獨(dú)立性的一個(gè)重要補(bǔ)充，之前我們提保護(hù)信號(hào)獨(dú)立性往往想到的是信號(hào)取樣點(diǎn)的獨(dú)立性，信號(hào)采集卡件的獨(dú)立性，相關(guān)電源系統(tǒng)也需要獨(dú)立布置。這里同樣可以參考汽輪機(jī)停機(jī)電磁閥，作為保護(hù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般也是獨(dú)立的電源布置。
9.5.3 熱工保護(hù)系統(tǒng)輸出的指令應(yīng)優(yōu)先于其它任何類型指令?？刂葡到y(tǒng)的控制器發(fā)出的機(jī)、爐跳閘信號(hào)及相應(yīng)的動(dòng)作回路應(yīng)冗余配置，且應(yīng)設(shè)計(jì)機(jī)組硬接線跳閘回路。機(jī)、爐主保護(hù)回路中不應(yīng)設(shè)置供運(yùn)行人員切(投)保護(hù)的任何操作手段。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.3條與2014版9.4.4條基本相同，但是描述更加確切。比如2014版說的是“分散控制系統(tǒng)的控制器發(fā)出的~~”修訂為了“控制系統(tǒng)的控制器發(fā)出的~~”，比如單獨(dú)配置的ETS系統(tǒng)就不能作為分散控制系統(tǒng)，所以這里描述更加精確。當(dāng)然也提到了機(jī)組設(shè)置硬接線跳閘回路。需要說明的是，硬接線跳閘回路是完全獨(dú)立于控制系統(tǒng)的，也就是說即便控制系統(tǒng)癱瘓掉，也要具備緊急停機(jī)、停爐的功能。之前在工作中遇到過潤(rùn)滑油控制系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置有PLC控制器，而聯(lián)啟潤(rùn)滑油備用泵的硬接線需要經(jīng)過控制器才能動(dòng)作，這種設(shè)計(jì)也是危險(xiǎn)的，大家可以自查一下自己家的系統(tǒng)是不是也有這樣的設(shè)計(jì)。
9.5.4 汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)為失電動(dòng)作，硬手操設(shè)備本身要有防止誤操作、動(dòng)作不可靠的措施。手動(dòng)停爐、停機(jī)保護(hù)應(yīng)具有獨(dú)立于分散控制系統(tǒng)(或可編程邏輯控制器(PLC))裝置的硬跳閘控制回路，配置有雙通道四跳閘線圈汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)的機(jī)組，應(yīng)定期進(jìn)行汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)在線試驗(yàn)。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.4條與2014版9.4.8條基本相同，首先強(qiáng)調(diào)的是汽輪機(jī)跳閘系統(tǒng)設(shè)計(jì)為失電動(dòng)作，2014版描述的是“繼電器失電動(dòng)作”。這一條是原則設(shè)計(jì)，不能因?yàn)槿魏卫碛筛淖儭Ｖ坝龅侥忱贌姀S“三取二”的電磁閥設(shè)計(jì)為得電動(dòng)作，后來工作中因?yàn)殡姶砰y多次異常故障，領(lǐng)導(dǎo)要求改為得電動(dòng)作。這種要求不僅愚蠢而且置機(jī)組安全于不顧，設(shè)計(jì)為得電動(dòng)作，一旦電磁閥在長(zhǎng)期運(yùn)行中故障，在緊急情況下都無法停機(jī)，后果不堪設(shè)想。后面提出的保護(hù)裝置的獨(dú)立性原則，與上文我們舉的潤(rùn)滑油系統(tǒng)的例子其實(shí)是一個(gè)道理，必須保證保護(hù)系統(tǒng)的完全獨(dú)立和后備手段獨(dú)立。
9.5.5 主機(jī)及主要輔機(jī)保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)合理，符合工藝及控制要求，邏輯執(zhí)行時(shí)序、相關(guān)保護(hù)的配合時(shí)間配置合理，防止由于取樣延遲等時(shí)間參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致的保護(hù)失靈。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.5條與2014版8.4.10條相同。這一條強(qiáng)調(diào)的保護(hù)邏輯的合理性原則，包括邏輯時(shí)序和相關(guān)延時(shí)時(shí)間、脈沖時(shí)間等設(shè)置合理?？梢耘e個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如下圖所示的保護(hù)邏輯，同樣的延時(shí)2S，延時(shí)放在取三取二或者三取二后，其實(shí)效果會(huì)有很大差別。當(dāng)延時(shí)2S在三取二前，如果信號(hào)時(shí)長(zhǎng)不夠2S，可以避免動(dòng)作輸出。如果延時(shí)2S在三取二后，當(dāng)汽包水位高1時(shí)長(zhǎng)1.5秒后消失，汽包水位高2持續(xù)，汽包水位高3在汽包水位高1觸發(fā)的第1.5秒內(nèi)觸發(fā)，并且兩個(gè)信號(hào)的時(shí)長(zhǎng)和達(dá)到了2S，那么也會(huì)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作。而單獨(dú)看兩個(gè)信號(hào)其實(shí)都沒達(dá)到保護(hù)動(dòng)作的條件，所以設(shè)計(jì)就存在不合理之處。
9.5.6 重要輔機(jī)的“已啟動(dòng)”和“已停機(jī)”信號(hào)應(yīng)真實(shí)反映輔機(jī)的啟停狀態(tài)，防止由于虛假信號(hào)造成機(jī)組跳閘。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.6條是新增，強(qiáng)調(diào)重要輔機(jī)的啟停狀態(tài)必須真實(shí)，這里需要注意的是設(shè)備的啟停狀態(tài)、設(shè)備電源的合分狀態(tài)、設(shè)備變頻器的啟停狀態(tài)，分別代表不同的意義。
9.5.7 對(duì)于重要被調(diào)量或主要保護(hù)、聯(lián)鎖有關(guān)的模擬量，如果需做溫度、壓力修正，引入修正計(jì)算的測(cè)點(diǎn)應(yīng)做冗余配置，防止修正測(cè)點(diǎn)單點(diǎn)故障導(dǎo)致測(cè)量異常事故。如果冗余配置的修正測(cè)點(diǎn)發(fā)生故障，應(yīng)做相應(yīng)報(bào)警，模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)切手動(dòng)。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.7條是新增，對(duì)參與保護(hù)的模擬量信號(hào)進(jìn)行了單獨(dú)規(guī)定。比較經(jīng)典的案例是汽包的平衡容器測(cè)量水位，需要引入溫壓補(bǔ)償，一般是汽包壓力和汽包壁溫，這里的溫壓信號(hào)就不能使用單測(cè)點(diǎn)，需要多個(gè)測(cè)點(diǎn)取平均后參與到水位的補(bǔ)償計(jì)算中。
9.5.8 送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器、給水泵、凝結(jié)水泵、真空泵、重要冷卻水泵等、以及非母管制的循環(huán)水泵等多臺(tái)組合或主/備運(yùn)行重要輔機(jī)(輔助)設(shè)備的保護(hù)及控制功能，應(yīng)分別配置在不同的控制器中。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.8條是新增，還是強(qiáng)調(diào)的保護(hù)信號(hào)的分散性原則，這里指的是參與保護(hù)的重要輔機(jī)控制要獨(dú)立。之前的文章我們舉過類似的例子，比如設(shè)計(jì)有五套制粉系統(tǒng)，要分別布置于不同的站點(diǎn)，避免一個(gè)站點(diǎn)故障引起多套制粉系統(tǒng)的跳閘。
9.5.9 重要輔機(jī)采用單臺(tái)配置方式的機(jī)組(如單臺(tái)給水泵、單臺(tái)送風(fēng)機(jī)、單臺(tái)引風(fēng)機(jī)、單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)等)，其入口門(擋板)、出口門(擋板)設(shè)備的全開、全關(guān)信號(hào)判斷邏輯應(yīng)增加工質(zhì)特性信號(hào)判斷(如流量、壓力等信號(hào))，并對(duì)全開、全關(guān)狀態(tài)進(jìn)行光字報(bào)警，避免出現(xiàn)閥門全開、全關(guān)信號(hào)同時(shí)觸發(fā)或閥門全開信號(hào)瞬間消失、全關(guān)信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)等故障導(dǎo)致跳機(jī)。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.9條是新增，強(qiáng)調(diào)單臺(tái)配置的重要輔機(jī)要避免保護(hù)誤動(dòng)的情況。比如某個(gè)擋板門的關(guān)閉會(huì)引起設(shè)備跳閘，如果擋板門的關(guān)閉狀態(tài)使用的單信號(hào)，就會(huì)存在誤動(dòng)的可能。因此一般引入擋板門關(guān)閉狀態(tài)、開狀態(tài)取非、擋板門位置反饋＜5%和相關(guān)流量信號(hào)限值等作為在最終的判斷信號(hào)。如下圖所示，需要注意的是，未必是單設(shè)備才能采取此類方式，一般我們?cè)谶壿嫿M態(tài)時(shí)，相關(guān)信號(hào)都采用這種方式。
9.5.10 機(jī)組和主要輔機(jī)跳閘的輸入信號(hào)，通過硬接線直接接入對(duì)應(yīng)保護(hù)單元的輸入通道。不同系統(tǒng)間的重要聯(lián)鎖與控制信號(hào)，除通信連接外還應(yīng)硬接線連接并冗余配置硬接線信號(hào)。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.10條是新增，是對(duì)輔機(jī)跳閘信號(hào)的規(guī)定。以引風(fēng)機(jī)保護(hù)為例，如出口擋板關(guān)閉信號(hào)，直接以硬接線的方式進(jìn)入DCS系統(tǒng)中，中間不做任何轉(zhuǎn)換。不同系統(tǒng)間的重要聯(lián)鎖和控制信號(hào)，包括保護(hù)信號(hào)，比如汽輪機(jī)打閘信號(hào)去發(fā)電機(jī)，正常要配置冗余的硬接線信號(hào)。
9.5.11 涉及機(jī)組安全的重要設(shè)備(如汽輪機(jī)交流潤(rùn)滑油泵、汽動(dòng)給水泵潤(rùn)滑油泵)應(yīng)有獨(dú)立于分散控制系統(tǒng)的硬接線操作回路。潤(rùn)滑油壓力低信號(hào)應(yīng)直接送入電氣啟動(dòng)回路，確保在沒有分散控制系統(tǒng)控制的情況下能夠自動(dòng)啟動(dòng)，保證汽機(jī)的安全。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.11條與2014版9.4.2條基本相同，與前文我們提到的9.5.3條其實(shí)類似，都是對(duì)于重要設(shè)備的硬接線手操手段的要求。這里單獨(dú)舉例了潤(rùn)滑油壓力低信號(hào)直接送入到電氣啟動(dòng)回路，避開相關(guān)DCS或者PLC等控制設(shè)備，前文昌暉儀表也提到過。
9.5.12 涉及機(jī)組保護(hù)的壓力開關(guān)安裝位置與取樣點(diǎn)位置存在明顯影響測(cè)量準(zhǔn)確性的標(biāo)高差時(shí)，應(yīng)按照機(jī)組保護(hù)定值對(duì)壓力開關(guān)動(dòng)作值進(jìn)行相應(yīng)修正。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.12條是新增，提到了測(cè)點(diǎn)取樣的規(guī)范性問題，如果卻因客觀因素存在一些準(zhǔn)確性問題，需要進(jìn)行相關(guān)的修正。
9.5.13 冗余控制器(包括電源)故障和故障后復(fù)位時(shí)，應(yīng)采取必要措施，確認(rèn)保護(hù)和控制信號(hào)的輸出處于安全位置。
2023版二十五項(xiàng)反措9.5.13條是新增，是對(duì)近幾年出現(xiàn)的冗余控制器故障問題進(jìn)行了規(guī)定，尤其是電子設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行重啟后會(huì)自動(dòng)恢復(fù)的情況，基本恢復(fù)后正常，也要切換至備用狀態(tài)或者更換。昌暉儀表查了一些資料，以2019年為例，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)了當(dāng)年發(fā)生的控制器故障造成的機(jī)組異常事故7起，甚至造成了機(jī)組跳閘，還是需要格外重視。
上述是2023版二十五項(xiàng)反措“9.5 防止保護(hù)系統(tǒng)失靈事故”的簡(jiǎn)單分析，保護(hù)系統(tǒng)失靈在行業(yè)內(nèi)部屬于重大問題，也是日常檢修、維護(hù)的重要方面，涉及機(jī)爐電化熱多個(gè)專業(yè)，需要引起格外重視。
