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火电机组热工可靠性专项提升创新与实践

作者:华电电力科学研究院   发布时间:2016-03-21

       一、项目实施背景
       电力体制改革后,热工专业人员技术水平摊薄严重,热工专业导致的机组非停上升。 如何提高热工专业人员技术水平,提高热工可靠性,华电集团公司一直在思考、探索并努力实践。
       发电企业热工可靠性直接影响发电机组的安全稳定运行,近年来,华电集团火电机组热工原因非计划停机呈上升态势,热工可靠性暴露出的问题比较突出。2011年至2013年,热工原因非停占比逐年升高;2013年,集团公司火电机组热工原因引起机组非停33台次,同比增加13.79%;集团公司火电机组热工专业暴露出的保护拒动或误动、人员误操作等典型问题较为突出且呈上升态势,提高专业人员技术管理水平、提升热控系统可靠性十分紧迫和必要。在分析和调研火电机组热工可靠性存在的问题的基础上,集团公司火电部2014年初下发了《关于进一步强化设备管理切实提升火电机组热工可靠性管理水平的通知》,采取技术培训、技能大赛、可靠性查评、专项治理等一系列有效的措施,提升专业人员管理水平。通过对隐患专项治理,提高热控系统可靠性,降低热工原因引起的非停。
       二、主要做法
       1.举办技能大赛。全员参与培训,提高个热工人员技术水平和技能;竞赛试题紧密结合生产实际,题型涉及生产各领域;团体赛分为小组赛、决赛,必答、竞答、论述形式丰富;大赛方式新颖,团体赛系统内直播,后台专家解说,全员参与,极大地调动了热工人员学技术、练技能的积极性。热工可靠性查评细则:细则对行业标准、规程及二十五项反措的相关要求按照控制系统硬件配置、软件功能、安装要求、技术管理等进行分解;查评采用打分制,制定不符合项扣分标准,便于操作;根据发生过的非停案例,制定反措要求,写入细则,防止同类事故重复发生。热工可靠性查评:编写可靠性查评细则,在全集团开展查评工作,电力系统首创;依据细则,对照事故案例,逐条检查,查评问题“全覆盖、不留死角”;发电企业热工专业人员参与查评,为集团培养了一批查评专家;查评发现问题与发电企业热工专业人员逐项讨论,讲解规程要求及相关事故案例,培训大批专业人员。
       为进一步加强设备管理,积极应对解决火电机组热工专业出现的新问题、新情况,努力提升热工专业管理水平,促进生产管理再上台阶,集团公司统一部署,采取了以下一系列有效的措施,达到了预期效果。
       (1)技术培训。
        针对集团公司所属火力发电企业热工专业人员的实际情况,开展有针对性的技术培训工作,培训突出专业管理及可靠性查评技能。2014年3月根据《关于举办火力发电企业热工可靠性专项提升培训班的通知》(中国华电火电函[2014]47号)要求,委托华电电力科学研究院举办了热工可靠性专项提升培训班,来自集团公司各二级单位及发电企业200余名技术管理人员参加了培训。培训班除聘请行业内知名专家授课外,还对集团公司近5年发生的热工原因典型事故案例对照行业标准逐条进行分析,找出事故发生的规律,共同制定防范措施及优化整改方案。华电电科院就如何开展热工可靠性查评工作进行了专题讲座,详细讲解了热工可靠性查评的依据、方法等,通过专项培训,提高了参会人员技术管理水平,提升了热工可靠性查评的技能。
       (2)技能大赛。
       为进一步提升集团公司热工人员理论知识及专业技能,在集团公司工委及火电部的领导下,华电电科院承办了集团公司第16届技能大赛(火电热控)。大赛结合热工可靠性专项提升,重点突出程控保护、逻辑隐患排查,与实际工作紧密结合,比赛分实操与理论两部分,实操成绩占总成绩的70%,有DCS控制逻辑组态与联调、仪器仪表校验、模拟故障分析处理及PLC程序设计与调试。赛前先后组织了164场培训,培训人数达4800人次,经过层层选拔,最后120名选手参加了集团公司技能大赛决赛。决赛团体赛在系统内视频直播,2000余名热工专业人员通过视频感受到现场气氛,激励其对热工专业知识的渴望。大赛成绩前12名选手获得“中国华电集团公司技术能手”荣誉称号,集团下发了《关于表彰集团公司第16届技能大赛(火电热控)优秀个人和优秀集体的决定》(中国华电工发[2014]259号),激发了热工专业人员钻研技术、提升技能的积极性。
       (3)热工可靠性查评。
       在总结热工可靠性存在的问题基础上,对近两年集团公司火力发电厂热工原因非停情况进行了系统的分析,针对“缺陷”特点,对症下药,制定了集团公司火力发电企业热工可靠性专项提升工作方案。
       1)热工可靠性存在的问题。
       近两年,集团公司火电机组热工原因引起机组非停70台次,其中,热工电源及DCS硬件故障引起机组非停14起,占20%;软件故障引起机组非停22起,占31.43%;TSI装置故障引起机组非停9起,占12.86%;冗余配置的I/O信号没有分散布置在不同的卡件上、保护信号没有独立取样、及接线松动等原因引起强迫停运9起,占12.86%;另外,大修后或新投产机组非停18起,占25.71%。
       针对热工原因非停特点,开展热工可靠性查评及专项治理工作,重点解决热控系统硬件配置、软件逻辑、现场安装、设备防护、生产技术管理等方面存在的问题。
       2)集团公司火电机组热工可靠性查评。
        ①编制《华电集团公司热工可靠性查评细则》。按照集团公司火电部的安排,为有效推进火电机组热工可靠性查评工作,华电电科院受集团公司的委托,编制了《华电集团公司热工可靠性查评细则》。细则包括生产技术管理查评、控制系统硬件可靠性查评、控制系统软件功能查评、独立控制装置可靠性查评、热工电源接地系统防护可靠性查评及现场设备安装可靠性查评等六个部分。细则编制过程中参照了DL/T261《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》、DL/T1056《发电厂热工仪表及控制系统技术监督导则》、DL/T5000《火力发电厂设计技术规程(热工自动化部分)》、《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》等行业标准,并且,增加了集团公司反措要求及近几年热工典型事故案例暴露出的问题。细则规范了可靠性查评的内容、方法,为各区域公司及发电企业开展热工可靠性查评提供了标准和依据。细则具体项目及分值如下表所示:

序号 评估项目 分值 内容 分值分配
  热控系统 1000    
1 管理 200 基础管理 60
设备管理 90
计量管理 50
2 控制系统硬件配置 180 电源 20
系统接地 15
控制器 25
通讯网络 15
I/O信号配置 15
I/O信号连接 15
CCS至ETS信号连接 8
工程师站配置 6
操作员站配置 8
报警记录配置 6
GPS系统配置 6
接口配置与防护功能 6
故障诊断功能 6
系统容量指标 6
后备操作监视单元 8
DCS运行环境 15
3 控制系统软件功能 180 基本软件功能配置 80
联锁、保护软件配置 55
控制系统软件配置 45
4 独立控制装置 140 火焰检测装置 30
TSI装置 35
ETS系统 40
小汽机控制系统 15
公用控制系统 20
5 电源、接地、系统防护 100 热工电源 30
系统接地 30
系统防护 40
6 现场设备安装 200 温度元件 20
压力取源装置及阀门 20
汽包水位测量装置 35
测量仪表    30
执行机构 25
盘、柜、盒及内部设备 30
电缆及桥架 20
仪表管路敷设 20

       ②管理要求。集团公司要求各单位要根据机组类型不同、人员结构差异、专业管理不平衡等生产实际,结合季节性检查、开展有针对性的热工可靠性专项检查和综合治理工作。按照“热工可靠性明显提高、专业管理基础进一步夯实”的目标要求,认真梳理影响机组安全稳定和经济运行的专业管理薄弱环节,查问题、定措施、除隐患、促提升。一是管理上,要认真排查企业在制度建设、措施落实、管理流程等方面存在薄弱环节,重点检查设备故障后是否执行“四不放过”、保护投停是否严格审批、热工保护检测元件定期检定和回路端子定期紧固制度的建立和落实情况、保护定值(包括现场元件的整定值)定期核实检查和保护动作定期试验制度建立和落实情况等。二是技术上,要切实摸清机组DCS系统硬件配置、热控逻辑执行、保护投用等方面存在的隐患,重点摸清DCS系统控制器冗余设置是否合理、主要辅机与厂用电等双侧工艺系统监测点是否布置于不同控制器、重要保护(一次风压、真空、汽包水位、转速等)信号是否从取样装置即采取冗余设置、逻辑设计合理性评价等。查问题要一针见血,定措施要药到病除。对于汽轮机及主要辅机振动测点单点保护误动的多发问题,要考虑采取振动测点达到跳闸值其他相关联测点同时达到报警值的逻辑关联措施的可行性。
       ③热工可靠性查评突出特点。热工可靠性查评的突出特点是科学组织、查问题不留死角、找查隐患全覆盖,热控逻辑逐条梳理、现场设备依次排查。
       可靠性查评专家组由8~10人构成,分为热控装置检测与试验组、控制系统硬软件配置可靠性评估组(包括DEH)、控制系统性能与应用功能可靠性评估组、独立控制装置可靠性评估组、电源气源和公用系统可靠性评估组及现场设备安装质量评估组等。要求专家组成员均熟悉热控系统规程与标准,具有热工测量、自动、保护及技术管理等方面的丰富经验,能够针对热控系统及设备存在的问题提出改进意见。专家查评时间为每个厂10天以上,查评方法为查阅设计资料,包括设计图纸、合同和厂家说明书、技术台账、安装和维修记录、机组运行故障统计记录、试验方案和试验报告等;梳理全厂热控逻辑组态、参数设置等、检查控制系统硬件配置、电源、接地系统、检查现场热工设备安装及防护措施、检查技术管理等,对检查发现的问题进行危害分析,制定优化治理方案。对于DCS系统问题较突出的电厂,专家组将利用SOE测试仪、录波仪、接地电阻测试仪、过程校准仪、网络负荷测试仪、网络安全测试仪、数据采集器、绝缘电阻测试仪、模拟量信号发生器等仪器对机组DCS系统进行性能测试,查找DCS系统深层次安全隐患,并制定优化整改方案。
       ④热工可靠性查评工作的实施。为进一步加强设备管理,提升集团公司火电机组热工可靠性,集团公司下发了《关于开展火电机组热工可靠性查评工作的通知》,通知要求依据《华电集团公司热控系统可靠性评估细则》在公司系统开展火电机组热控系统可靠性专项查评工作。按照 “二级单位做实、三级单位强基”的总体要求,坚持“集团公司指导、二级公司组织、基层单位提升”的原则,各二级公司结合区域实际,成立了以生产副总经理为组长的领导小组,制定了详细的工作方案,开展了扎扎实实的热工可靠性查评工作,查评工作采取“发电企业先行自查、二级公司专家抽查”的方式;华电电科院对山东公司、内蒙公司等9家发电企业进行了深度查评。截止2014年12月31日,集团公司所属火力发电企业热工可靠性查评共发现问题5000余项,其中,危及机组安全稳定运行的严重隐患380余项。汽轮机振动等单点保护、串轴信号集中布置在同一卡件、油压等主保护信号共用同一取样管路或共用同一根电缆、保护逻辑隐患、参数设置不合理等现象尤为突出。
       例:原送(引)风机全停进MFT仅用停止信号做为判断依据,为单点保护,经专家组讨论后修改逻辑如下:

       (4)专项治理。
       集团公司要求热工可靠性查评发现的设备、技术、管理问题,要分类制定可行、有效的措施,落实责任,落实资金,认真整改,实现闭环管理。
       可靠性查评专家组针对查评发现的问题,在查评过程中均与电厂专业人员进行了交流,并制定了优化治理方案,对于较大较严重的问题,专家组进行了专题论证,提出技术改造方案,例如针对华伊卓资电厂DCS系统存在的测量严重超差、安全稳定性差、故障频发等问题,查评专家组利用先进仪器对DCS系统进行了性能测试,依据测试结果,简单进行DCS卡件升已经无法满足机组安全稳定运行,必须进行技术改造,为电厂及区域公司确定技改项目提供了依据。到目前为止,各发电企业可靠性发现的问题具备整改条件的均已整改完毕,必须在机组大修时才能整改的均已制定了整改计划及安全保证措施。
       三、实施效果
       火电机组热工可靠性专项提升通过组织培训、全面培养,提高一大批专业骨干;策划热工大赛,带动集团各发电企业热工人员努力学习本专业知识,对标准、规程、反措等更深入的掌握;通过编写评估细则并在查评过程中不断完善,逐步形成了更加完整、实用的评估依据,使各发电企业可自行进行热工可靠性查评工作,有效的降低了华电集团火力发电企业热工原因的非停次数,2014年,集团公司火力发电企业热工原因非停25台次,同比降低了9台次,降幅达26%,大大减少了因非停造成的直接、间接经济损失,若按每次非停造成的损失200万计,则通过热工可靠性专项提升工作,至少避免了1800万的经济损失,有力的保证火电机组长周期、稳定、经济运行。(主创人员:常  浩、吴立增、陈  光、张瑞臣、任  凯)