热工自动化系统技术指南

火力发电厂热工自动化系统安全技术指南主编：侯子良侯云浩中国电力出版社2火力发电厂热工自动化系统安全技术指南目次1.适用范围.....................................................(3)2.引用标准.....................................................(4)3.提高输入/输出信号可信度措施..................................(5)3.1一般要求...................................................(5)3.2开关量信号.................................................(6)3.3模拟量信号.................................................(7)4.分散控制系统设计和配置.......................................(9)4.1总体配置...................................................(9)4.2控制器配置..................................................(10)4.3保护逻辑和报警..............................................(11)4.4硬接线设计和后备监控设备...................................(14)4.5电源、接线和抗干扰措施.....................................(18)5.汽包水位测量、控制和保护系统的配置和安装.....................(20)5.1总体配置...............................................(20)5.2取样装置位置和安装.........................................(21)5.3就地水位计及其取样管的安装.................................(21)5.4差压式水位表取样管和平衡容器安装...........................(22)6.热工自动化系统事故预防和对策.................................(24)6.1分散控制系统及相关设备.....................................(24)6.2汽包水位测量、控制和保护系统..............................(28)编制说明......................................................(30)31．适用范围本指南规定了火力发电厂热工自动化系统提高安全性技术方面的指导性要求。本指南适用于装设单机容量125MW及以上机组的新建和改建热工自动化系统。对于已建火电厂，应根据本指南的精神和本厂具体情况逐步进行改造，以消除隐患，在未改造前应采取必要的对策。对于装设单机容量小于125MW机组的火电厂也应参照执行。42．引用标准为防止火电厂发生重大生产事故，火电厂热工自动化系统设计、安装、调试和运行应认真贯彻执行下列有关技术规程和行政文件：GB/T17626.□-1998电磁兼容试验和测量技术DL/T655-2006火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统验收测试规程DL/T656-2006火力发电厂汽轮机控制系统验收测试规程DL/T657-2006火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程DL/T658-2006火力发电厂顺序控制系统验收测试规程DL/T659-2006火力发电厂分散控制系统验收测试规程DL/T608-1996200MW级汽轮机运行导则DL/T609-1996300MW级汽轮机运行导则DL/T610-1996200MW级锅炉运行导则DL/T611-1996300MW级锅炉运行导则DL/T641-2005电站阀门电动执行机构DL/T838-2003发电企业设备检修导则DL/T774-2004火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程DL/T924-2005火力发电厂厂级监控信息系统技术条件DL/T1012-2006火力发电厂汽轮机监视和控制系统验收测试规程DL5000-2000火力发电厂设计技术规程DL/T5190.5-2004电力建设施工及验收技术规范第5部分：热工自动化电规发[1996]214号单元机组分散控制系统设计若干技术问题规定国电安运[1998]483号火力发电厂热工仪表及控制装置技术监督规定国家电网生[2003]409号火力发电厂安全性评价53．提高输入/输出信号可信度措施3.1一般要求3.1.1取样装置和管路应满足下列要求：1）含有粉尘或悬浮物介质（炉膛压力、一次风压、开式循环水压力等）的取样装置和管路应有防堵和吹扫（洗）措施。2）敷设在气温较低处的取样装置和管路应有防冻或防介质过稠导致传压迟缓的措施。重要保护信号的管路宜采用较为可靠的电伴热装置。测量油压的取样管路（包括从取样点到表计），以及用于保护的气动阀门（如给水泵气动再循环阀）的控制气源管的通径均应不小于10mm。3）取样管路在满足被测介质冷却、压力抖动不过大的前提下，应尽可能短，以减少测量管路过长带来的积水、积气、迟延，甚至堵塞等各种问题。4）敷设测量管路时，不应与其它设备相磨擦；穿越结构物时应加装保护套，以免振动摩擦而导致取样管爆裂。5）炉膛压力取样点应远离人孔、看火孔和吹灰器，以免造成信号误发，其取样短管内径不应小于50mm。6）测量蒸汽或液体介质的压力和差压的变送器以及开关量仪表应放置在环境条件较好的低于测点的地方，当测量压力时，还应考虑高差对示值的影响和修正；测量真空或风压的变送器应放置在高于测点的地方。管路敷设坡度应满足《电力建设施工及验收技术规范第5部分：热工自动化》的要求，不允许出现可能引起积气(测量蒸汽或液体介质时)或积水(测量气体介质时)的弯曲，并为此而装设排气、排水装置。3.1.2一次测量元件和线路应满足下列要求：1）一次测量元件应在工艺设备上安装牢固，并有防止振动和含粉尘被测介质冲刷、磨损而造成损坏的措施。2）一次元件引线应有防止振动磨擦而断线或过热而破坏绝缘的措施；接线应牢固，防止因振动而松脱开路。63.1.3汽包水位、炉膛负压、一次风压、润滑油压、真空、转速等重要保护信号应采取三取中(模拟量信号)或三取二(开关量信号)冗余配置。对于因测点原因无法冗余的重要保护信号，应采用其它相关信号进行逻辑判断以提高该保护信号的可信度。3.1.4冗余信号的取样点、取样装置(测量喷嘴除外)、取样阀门和管路以及一次元件和线缆应互相独立分开设置。3.1.5制氢站内的接线盒、电气仪表应采用符合相应等级要求的防爆设备。3.2开关量信号3.2.1除下列情况外，进入DCS的用于机组和主要辅机跳闸保护的输入信号不宜取自没有被测参数监视的开关量仪表：1）响应速度不能满足保护要求；2）输入信号必须直接以开关量信号进入继电器逻辑回路。对于采用开关量仪表输入信号直接接入机组继电器跳闸回路时，应三重冗余配置且应定期进行动态试验；不允许使用死区和磁滞区大、设定装置不可靠的开关量仪表，以及普通的电接点压力表作为保护信号仪表。3.2.2用于机组保护的发电机和电动机的断合状态信号应直接取自断路器的辅助接点。3.2.3阀门行程开关是保护系统中可靠性较差的发讯装置，在有条件时，应采用其它确能反映阀门状态的工艺参数代替或辅助判断，以最大限度防止保护拒动或误动。3.2.4开关量信号的查询电压应有电源监视，当电源消失或电压降至不允许值时，应立即发出报警，当采用接点断开动作的信号时还应将相应的触发保护的开关量信号闭锁。3.2.5控制辅机电动机的DCS输出指令应采用短脉冲，并在每个电动机强电控制回路中设置自保持。给粉机或给煤机（直吹式制粉系统）以及重要辅机油泵等的自保持回路应防7止厂用电切换时误跳闸；对于前者，还应防止厂用电失去后恢复时间超过一定值时再重新起动，以免灭火后重起造成炉膛爆燃事故。要仔细检查随工艺设备供应的电动机控制回路，并使其达到上述规定要求。3.2.6输出控制电磁阀的指令型式应根据下列情况确定：1）汽机紧急跳闸电磁阀、抽汽逆止阀的电磁阀、汽机紧急疏水电磁阀以及锅炉燃油关断电磁阀等具有故障安全要求的电磁阀必须采用失电时使工艺系统处于安全状态的单线圈电磁阀，控制指令采用持续长信号（4.4.3另有规定时除外）。必须选择持续带电能可靠运行的单线圈电磁阀，不允许为改善电磁阀运行条件而随意改用双线圈电磁阀。2）没有故障安全要求的电磁阀可采用双线圈电磁阀，此时，控制指令应采用短脉冲信号。要仔细检查随工艺设备供应的电磁阀型式，并使其满足上述规定要求。3.2.7具有故障安全要求的气动阀必须按失气安全的原则设计。要仔细检查随工艺设备供应的气动阀型式，并使其满足这一规定要求。3.3模拟量信号3.3.1用于保护的温度等变化缓慢的模拟量输入信号除应设置量程超限方法对信号进行“质量”判别外，还应设置变化率超限等方法对信号进行“质量”判别。3.3.2DCS应设置执行机构控制信号和阀门位置反馈信号间差值过大的故障判别功能，并及时发出明显的报警。当差值过大时（由于超驰控制信号引起时除外），DCS应将控制回路切至手动，并发出报警。3.3.3新建大机组工程，重要变送器、执行器及开关柜宜采用具有故障诊断和分析功能的现场总线智能设备，借助设备管理系统及早发现故障。3.3.4当DCS模拟量控制系统的输出指令采用4-20mA连续信号时，与安全相关的重要执行机构应具有三断（断电、断气和断信号）保护功能。3.3.5热电偶冷端补偿器至少应在每个热电偶输入模件机架内配置一个，不应仅8在一个机柜内公用一个补偿器。3.3.6为隔离或增加容量等需要而在DCS的I/O回路中加装隔离器时，应采取有效的防止积聚电荷而导致信号失真，或漏电流而导致执行器位置漂移等的措施。94．分散控制系统设计和配置4.1总体配置4.1.1DCS中的操作员站、控制器、实时数据服务器和通讯网络必须采用可靠的冗余配置。对于锅炉炉膛安全系统(FSS)、汽机数字电液控制系统(DEH)以及汽机紧急跳闸系统(ETS)宜优先采用具有较完善安全措施的控制器。当DCS采用集中式实时数据服务器时，应采用提高冗余配置等增加系统可靠性的措施。4.1.2对于循环水泵、空冷系统的冷却水泵以及仪用空压机等重要公用系统（或扩大单元系统），应按单元或分组纳入单元机组DCS中，以免因公用DCS故障而导致全厂或两台机组同时停止运行。不宜分开的次要公用部分则可配置在公用DCS中。4.1.3对于供汽、供热的电厂，当供汽、供热中断会造成用户较大损失和支付较多赔款时，应按一台锅炉和一台汽机为单元配置一套DCS的配置方式将全厂锅炉和汽机分组置于二套及以上DCS中，而不应将其全部集中于一套DCS中。4.1.4电气自动同期系统（ASS）、自动电压调节系统（AVR）、厂用电快速切换装置以及电气继电保护装置不应纳入DCS。当ETS采用独立于DCS的PLC组成时，应采用安全型PLC和安全系统配置，并满足4.2.7、4.4.2和4.4.5的要求，当ETS纳入DCS时，应满足4.1.1、4.2.7、4.4.2和4.4.5的要求。4.1.5DCS与SIS（MIS）的接口必须按照《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件》的要求，配置可靠的隔离措施，信号的传送应该是从DCS向SIS（MIS）单向的。严禁将DCS与SIS（MIS）以及上级公司的信息网络直接互联。严禁将全厂煤、灰、水公用控制系统通过网络与DCS互联，并将公用系统信息通过单元机组DCS上传至SIS（MIS）。严禁将工业电视系统接入DCS网络。104.1.6应选择对电源波动不敏感(-15%，+20%)的操作员站，否则