浅谈提高热控保护系统的可靠性

发布：2018-12-18 | 点击：人次

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随着发电设备向大型化、复杂化方向发展，其发生故障的数量也呈指数形式增长，这导致故障后果的种类和严重性相应在增长。为了消除（或至少降低）故障后果，大量采用自动保护装置，其作用为：

（1）吸引操作人员对不正常状态的注意力（对故障影响起反应的警告灯和报警器）；

（2）一旦发生某些可能引发严重后果的故障时，则使设备停止运行；

（3）消除或缓解由于故障而产生的不正常状态，否则它会引起更为严重的损害；

（4）接替已失效的功能；

（5）防止在重要位置上出现危险情况。

因此，自动保护装置是设备运行十分重要的、不可缺少的组成部分，它的设置对提高设备的可靠性、安全性和经济性具有十分重要的作用。但是，保护装置不是设备的主要功能部件，它的任务仅仅是在设备发生某些可能引发严重后果的故障时及时采取相应的措施或加以保护，从而软化故障，停机待修，避免发生重大的设备损坏和人员伤亡事故。也就是说，当运行设备无故障时，保护系统处于带电准备状态；当运行设备发生故障时，保护系统才发挥作用、投入工作状态。因此，保护系统在设备运行时具有工作和准备两种状态：

工作状态——当设备发生故障时，保护系统正常动作，起到保护作用，称之为正确动作；如果在设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作、称之为柜动。

准备状态——当设备正常运行时，保护系统处于带电准备状态，接受着长期的通电考验。如果在这期间因保护系统本身发生故障而引起动作，造成设备停运，称之为无故障误动。

自动保护系统的设置是保证被保护设备的故障后果比未采取保护措施情况下的故障后果要低得多。自动保护系统的存在常常意味着被保护设备的维修需求远非无保护系统时的维修需求那样严格。因此，必须注意：（1）对保护系统的日常维护，比对被保护设备的日常维护要更加留意；（2）不考虑保护系统的维修需求，就不可能合理地考虑被保护设备的维修需求。

提高保护系统可靠性建议

现代发电设备的控制系统不仅相互，而且相互制约，任一环节的故障都有可能通过自动保护系统发出停止正常运行的信号，从而造成不必要的经济损失。如果故障造成了人员伤亡，那它就有安全性后果；如果故障导致违反了行业的、地区的和国家颁布的环境标准，那它就有环境性后果；所以，不少故障所引起的事故都具有安全性和环境性后果，而安全和环境标准正在迅速提高。因此，如何提高保护系统的可靠性是一项十分重要和迫切的工作。

1 在满足功能要求前提下尽可能保持系统简单

电子元件都有—个使用寿命问题和偶发故障概率问题。有些元器件可能寿命长些。有些可能短些，有的故障概率高些，有的故障概率低些。如电解电容使用一段时间后，容易引起内部电解质干枯而失效，从而严重影响整个系统的可靠工作。在一个复杂系统中，有5％—10％的部件是完全多余的，但这些部件故障时，仍有可能使设备中断运行，拆除这些多余的部件，不仅使维修量和经费下降，而且会导致可靠性增加。因此，在满足系统功能要求的前提下，要尽可能保持系统简单，不必要的部件及多余的复杂结构，只能增加系统的故障概率。

2 尽量采用成熟可靠的技术和元件

电子元件是构成控制系统的基础，没有可靠的元器件，再完美的设计，也难以使系统和设备达到预定的目标。因此，要尽量采用成熟可靠的技术和元件，这样做虽然牺牲了若干先进性，但使可靠性有了保证。例如，美国1996年12月离开地球到火星的“漫游者”心脏——CPU是英特尔公司70年代开发的 80C85，而非当时流行的奔腾系列CPU。因为，越是复杂精细的电路设备，对外界的干扰越敏感，需要采取的防范措施要求越严格、越仔细。

3 严格控制电子室的环境条件

环境条件包括温度、湿度、洁净度及振动等。同一设备，在不同的工作条件和环境条件下，其可靠性是完全不同的。条件恶劣，设备就容易发生故障或失效。如；电阻、电容当温度每升高10℃，失效率就增加一倍。同样的，使用时间越长，肯定就越不可靠，越容易出故障。因此。一定按照规程要求严格控制电子室、控制室内的温度、湿度、洁净度，禁止无关人员的随意出入。这样即可以延长电子设备的使用寿命，有能提高系统的工作可靠性。

4 定期维护提高接插件的可靠性

尽量不使用插头、插座式连接。接插件是控制信号连接的重要器件，使用适当不但连接牢固、操作方便、安全可靠，但选用不当或时间一长常会带来或出现如接触不良、脱落、锈蚀等问题，尤其在振动较大的地方，更应慎重。在必须使用接插件的地方应注意：

（1）能用少量的多芯插头时，要坚决不用大量的少芯插头；

（2）为防止松脱，应尽量采用自锁式结构，而不用金属丝系结；

（3）必须选用有定向的接插件，并用伸长的导向环防止损坏插脚；

（4）必须定期检查和维护。

5 利用视情维修技术及早检测故障

故障是设备所处的一种意外状态、在该状态下设备性能明显低于其正常水平，难以完成预定的功能，如果设备继续处于这种状态而不能及时处理，有可能摘变成事故而造成具有安全性和环境性后果。但是，不管采用什么办法来提高设备的可靠性；故障总是要发生的。因此，及早发现故障可以提高设备利用率，而完善的维修措施可以使设备寿命得到延长。

大量的故障表明，设备故障不会瞬间发生，而有一段发展时间、在故障发展过程中的某处，可以探测到故障正在发生或将要发生，该点称为潜在故障点。下图显示了潜在故障发生的一般过程（称P——F图），它显示了故障开始、劣化到故障可被探测到的点（潜在故障点“P”），如果未探测到也未纠正，则性能继续变坏——速度常会变快——直到到达功能故障点（“F“）。

如果在P点和F点之间探测到潜在故障，那么有两种可能性：一是防止功能故障。这时可以在现有部件完全失效前进行维修，起到即可预防故障又可防止或降低故障后果的作用。二是可以避免故障后果。大多数情况下，虽然，探测到了一个潜在故障，实际上无法防止部件发生故障，但仍能避免或降低故障后果。

事实证明，潜在故障是一种可辨认的实际状态，它能显示功能故障将要发生或正在发生的过程。通常潜在故障可借助如下手段来检测：

状态监测——状态监测只不过是人的感官的一种更灵敏的形式，即用专用设备来监测其它设备的状态。现在有些监测设备的灵敏度非常高，它可以提前几个月监测到潜在故障点并发出故障警告。但是，几乎所有的状态监测设备都有一个zui大的局限性是它们只能监测—种状态，而且，不同的状态监测系统的价格差别很大，使用的要求也有明显的差别，有些监测设备只需一般的熟练工人就可使用，而有些则需要非常熟练的技术人员来操作。

对主要参数检测——设备的主要参数（速度、压力、温度等）是设备状态的另外一种信息流，将这些信息流及其变体的记录与参考信息进行比较，就可以发现潜在故障的迹象。但工作人员必须知道正常状态时仪表的读数是多少?什么样的读数对应潜在故障?什么样的读数对应功能故障?同时要对仪表本身进行维护以保证其有足够的精确度。

人的感官——zui熟悉的视情检测技术是基于人的感官的（看、听、摸和闻）。用感官来检测潜在故障有如下优势：首先人是多能的，可以检测到种类繁多的故障状态，而任何一种状态检测技术只能被用来检测一种潜在故障；其次如果必须利用在设备旁边或在设备附近履行正常职责的人员探测故障，这种检测方式的经济效益会非常高。

事实上，象每天检查控制盘上所有警告灯是否正常，也是一种故障检测工作。但是，由于故障种类的不断增加。传统的故障检测技术显得越来越无能为力，因此，充分利用现代技术来探测潜在故障是一项具有广泛前景的工作。

6 严格执行规程制度

对主重要设备，特别是保护用元器件、装置，一定要按规程要求进行周期性测试，建立设备故障、测试数据库。并将测试数据同规程规定的值比，与出厂测试数据比，与历次测试数据比，与同类设备的测试数据比，从中了解数据的变化趋势，作出正确的综合分析、判断，为设备的改造、调整、维护作出有益的和强有力的贡献，而不会成为价格昂贵且无用的摆设。要消除那种认为遵守和执行规程制度是技术不熟练和胆怯的表现这样一种错误认识。要使每一个专业人员看到和感觉到，不执行和遵守规程制度会有什么样的后果在等着他们。

7 提高操作人员应付突发事故的能力

人类从事的生产过程都包含着利用能量作功的过程，一旦能量失控，就可能引发安全性和环境性后果。因此，生产系统存在着固有危险性。然而，这种固有危险都是在人机环境控制之下运作的，事故常常是在危急事态下，由于人的行为不当导致能量失控而产生的。

生产过程中突然出现异常变化。有可能发生破坏性事故时，操作人员应立即采取在他职责范围内的所有措施，并迅速行动。这里zui主要的是必须毫无差错地、正确地行动。而毫无差错地、正确地行动与操作人员的工龄、技术上的熟练程度和年龄有很大的关系。有些人在危急事态下能够控制自己和集中注意力，冷静地、有信心地进行操作，用准确地、协调一致地动作消除故障，化解事故。另一些人则失去信心，变得惊慌失措和丧魂落魄。贻误战机，zui终使故障变成事故。因此除了要不断提高操作人员的技术水平外，更要注重提高他们的心理素质，做到临危不乱、应付自如。

结束语

随着发电设备日趋大型化，控制系统的自动化和智能化水平也越来越高，因此，对控制系统的安全性、可靠性和有效性提出了更高的要求。但是，无论多么先进的设备，多么完美的设计和巧妙的控制策略，绝对可靠是办不到的。从美国宇宙神系列和大力神系列火箭发射的成功率看，前者的发射成功率为 86。5％，后者的发射成功率为85。2％。根据可靠性理论分析，“有故障”是绝对的，但故障与事故之间并不是必然关系，对故障也不是没有防范措施，关键是如何尽早检测、发现潜在故障，然后软化、控制和排除故障，降低故障后果，避免故障的进—步扩大和发展，这需要各级领导的重视和支持，同样需要各方的通力配合和协作。领导的重视和支持可调动工作人员的积极性和责任性，提高对故障的“反应速度”，各方的积极配合和协作则能确保在故障发生前获得所有排除故障所需的资源，加速一些不安全隐患的消除，缩短排除或修复故障的时间，而运行中出现的异常和辅机故障，若操作人员能及时发现、正确判断、迅速作出处理同样可以避免异常和故障的进一步扩大，甚至可以化险为夷。因此，为了有效地减少保护动作，一要加强对检修质量的控制和提高巡回检查质量，努力做到所有设备“零缺陷”运行，二要提高操作人员应付突发事件的处理能力。

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