Обеспечение надежности действия тепловых защит

Повреждения теплового оборудования вследствие аварий и связанные с ними простои приносят большие убытки. В то же время замена систем ТЗ действиями операторов в аварийных ситуациях невозможна. Поэтому системы ТЗ должны быть более надежны, чем информационные подсистемы и АСР.

Надежность ТЗ определяют как числом отказов в срабатывании, так и количеством ложных срабатываний [10, 25]. Под ложным срабатыванием понимают отказ какого-либо элемента системы ТЗ, например отказ типа короткого замыкания в электрической схеме, приводящий к срабатыванию системы в целом. Мерой надежности систем защит служит среднее время, ч, наработки на один отказ (ложное срабатывание):

где tj — время /-й наработки между отказами; п — число отказов.

Другой часто употребляемый показатель надежности ТЗ — интенсивность потока отказов

где Ту — суммарное время исправной работы системы ТЗ между ремонтно-восстановительными работами (суммарная наработка).

Интенсивность потока отказов л.3-3 при чередующихся пусках и остановах энергоблоков определяют по результатам наблюдений за работой ТЗ на оборудовании, находящемся под нагрузкой:

где к' — число включений оборудования (пусков); n? — число отказов при / '-м включении; // — длительность работы оборудования после /-го включения (пуска).

В соответствии с ГОСТ 17605-72 системы ТЗ должны обладать минимальной интенсивностью потока отказов по сравнению с другими подсистемами АСУ ТП А.тз = 1//хз<0,5 ? 10 1 /ч.

Они же должны восстанавливаться в кратчайший срок (1 ч). Значения 7/рз по отдельным элементам реальных систем ТЗ приведены в [25].

Отказ (несрабатывание) или ложное действие системы ТЗ определяется не только надежностью входящих в нее технических устройств (приборов, аппаратуры, соединительных линий и т.п.), но во многом зависит от вида логической функции, реализуемой системой в целом. На выбор вида логической функции оказывают влияние те последствия, к которым могут привести отказы ТЗ. Рассмотрим несколько примеров.

1. Простейший случай — один из одного. При использовании одного датчика его отказ определяет отказ системы в целом, а каждое ложное действие контактного устройства сопровождается ложным действием защиты всего устройства. Поэтому системы ТЗ с одним датчиком предусматривают только для защит, в которых используются специальные высоконадежные приборы.

Один датчик устанавливают в защитных устройствах локального назначения, направленных на предотвращение аварии, ложное срабатывание которых не влечет за собой останова оборудования или снижения его нагрузки, например: включение резервных механизмов в параллель с работающими и др.

  • 2. Два датчика с одинаковыми уставками, контакты которых включают в параллель друг с другом в соответствии с логической функцией ИЛИ (один из двух)', применяются в тех случаях, когда тепловое оборудование требует повышенной надежности действия защиты или отсутствия отказов в ее работе, а ложные срабатывания ТЗ либо маловероятны, либо не ведут к тяжелым последствиям, например в защитных устройствах, воздействующих на открытие клапанов при повышении давления пара на выходе котла или других объектов, работающих под давлением.
  • 3. Два датчика с одинаковыми уставками, контакты которых соединяют по схеме И (два из двух). Применяют в системах защит для уменьшения вероятности их ложного срабатывания, например в случаях, когда защита воздействует на снижение нагрузки или приводит к останову основного оборудования, а ее датчики не обладают достаточной надежностью.
  • 4. Два датчика с разными уставками. Оба контактных устройства включают последовательно по схеме И. Применяют в двухступенчатых системах ТЗ. При этом контактное устройство первого прибора настраивают на срабатывание при достижении параметром первой аварийной уставки, при которой осуществляют локальные операции, а контактное устройство второго прибора настраивают на вторую аварийную уставку, превышающую первую. Тогда защита на останов будет срабатывать только при замыкании обоих контактов, например: защиты от повышения уровня в регенеративных подогревателях высокого давления (ПВД) (см. рис. 3.1) и защиты от погасания факела (первая ступень — потускнение и подхват факела газомазутными горелками, вторая — останов котла).
  • 5. Три датчика с одинаковыми уставками, контакты которых соединяют последовательно-параллельно и реализуют логическую функцию «два из трех» (см. рис. 7.5, б). Система в целом позволяет повысить надежность действия защит но сравнению с вариантами, реализующими функции И и ИЛИ, однако требует большего количества приборов, увеличивает объем профилактических и ремонтно-восстановительных работ. Применяют в высокоответственных системах ТЗ, например, от осевого сдвига ротора турбины, от падения вакуума в конденсаторе турбины и др.

Сравнительная характеристика надежности рассмотренных логических систем при одинаковой исходной вероятности безотказной работы одного контактного устройства q = 0,9 приведена в таблице.

Надежность систем ТЗ должна быть определяющим фактором при их проектировании. Однако безотчетное стремление повысить надежность ТЗ с помощью синтеза сложных логических функций может привести к противоречивым результатам: с одной стороны, к достижению желаемых показателей, с другой — к удвоению или утроению количества используемых приборов, увеличению времени па их обслуживание и восстановление в случае отказа. Поэтому повышение надежности систем за счет усложнения и удорожания технических средств следует проводить в разумных пределах.

Надежность элементов защит

Наименование

логической

функции

Вероятность безотказной работы ц

для случаев отказа в срабатывании

для случаев ложного срабатывания

Один из одного

0,9

0,9

Два из двух

0,81

0,99

Один из двух

0,99

0,81

Два из трех

0,997

0,97

Для повышения надежности действия систем ТЗ за счет увеличения исходной вероятности безотказной работы применяемых технических средств используют высоконадежные источники электрического питания. Таким источником на ТЭС служит аккумуляторная батарея с напряжением на выходе 220 В, которая продолжает снабжать цепи защиты электрической энергией при авариях, сопровождаемых полной потерей напряжения переменного тока в системе собственных нужд.

Кроме того, питающее напряжение подводят к панелям защит по двум независимым линиям, одна из которых служит резервной. Оповещение персонала о прекращении электрического питания каждой из групп ТЗ осуществляют автоматически с помощью сигнальных устройств, привлекающих повышенное внимание (световые мерцающие табло, прерывистые гудки и т.п.).

Рациональный выбор проектируемых систем ТЗ должен проводиться с учетом особенностей технологических процессов и эксплуатации теплового оборудования. Для этого необходимо соблюдение следующих положений, обусловливаемых опытом эксплуатации и ПТЭ [15, 22, 25]:

  • • возможность дистанционного перевода всех агрегатов, оказавшихся под воздействием защит, в исходное положение (последнее должно восстанавливаться только после устранения причины, вызвавшей срабатывание ТЗ, во избежание воспроизведения аварийной ситуации);
  • • приоритет действия защит, вызывающих большую степень разгрузки при одновременном срабатывании ТЗ, направленных на снижение нагрузки, одностороннее воздействие защит на оборудование (только отключение или только включение, только открытие запорного органа или наоборот и т.п.) во избежание поступления противоречивых команд и сигналов;
  • • сохранение действия автоматических систем защит до выполнения самой длительной операции (в целях исключения ошибочных действий в случае вмешательства персонала и при случайном исчезновении сигнала, вызвавшем срабатывание ТЗ);
  • • однозначная фиксация первопричины срабатывания ТЗ с помощью систем графической индикации (записи) или воспроизведения на магнитной ленте (в целях последующего детального и объективного анализа возникновения аварии);
  • • наличие автоматического или ручного устройства отключения для всех ТЗ, уставки срабатывания которых препятствуют нормальному пуску или останову (в целях исключения искусственного воспроизведения аварийных ситуаций во время пусков и остановов);
  • • наличие переключателя вида топлива в системах ТЗ котлов, работающих на двух видах топлива (в целях изменений в структурных схемах защит при переводе с одного вида топлива на другой);
  • • наличие светозвуковой сигнализации, оповещающей персонал о всех случаях срабатывания ТЗ и о причинах, вызвавших эти срабатывания (в целях своевременного предупреждения персонала о возникновении аварийных или предаварийных режимов).

Требуемую надежность систем ТЗ в целом достигают сочетанием высокой надежности как управляющих, так и исполнительных устройств, непосредственно устанавливаемых на ТОУ. Для этого логические устройства управления должны осуществлять преобразования сигналов первичной измерительной информации в соответствии с заданными значениями критериев (см. таблицу), а исполнительные устройства безотказно выполнять свои функции. Последнее означает, что при каждом срабатывании систем ТЗ задвижки, стопорные и обратные клапаны должны обеспечивать полное открытие или же абсолютно плотное перекрытие трубопроводов, а коммутационные силовые устройства — подвод электрического питания или же его прекращение в нужный момент по линиям электроснабжения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >