新建火电机组热控系统可靠性管理导则2.10.doc
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新建火电机组热控系统可靠性管理导则
中国电力投资集团公司
二〇一二年二月
新建火电机组热控系统可靠性管理导则
《新建火电机组热控系统可靠性管理导则》
编写机构和人员
编写委员会
主任邹正平
副主任原钢
委员徐杨靳东来李建勋王海黄宝德张永清李牧张昊岳乔熊建明曹关华杜勤尔李品格
主编徐杨
副主编靳东来李建勋
编委王海黄宝德张永清李牧张昊岳乔熊建明
编写人员曹关华杜勤尔李品格李海臣刘璇沈丛奇
张来平王文祥张伟康张岗邵长利艾春美
傅腾方威况家龙盛新忠钱利宏陈霄峰
评审金丰陈多刚杨新民朱北恒孙长生易凡
序
自2002年我国电力体制改革以来，在市场需求和体制创新的推动下，我国电力工业进入了发展最快的历史时期，在电力装备制造、电源和电网建设、清洁能源发展等多个领域不断实现新跨越，有力支撑了国民经济的健康发展。
截止到2011年底，我国电力装机容量超过10亿千瓦，继续位列世界第二位，连续6年每年新增发电装机容量超过9千万千瓦，增速位居世界第一。
长期困扰我国的电力供应不足矛盾得到缓解，电力系统的安全性、可靠性、经济性和资源配置能力得到全面提高，满足了经济社会发展的电力需求。
当前，我国正处于工业化、城市化加速发展时期，电力需求还将持续快速增加，电源建设的任务仍非常艰巨，同时，我国以火电为主的电源结构在一定时间内将难以改变，因此，优化火电技术，加强供电可靠性，提高供电效率，仍将是今后电力行业的工作重点之一。
就提高机组热控系统的可靠性来说，原国家电力公司颁发的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（国电发［2000］589号）、国家发展与改革委员会颁发的DL/T774-2004《火力发电厂热控自动化系统检修运行维护规程》、电力行业热工自动化技术委员会印发的《火电厂热控系统可靠性配置与事故预防》和电力系统持之以恒开展的技术监督工作及其他一系列行之有效工作，都对防止电力生产重大事故、提高热控系统可靠性、保证电厂安全运行发挥了重要作用，极大地促进了我国火电机组热控系统设计、设备、施工、调试及生产运行、检修维护水平的不断改进和不断提高，取得了可喜的成绩。
近年来，中国电力投资集团公司按照国家经济发展大局和能源产业政策要求，积极推进电源项目发展，优化发展大容量、高参数、环保型火电，火电产业迈入了大机组、大电厂和高度自动化的新时代，为国家电源结构优化升级和经济社会发展做出了积极贡献，先后建成了一批具有世界先进水平的电站和机组。
2011年底，集团公司拥有电力装机容量达7680万千瓦，其中火电装机容量约5600万千瓦。
火电机组平均单机容量稳步提升，已从集团公司成立之初的约10万千瓦增加到了约30万千瓦，60万及100万等级机组已逐步成为新投产主力机组。
下一步，集团公司将大力推进一批重点火电项目建设，进一步加快电源结构调整，火电机组的规模和效益将获得持续提升。
随着火电机组向大容量、高参数发展，机组控制系统功能和范围的进一步扩大，热控系统复杂性和离散性不断增加，且由于系统安装、调试和检修维护质量，技术监督力度和管理水平方面等存在不足，导致集团公司新建火电机组热控系统误动、拒动事件仍时有发生，影响机组的安全经济运行。
为此，在认真调研、整理、分析、总结集团公司和系统外火电机组近些年来热控系统故障发生原因和事故教训，以及热控系统设计、设备选型、安装调试和运行维护等各个环节的管理经验与问题的基础上，我们组织编制了《新建火电机组热控系统可靠性管理导则》，以便对机组热控系统可靠性管理给予指导。
《导则》的编制出版，填补了目前国内新建火电机组热控系统可靠性管理标准存在的空白。
我相信，《导则》的出版和实施，将为中国电力投资集团公司系统的火电建设管理设置一个更加科学、先进的平台，增添一件更加高效、有力的工具。
在此，要求中国电力投资集团公司火电建设战线的全体员工，要认真学习、实施，充分发挥它应有的作用，从而，全面提高中国电力投资集团公司热控系统可靠性的管理水平，为集团公司的改革和发展做出更大的贡献。
同时，也希望本书能为我国广大从事热控专业的人士提供有益的知识和借鉴。
最后，我要对参加《导则》编制出版的所有单位、编审人员表示衷心感谢！
领导手签
二〇一二年二月
II
前言
鉴于目前火电机组向大容量、高参数发展，控制系统功能和范围进一步扩大，热控设备设计、制造、安装、调试、检修维护等方面存在差距，导致新建火电机组热控系统可靠性不能满足机组安全、可靠、长周期运行的目的。
为此，在中国电力投资集团公司的策划和组织下，我们共同开展了《新建火电机组热控系统可靠性管理导则》的编写工作。
通过本《导则》的发布与实施，补充和完善企业内部火电建设项目的管理体系标准，提高热控专业人员的管理水平，全面提高新建火电机组投产水平，确保安全、可靠、经济、环保运行。
参加此次《导则》编审的单位共有中电投电力工程有限公司、上海电力股份有限公司、中电投东北分公司、吉林电力股份有限公司、上海电力建设启动调整试验所、明华电力技术工程有限公司、浙江省火电建设公司、西安热工研究院有限公司、浙江省电力试验研究院、上海艾默生过程控制有限公司等10个企业共同参与。
从2011年7月策划开始，到2012年2月讨论定稿，历时8个月。
期间，编写组的各个成员单位按照分工协作、优势互补的原则，分头收集整理了43项行业、企业等标准，并采用问卷和走访相结合的方式对中国电力投资集团下属火电机组及系统外火电机组进行了热控系统可靠性调研。
在《导则》的编写过程当中，各成员单位和工作人员团结协作、互相配合，本着科学严谨、严肃认真的态度，细致编撰，并反复进行讨论和修改，为《导则》的顺利出版付出了辛勤的劳动和艰苦的努力。
本《导则》包括：
总则、术语、设计、设备、施工、调试、生产准备及考核期管理、可靠性评价、附录及引用标准名录共10部分内容，基本涵盖了火电建设期间影响热控系统可靠性的相关环节。
但是由于时间仓促和水平有限，本《导则》肯定还存在着许多错误和不足之处，敬请各位读者予以批评和指正。
《新建火电机组热控系统可靠性管理导则》编委会
2012年2月
目录
1总则 1
2术语 2
3热控系统设计管理 5
4热控系统设备管理 13
5热控系统施工管理 20
6热控系统调试管理 24
7热控系统生产准备及考核期管理 32
8热控系统可靠性评价 36
附录A集团公司各级责任主体职责分工 39
附录B火电机组热控系统可靠性问题汇编 41
附录C空冷系统主要程控保护说明 48
附录D热控系统设备环境及防护 59
附录EDCS控制器任务分配原则 63
附录F提高热工保护可靠性的逻辑设计建议 65
附录GDCS验收可靠性测试要点 68
附录H典型火电厂热工定值 72
附录J逻辑功能校验单/卡 79
附录K热控系统可靠性评价申请表 85
引用标准名录 86
87
1总则
1.0.1为提高集团公司新建火电机组热控系统的可靠性水平，防止热控保护系统误动、消除热控保护系统拒动，提高机组自动控制品质，实现投产机组的长周期、安全、稳定运行，制定本导则。
1.0.2本导则适用于中国电力投资集团公司（以下简称集团公司）全资或控股的新建、扩建或改建工程的300MW及以上容量的燃煤火力发电机组。
其它容量、形式和燃气蒸汽联合循环机组可参照本导则执行。
1.0.3本导则重点控制影响可靠性的重要、关键因素和薄弱环节，从管理和技术两方面提出解决方案，对热控系统的设计、设备采购、制造、施工、调试及考核期等阶段的工作进行全面指导。
1.0.4提倡为提高热控系统可靠性，在设计、设备、施工、调试及生产运行中推广采用经评价后的“四新”（新技术、新工艺、新设备、新材料）。
1.0.4为贯彻落实本导则，工程建设期间，热控技术监督工作应纳入二级单位技术监督管理体系内，接受二级单位统一的技术监督管理，成立技术监督领导小组和工作小组，同时应聘请第三方服务机构，全程做好基建期技术监督工作。
建设单位应成立热控专业技术组，研究专业技术问题，提出解决方案并实施。
1.0.6在工程施工前，设计单位应提交完整的正式施工图纸，监理单位应组织施工单位进行图纸会审，项目主要设计人或设计工代应参加会审。
施工图纸经过会审后才能用于施工。
1.0.7建设单位应充分总结热控系统可靠性方面的成功经验，并上报集团公司，集团公司将通过建立典型案例库，组织培训、交流和研讨等多种形式和途径，实现经验反馈，指导工程建设。
1.0.8热控系统的设计、设备、施工、调试及考核期各阶段的技术要求及质量验收，除参照本导则外，还应符合国家现行法律、法规和强制性标准或行业颁发的法规、标准和规程，以及该工程的批准文件、设计图纸、有效合同等的规定。
1.0.9火电工程基建及考核期间，集团公司各级责任主体在提高新机组热控系统可靠性工作中的职责分工见附录A。
1.0.10本导则对中国电力投资集团下属39台机组进行了热控系统可靠性问题的调研、整理、分析、汇总，火电机组热控系统可靠性问题汇编见附录B。
2术语
2.1一般术语
2.1.1建设单位
指工程项目的投资主体、工程项目管理的主体。
本导则中，建设单位是指项目公司和工程建设管理公司。
2.1.2项目公司
指依照国家相关法律的规定，在中国境内成立的从事电力开发的有限责任公司（包括国有独资公司、中外合资经营公司、股份有限公司）
2.1.3工程建设管理公司
指从事工程项目管理的企业，受项目公司委托，按照合同约定，代表项目公司对工程项目的组织实施提供全过程或若干阶段的管理和服务。
2.1.4生产单位
指负责完成各项生产管理的准备，试运全过程的运行操作、巡回检查、事故处理以及代保管和移交生产后全面负责机组安全运行、维护管理的单位或部门。
2.1.5检修单位
指机组移交后负责对电厂设备或系统进行例行检查，或进行故障和缺陷处理，以达到在一定时间内保持设备或系统的功能，根据计划完成检查和修理工作的责任单位或部门。
2.1.6工程服务平台
指根据集团公司管控一体化建设要求，依托工程公司建立的责权明确、运行高效的服务平台。
该平台以工程建设专业化管理为方向，具备统一基础标准、提供技术支持、实施工程管理三大功能，提供设计、咨询、建设、监理四项业务服务。
2.1.7可靠性
产品、系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力称为可靠性。
可靠性包含耐久性、可维修性、设计可靠性三大要素。
2.2英语简称
2.2.1DCS：
DistributedControlSystem（分散控制系统）
采用计算机、通信和屏幕显示技术，实现对生产过程的数据采集、控制和保护等功能，利用通信技术实现数据共享的多计算机监控系统，其主要特点是功能分散，操作显示集中，数据共享。
根据具体情况也可以是硬件布置上的分散。
2.2.2NCS：
NetworkControlSystem（网络监控系统）
是为了提高发电厂在电网中的安全、稳定和经济运行水平而配置的，集测量、控制、通讯和管理等功能为一体的电气自动化监控系统。
2.2.3UPS：
UninterruptedPowerSupply（不间断电源）
由逆变器、蓄电池等组成的一种电源设备。
这种电源能够在交流电源中断或电压低于预定值时自动取代交流输入电源向用电设备供电。
2.2.4DAS：
DataAcquisitionSystem（数据采集系统）
采用数字计算机系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测，对检测结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行计算和分析，并提出运行指导的监视系统。
2.2.5FSSS：
FurnaceSafeguardSupervisorySystem（炉膛安全监控系统）
对锅炉（包括常压循环流化床）点火、燃烧器、油枪或气枪或床枪进行程序自动控制，防止锅炉（包括常压循环流化床）炉膛由于燃烧熄火、过压等原因引起炉膛外爆或内爆而采取的监视和控制措施的控制系统。
它包括燃料安全系统和燃烧器控制系统。
对煤粉（或燃油、燃气）锅炉，有时也称为燃烧器管理系统BurnerManagementSystem（BMS）。
2.2.6SCS：
SequenceControlSystem（顺序控制系统）
对机组的主机或某一工艺系统或主要辅机按一定规律（输入信号条件顺序、动作顺序或时间顺序）进行控制的控制系统。
又称两位式控制系统或开关量控制系统。
2.2.7MCS：
ModulationControlSystem（模拟量控制系统）
实现锅炉（包括常压循环流化床、余热锅炉）、汽轮机或燃气轮发电机组及辅助系统参数自动控制的总称。
在这种系统中，常包含参数自动控制及偏差报警功能，对前者，其输出量为输入量的连续函数。
2.2.8MFT：
MasterFuelTrip（总燃料跳闸）
由人工操作或保护信号自动动作，快速切除进入锅炉（包括常压循环流化床）的所有燃料（包括到炉膛、点火器、风道燃烧器等的燃料）而采取的控制措施。
2.2.9DEH：
DigitalElectro-hydraulicControlSystem（数字电液控制系统）
由电气原理组成的敏感元件、数字电路（计算机），由电气/液压原理组成的放大元件和液压原理组成的伺服机构所组成的汽轮机控制系统。
简称数字电调。
2.2.10ETS：
EmergencyTripSystem（汽轮机紧急跳闸系统）
在汽轮机运行过程中出现异常时，能采取必要措施进行处理，并在异常情况继续发展到可能危及设备及人身安全时，能采取断然措施停止汽轮机运行的自动控制系统。
2.2.11TSI：
TurbineSupervisoryInstrumentsSystem（汽轮机监视仪表系统）
连续测量汽轮机的转速、振动、膨胀、位移等机械参数，并将测量结果送入控制系统、保护系统等用作控制变量及运行人员监视的自动化系统。
2.2.12CCS：
CoordinatedControlSystem（协调控制系统）
将锅炉（包括常压循环流化床）-汽轮发电机组、或燃气轮发电机组-余热锅炉-蒸汽轮发电机组、或反应堆-汽轮发电机组作为一个整体进行控制，通过控制回路协调锅炉（包括常压循环流化床）与汽轮机组、或燃气轮机与余热锅炉和汽轮机组、或反应堆与汽轮机组、或在自动状态的工作，给锅炉（包括常压循环流化床、余热锅炉）、反应堆、汽轮机、燃气轮机的自动控制系统发出指令，以适应负荷变化的需要，尽最大可能发挥机组调频、调峰的能力。
2.2.13AGC：
AutomaticGenerationControl（自动发电控制）
根据电网调度中心负荷指令控制机组发电功率达到规定要求的控制。
2.2.14RB：
RunBack（快速减负荷）
针对机组主要辅机故障采取的保护措施，即当机组部分主要辅机（如其中一台给水泵、送风机、引风机）发生故障时，根据辅机故障情况快速降低机组负荷以适应辅机出力的保护措施。
3热控系统设计管理
3.1初步设计管理
3.1.1初步设计应符合DL/T5427《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》的规定和《火电工程初步设计管理导则》［中电投工程（2011）302号通知］的要求。
3.1.2设计单位应根据可行性研究报告、可行性研究报告审查纪要、本项目的特点等因素提出初步设计原则，项目公司应组织对初步设计原则进行审查，提出审查意见经二级单位审核后报集团公司批准。
3.1.3控制系统初步设计应考虑工程项目自身的特点以及不同地域、环境等条件的特殊要求。
高海拔地区，控制系统的低压配电装置应选择适用高海拔的产品，应保持足够的绝缘间距，驱动执行机构的出力应加大；寒冷地区，应根据环境温度考虑热控设备的防冻措施。
3.1.4分散布置的电子设备间应交通方便，远离粉尘，并应有防尘措施。
3.1.5取消脱硫旁路烟道的机组，为保证机组安全运行，脱硫烟风系统及吸收塔的控制应纳入机组DCS；浆液制备、石膏脱水、脱硫废水处理等公用系统的控制应纳入DCS公用网；应设置脱硫就地电子设备间。
3.1.6脱硝系统反应区的控制应纳入机组DCS；脱硝卸氨、储氨系统的控制应纳入全厂辅助车间集中控制网。
3.1.7循环水系统采用单元制时，循环水泵的控制应纳入单元机组DCS控制网络，不宜纳入公用DCS网络；当循环水系统采用扩大单元制时，循环水泵的控制可纳入公用DCS网络。
3.1.8辅助车间系统宜设计成集中控制，全厂辅助车间控制点不宜超过水、煤、灰三个；当采用全厂辅助车间控制网时，水、煤、灰等车间应有就地监视控制终端，以满足系统就地操作及事故处理的需要。
3.1.9全厂控制系统宜一体化，包括DCS、DEH，以及化学、除灰、除渣等辅助系统的控制系统。
辅助系统的控制如采用可编程控制器（PLC），应统一PLC品牌，取消或减少随设备配套供应的小型控制系统。
3.1.10在初步设计报告中，应对特殊系统及设备的应用进行说明。
如是否采用一氧化碳检测、飞灰含碳监视设备，全厂闭路电视系统及安防系统的设置原则及方式等。
3.1.11ECS宜纳入全厂DCS系统监控，电气6KV快切等功能仍采用专用装置实现。
3.1.12初步设计报告应提出对以往工程经验的反馈及采取的应对措施。
3.1.13“四新”应用的管理要求
3.1.13.1为保证“四新”技术应用的正确性和可靠性，在工程应用前应有专题报告，论述“四新”应用的必要性、优缺点、存在问题、影响概算情况及调研情况等。
3.1.13.2有关“四新”的专题报告应由设计单位提出，在设计审查时一并进行。
二级单位应组织对其进行技术论证，并提出处理意见报集团公司批准，必要时可以委托由工程服务平台进行可靠性评价。
如果“四新”在实施过程中与设计审查时确定的原则出现差异，应经二级单位再次组织审查，提出处理意见并报集团公司批准，禁止未经批准而通过设计变更的形式采用“四新”的行为。
3.1.13.3应用现场总线技术，在初步设计时设计单位应有专题报告进行论述，说明应用范围及设计原则、采用的现场总线协议、配套的热控设备选型范围、施工质量要求及注意事项、防止误码的措施等内容并对其可靠性进行评价。
重要的保护联锁信号应采用硬接线方式连接。
3.1.14随主设备供货热控设备的管理要求
3.1.14.1锅炉、汽机、发电机等主设备的热控设备应随主设备成套提供，控制在DCS中实现。
汽轮机DEH及ETS由汽轮机厂成套提供，DEH硬件选型应与全厂DCS品牌一致；ETS可采用PLC或DCS实现，如ETS硬件选用DCS产品，应采用独立的一对冗余控制器实现，且控制器的控制周期满足汽轮机的保护要求。
3.1.14.2制氢站、汽水化验站、化学加药、凝结水精处理、空压站本体的控制及检测设备应随主设备成套提供，监视及操作在全厂辅助车间或全厂水控制网中实现。
3.2施工图设计管理
3.2.1施工图设计应符合GB50660《大中型火力发电厂设计规范》、GB50049《小型火力发电厂设计规范》、DL/T5175《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》及其它有关热控系统设计规定。
3.2.2设计单位在施工图设计开始前，应首先对初步设计遗留问题提出解决意见；项目公司应对设计单位的处理意见进行批复，对于影响重大的遗留问题或设计原则的处理意见，经二级单位审核后报集团公司批准。
3.2.3主控制室可采用两机一控或多机一控；工程师站应靠近主控制室布置，每台机组工程师站应分开布置；当控制机柜采用分散布置方式时，每个电子设备间应有临时工程师站；当采用集中电子设备间时，每台机组的控制机柜应进行隔离布置。
3.2.4辅助车间系统与主系统的控制水平应一致，热控专业设计人员应对全厂控制系统的设计进行技术归口管理，防止因专业分工不同而造成全厂控制水平出现差异。
3.2.5设计出图深度管理要求
3.2.5.1设计图纸的深度应符合国家、行业及集团公司的有关规定。
3.2.5.2设计单位应提供调节框图和逻辑框图。
3.2.5.3调节框图应采用SAMA标准，应能反映该控制对象的控制策略，如信号处理方式、输入信号选择、调节手段、设定值的设定方式、反馈信号处理及信号跟踪等内容。
组态单位根据设计单位的调节框图进行DCS的控制组态。
3.2.5.4逻辑框图应能通过与、或、非等形式反映出被控系统或设备的控制逻辑关系，同时反映出信号处理、延迟、条件判断等控制策略；组态单位根据设计单位提供的逻辑框图进行控制和保护系统的逻辑图编程。
除常规逻辑图外，对于空冷机组应有如下逻辑图：
风机顺流控制、风机逆流控制、冬季自动升级控制、夏季自动升/降级控制及防冻保护等。
空冷系统逻辑图及说明见附录C。
3.2.6工程招标技术规范书管理要求
3.2.6.1在设计招标技术规范书中应明确控制系统设计范围、设计界限、出图深度等相关技术要求，明确设计单位应提供调节框图和逻辑框图。
3.2.6.2在主设备招标技术规范书中应明确成套提供热控设备的范围及技术要求，其提供的热控设备应与全厂应用的热控设备品牌一致；应明确制造厂需要提供的设计资料，对于成套提供工艺系统的制造厂，还应提供控制逻辑要求。
3.2.6.3在DCS设备招标技术规范书中应明确下列要求：
1）控制器技术指标、性能、CPU负荷率及通讯负荷率等控制器配置的要求。
2）系统的最低分散程度。
每个控制器的控制内容不因控制器控制能力提高而降低分散度。
3）DCS应提供GPS对时系统及GPS输出信号的数量，该数量应满足全厂（包括电气）对时的需要。
3.2.6.4应明确制造厂成套提供的软件必须为正版软件。
3.2.6.5应明确设备使用环境。
如在寒冷地区，应明确为室外仪表管等提供伴热装置。
3.2.6.6对于由给煤机、空压机等制造厂成套提供的就地控制装置，招标技术规范书应明确要求其能够分别接受来自DCS的“启动”和“停止”信号。
3.2.7DCS设计管理要求
3.2.7.1DCS组态应满足《火电厂热控系统可靠性配置与事故预控》［热工技（2010）7号］的有关要求。
3.2.7.2控制器的配置数量应满足系统分散度的要求。
1）引风机、送风机、一次风机、给水泵、凝结水泵及循环水泵等主要辅机设备，其相同设备不能在同一对控制器中进行控制。
2）电气一段母线和二段母线、保安电源和直流电源的控制不能在一对控制器中实现。
3）对于同一信号，当不同的控制器需要时，应分别设置一次元件。
如只能设置一个一次元件，应优先接入保护系统的控制柜，然后通过通信送入调节、控制、监视系统控制柜，信号接入顺序应该按照联锁保护、模拟量控制、顺序控制、指示信号的先后接入。
4）循环水泵等带有远程I/O或远程控制站的设备，其同类设备的控制输出不应安排在一个输出模件上。
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