上過程工業(yè)領(lǐng)域的安全問題引起了高度關(guān)注，以電工委員會(huì)（IEC）為首的標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)此快速做出了反應(yīng)，分別于1998年和2003年發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)《電氣/電子/可編程安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全》（IEC61508）和《過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全》（IEC61511），與此同時(shí)，安全儀表系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品也飛速得到應(yīng)用和發(fā)展。
　　
　　我國火電廠隨著以DCS為中心的*設(shè)備的應(yīng)用，以及控制和保護(hù)技術(shù)的完善，大型火電機(jī)組的安全狀況有了很大的改善。但是，應(yīng)當(dāng)看到，近年來，汽機(jī)超速、爐膛（煙道）爆炸、汽包滿缺水導(dǎo)致鍋爐爆管和汽機(jī)帶水、大軸彎曲，甚至造成人身傷害的重大事故仍時(shí)有發(fā)生，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)造成的機(jī)組、甚至全廠非計(jì)劃停運(yùn)的事故也頻頻發(fā)生。因此，我們?nèi)詰?yīng)對(duì)火電廠的安全問題給予高度關(guān)注。
　　
　　目前，我國火電廠熱工自動(dòng)化安全技術(shù)雖有了長足的進(jìn)步，也積累了較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是，要使這些技術(shù)成為共識(shí)、形成規(guī)范需要我們從安全指導(dǎo)思想層面對(duì)它進(jìn)行討論，統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。因此，本文重點(diǎn)不探討具體的安全技術(shù)問題，而著重于探討熱工自動(dòng)化安全技術(shù)配置的指導(dǎo)思想問題。
　　
　　一、熱工保護(hù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想
　　
　　如何處理“保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備”和“保發(fā)電”的關(guān)系，以及如何對(duì)待事故處理中依靠人還是依靠熱工保護(hù)，決定了火電廠熱工保護(hù)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，而不同的指導(dǎo)思想又決定了各個(gè)歷史階段的具體熱工保護(hù)系統(tǒng)的配置。縱觀歷史，我國火電廠熱工保護(hù)發(fā)展經(jīng)歷了不同指導(dǎo)思想的三個(gè)發(fā)展階段：
　　
　　1）熱工保護(hù)的低級(jí)階段
　　
　　上世紀(jì)八十年代，我國火電廠熱工保護(hù)處于發(fā)展的低級(jí)階段，它的特征是：以報(bào)警為主，跳閘保護(hù)項(xiàng)目很少；事故處理時(shí)強(qiáng)調(diào)人的作用，依靠運(yùn)行人員處理；處理事故的原則是盡量不跳機(jī)、保發(fā)電。這在當(dāng)時(shí)熱工自動(dòng)化技術(shù)落后、可靠性低，機(jī)組容量小、參數(shù)變化慢，以及電網(wǎng)容量小、比較脆弱的情況下，這種指導(dǎo)思想是*正確的。
　　
　　2）熱工保護(hù)適應(yīng)大機(jī)組的發(fā)展階段
　　
　　上世紀(jì)九十年代，我國電力行業(yè)逐步進(jìn)入大電網(wǎng)、大機(jī)組的時(shí)期，熱工自動(dòng)化技術(shù)飛躍發(fā)展，這種背景下，產(chǎn)生了一種全新的熱工保護(hù)設(shè)計(jì)理念，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
　　
　　①堅(jiān)持“保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備”*的安全指導(dǎo)思想，在大電網(wǎng)條件下，決不可將不跳機(jī)、保發(fā)電等同于保電網(wǎng)。
　　
　　②發(fā)揮人的能動(dòng)性主要體現(xiàn)在精心設(shè)計(jì)和選型、精心調(diào)試上，而在事故處理的緊急情況下，則應(yīng)首先依靠熱工保護(hù)，運(yùn)行人員則發(fā)揮輔助作用。
　　
　　根據(jù)新的保護(hù)指導(dǎo)思想，大機(jī)組熱工跳閘保護(hù)項(xiàng)目相當(dāng)完善；事故處理時(shí)主要依靠保護(hù)；保護(hù)設(shè)計(jì)原則是保人身、保設(shè)備的安全*，“寧愿誤動(dòng)，不應(yīng)拒動(dòng)”。在新舊兩種保護(hù)理念更替中，引起了激烈的爭(zhēng)論，有些問題至今仍爭(zhēng)論不斷，其中zui典型的問題表現(xiàn)在要不要堅(jiān)持設(shè)置“停爐停機(jī)”保護(hù)問題的爭(zhēng)論。目前有一部分電廠沒有按照設(shè)計(jì)規(guī)程執(zhí)行，停爐不停機(jī)，理由是：停爐后不停機(jī)，運(yùn)行人員可通過手動(dòng)操作把負(fù)荷降下來，利用鍋爐蓄熱，汽輪機(jī)帶低負(fù)荷運(yùn)行，一旦檢查沒有什么大故障，便立即點(diǎn)爐啟動(dòng)，省去汽機(jī)啟動(dòng)并網(wǎng)過程。首先，這種做法潛伏著重大人身傷害和設(shè)備損壞事故的危險(xiǎn)。實(shí)踐告訴我們，鍋爐MFT和汽機(jī)快速降負(fù)荷需要運(yùn)行人員監(jiān)視大量信息，并執(zhí)行一系列操作，稍有不慎，可能因操作不當(dāng)而擴(kuò)大事故。汽機(jī)降低負(fù)荷不及時(shí)，汽壓急劇下降有可能導(dǎo)致蒸汽帶水、管道和汽輪機(jī)水沖擊；此外，這種降負(fù)荷過程以及突降到低負(fù)荷下運(yùn)行將造成汽包和汽機(jī)極大的熱應(yīng)力和脹差。實(shí)踐證明，這類事故并不少見；至于帶廠用電的好處，對(duì)于大電網(wǎng)和多機(jī)組電廠來說，作用并不明顯；而對(duì)于孤網(wǎng)運(yùn)行，且由于系統(tǒng)解列導(dǎo)致鍋爐MFT停運(yùn)情況，帶廠用電是有重要意義的。但是，目前傳統(tǒng)的DEH和AVR系統(tǒng)無法滿足這方面要求，對(duì)于這類特殊電廠需要做專門設(shè)計(jì)。
　　
　　談到恢復(fù)快和電網(wǎng)考核，這屬于經(jīng)濟(jì)方面的考慮了。大型單元機(jī)組解列與否對(duì)恢復(fù)時(shí)間的差別并不是很大，此外，這種考核方法也值得商討，不正確的考核會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的導(dǎo)向。對(duì)于電網(wǎng)來說，如果機(jī)組帶不上負(fù)荷，并網(wǎng)與否差別不大（僅差帶無功），電廠多臺(tái)機(jī)組，恢復(fù)略慢所差負(fù)荷*可有其它機(jī)組補(bǔ)上。為了經(jīng)濟(jì)上這點(diǎn)區(qū)區(qū)小利而冒如此大的風(fēng)險(xiǎn)，而將如此大的責(zé)任壓到運(yùn)行人員身上，顯然是不妥的。
　　
　　3）熱工保護(hù)向進(jìn)一步完善化的發(fā)展階段
　　
　　我國大機(jī)組熱工保護(hù)理念及其配置從引進(jìn)到現(xiàn)在的十多年來，人身傷害和設(shè)備損壞等重大事故大幅減少，但是，保護(hù)誤動(dòng)造成非計(jì)劃停運(yùn)的事故與初期相比雖有所減少，但仍然高達(dá)平均每臺(tái)機(jī)組2-4年發(fā)生一次，由此帶來的經(jīng)濟(jì)損失仍然不可忽視，因此，客觀上要求熱工保護(hù)進(jìn)一步完善化，即在堅(jiān)持“保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備”的前提下盡可能減少誤動(dòng)，以獲取機(jī)組的發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益。《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化安全技術(shù)指南》（文獻(xiàn)1）中規(guī)定的一些保護(hù)邏輯修改正是反映了這一發(fā)展階段的部分成果，例如：
　　
　　①四角噴燃鍋爐的中速磨煤機(jī)跳閘條件應(yīng)改為：A（B/C/D/E）層相鄰兩角或三角火焰喪失，且相鄰層火焰和該層點(diǎn)火能源都喪失。
　　
　　②對(duì)于汽機(jī)振動(dòng)保護(hù)常誤動(dòng)、可靠性差以致該保護(hù)不能投入的機(jī)組，允許汽機(jī)振動(dòng)大跳機(jī)的邏輯修改為：一個(gè)軸承振動(dòng)達(dá)到事故值，且相鄰軸承任一振動(dòng)達(dá)到報(bào)警值，經(jīng)一定延時(shí)后應(yīng)立即停機(jī)。邏輯修改后，當(dāng)任一軸承振動(dòng)達(dá)到事故值時(shí)，應(yīng)有明顯的聲光報(bào)警，此時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行判別，除非明確斷定是振動(dòng)信號(hào)誤發(fā)，否則運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)手動(dòng)停機(jī)。
　　
　　二、分散控制系統(tǒng)及其后備監(jiān)控設(shè)備配置指導(dǎo)思想
　　
　　目前DCS不僅覆蓋了熱工自動(dòng)化方面所有功能，還包括了電氣監(jiān)控功能，后備監(jiān)控設(shè)備也幾乎全部取消。這在提高儀表與控制（I&C）水平的同時(shí)也使DCS對(duì)火電廠安全性的影響日益增大，DCS故障導(dǎo)致機(jī)組安全隱患、機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，甚至全廠（或兩臺(tái)機(jī)組）停電事故的機(jī)率明顯增加，為了進(jìn)一步提高火電機(jī)組運(yùn)行的安全性，需要我們進(jìn)一步發(fā)展DCS的安全技術(shù)。
　　
　　DCS安全技術(shù)包括兩個(gè)方面：
　　
　　1）提高DCS可靠性，從源頭上減少DCS故障發(fā)生率，例如，提高DCS電磁兼容性，開發(fā)安全控制器等。
　　
　　2）合理配置DCS及其后備監(jiān)控設(shè)備，減少DCS故障的影響程度。這是本章要重點(diǎn)討論的課題。
　　
　　根據(jù)當(dāng)DCS故障時(shí)zui大限度減小對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的影響這一指導(dǎo)思想，《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化安全技術(shù)指南》中提出一系列新的DCS配置要求，例如：
　　
　　1）對(duì)于循環(huán)水泵、空冷機(jī)組的冷卻水泵以及儀用空壓機(jī)等重要公用系統(tǒng)（或擴(kuò)大單元系統(tǒng)），應(yīng)按單元或分組納入單元機(jī)組DCS中，以免因公用DCS故障而導(dǎo)致全廠或兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)停止運(yùn)行。
　　
　　2）控制器宜按工藝系統(tǒng)功能區(qū)配置。重要的多臺(tái)冗余或組合的輔機(jī)（輔助設(shè)備）應(yīng)按下列原則配置，以確保一對(duì)控制器故障不會(huì)造成機(jī)組被迫停止運(yùn)行：
　　
　　①送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵和循環(huán)水泵等兩臺(tái)冗余的重要輔機(jī)，以及A、B段廠用電應(yīng)分別配置在不同的控制器中，但允許送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)等縱向組合在一個(gè)控制器中。
　　
　　②給水泵、磨煤機(jī)和油燃燒器等多臺(tái)冗余或組合的重要設(shè)備應(yīng)適當(dāng)分組配置到幾個(gè)控制器中。
　　
　　3）為了減少一對(duì)控制器故障對(duì)模擬量控制系統(tǒng)失靈造成的影響，重要模擬量控制回路應(yīng)適當(dāng)分散配置，影響同一重要參數(shù)的控制回路應(yīng)盡量配置在不同控制器中，例如，主汽一級(jí)和二級(jí)減溫控制系統(tǒng)、再熱汽擺動(dòng)火嘴和噴水控制系統(tǒng)、送風(fēng)和引風(fēng)控制系統(tǒng)等不宜配置在同一對(duì)控制器中。
　　
　　4）控制器（包括汽包水位）的配置必須嚴(yán)格遵循重要保護(hù)和控制分開配置的獨(dú)立性原則。
　　
　　5）DEH控制器應(yīng)按失電或故障時(shí)自動(dòng)停止機(jī)組運(yùn)行的故障安全原則配置。FSS和ETS控制器在其繼電器執(zhí)行回路已按故障安全原則配置時(shí)，其跳閘輸出可按帶電動(dòng)作原則配置。
　　
　　6）除DEH控制器外，當(dāng)任何一對(duì)控制器故障時(shí)，為確保短時(shí)恢復(fù)期間機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷能安全運(yùn)行，除應(yīng)按照要求配置硬接線后備監(jiān)控設(shè)備外，至少對(duì)下列重要安全參數(shù)，應(yīng)在二對(duì)控制器中同時(shí)予以配置：
　　
　　①汽包水位（超臨界壓力機(jī)組除外）
　　
　　②主蒸汽壓力
　　
　　③主蒸汽溫度
　　
　　④再熱蒸汽溫度
　　
　　⑤爐膛壓力
　　
　　至于DCS后備監(jiān)控設(shè)備，我們也應(yīng)根據(jù)下述問題對(duì)目前的配置方案重新進(jìn)行思考：
　　
　　1）在DCS局部故障時(shí)能否維持短時(shí)穩(wěn)定負(fù)荷下運(yùn)行？
　　
　　2）DCS在發(fā)生全局性或重大故障而緊急停機(jī)過程中能否確保機(jī)組真正安全？遺憾的是，系統(tǒng)分析和實(shí)踐無法給我們以肯定無誤的回答。
　　
　　當(dāng)DCS發(fā)生全局性或重大故障時(shí)，目前機(jī)組配置的后備操作設(shè)備為我們提供了發(fā)出停機(jī)、停爐，啟動(dòng)交、流潤滑油泵，打開真空破壞門等指令的手段，但是，停機(jī)、停爐是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要進(jìn)行一系列操作，這將全部依賴獨(dú)立于DCS的保護(hù)和聯(lián)鎖回路去自動(dòng)執(zhí)行。任何一個(gè)熟悉運(yùn)行的人都很清楚，其中有相當(dāng)一部分操作如果沒有被正確執(zhí)行將不能保證停機(jī)過程中機(jī)組的安全，例如：發(fā)出停爐指令后一臺(tái)磨煤機(jī)沒有停止運(yùn)行、給水閥門或減溫水閥門沒有關(guān)閉，發(fā)出停機(jī)指令后主汽門或調(diào)速汽門沒有關(guān)閉，抽汽逆止門沒有關(guān)閉，潤滑油泵不能正常供油等這都將嚴(yán)重危及機(jī)組安全。事故調(diào)查也證明，保護(hù)和聯(lián)鎖拒動(dòng)的現(xiàn)象也不是*罕見的。
　　
　　當(dāng)DCS發(fā)生局部故障時(shí)，例如，一對(duì)冗余的給水控制器、汽溫控制器或爐膛負(fù)壓控制器故障，如果我們?nèi)韵刖S持短時(shí)運(yùn)行，那么目前的DCS控制器配置以及后備監(jiān)控設(shè)備配置是否能滿足要求呢？答案也是否定的。
　　
　　根據(jù)上述配置指導(dǎo)思想，作者認(rèn)為目前的后備監(jiān)控儀表和報(bào)警裝置應(yīng)按下列要求修改配置：
　　
　　1）后備監(jiān)視儀表
　　
　　①鍋爐汽包電接點(diǎn)水位表（必須選用經(jīng)實(shí)踐證明安全可靠，全程測(cè)量準(zhǔn)確）
　　
　　②鍋爐爐膛火焰工業(yè)電視
　　
　　③凝汽器真空表
　　
　　④汽機(jī)轉(zhuǎn)速表
　　
　　⑤發(fā)電機(jī)功率表
　　
　　2）后備報(bào)警裝置
　　
　　根據(jù)前面論述，為了確保DCS故障時(shí)維持機(jī)組穩(wěn)定負(fù)荷下短時(shí)運(yùn)行或緊急停機(jī)過程中安全，必須監(jiān)視一些重要安全參數(shù)是否在安全范圍內(nèi)，主要跳閘或聯(lián)鎖保護(hù)是否正確動(dòng)作，但是，由于裝設(shè)過多后備儀表和后備操作設(shè)備問題較多，因此，適當(dāng)增加后備報(bào)警裝置，用較小代價(jià)換取機(jī)組的安全就是的選擇了。因此，我們建議單元機(jī)組必須按下列原則配置足夠數(shù)量的報(bào)警信號(hào)：
　　
　　①主要安全參數(shù)達(dá)到Ⅱ值和Ⅲ值。
　　
　　②主要電源和氣源消失。
　　
　　③機(jī)組跳閘和主要保護(hù)聯(lián)鎖動(dòng)作。
　　
　　三、“開放”思想，引進(jìn)電控安全技術(shù)
　　
　　目前DCS不僅覆蓋機(jī)組熱工自動(dòng)化功能，而且早已將機(jī)組電控也納入其中，甚至不久將出現(xiàn)在一個(gè)電廠內(nèi)用同型DCS實(shí)現(xiàn)電氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能。但是，由于DCS的開發(fā)和應(yīng)用長期來一直以熱工自動(dòng)化專業(yè)為主體，因此，為了推動(dòng)DCS技術(shù)進(jìn)步，開發(fā)和應(yīng)用DCS的熱工自動(dòng)化公司和人員應(yīng)當(dāng)“開放”思想，跳出狹隘的圈子，研究電控的需要，引進(jìn)電控的技術(shù)，特別是安全技術(shù)，使DCS的開發(fā)和應(yīng)用全面吸收二個(gè)專業(yè)發(fā)展的技術(shù)成果，并使DCS充分滿足機(jī)組（或全廠）的，而不是某個(gè)專業(yè)用的自動(dòng)化系統(tǒng)。舉例來說，在電氣專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，為了確保可靠性，規(guī)定繼電保護(hù)裝置EMC試驗(yàn)（包括靜電放電抗擾度、射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌（沖擊）抗擾度以及磁性抗擾度等試驗(yàn)）各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到GB/T17626（IEC61000-4）Ⅳ級(jí)要求，測(cè)控單元應(yīng)達(dá)到Ⅲ級(jí)要求。但是，目前國內(nèi)外DCS對(duì)EMC等級(jí)均無明確要求，僅有個(gè)別DCS通過測(cè)試正式宣布達(dá)到Ⅲ級(jí)有以上。這種現(xiàn)狀很不適應(yīng)DCS應(yīng)用范圍日益擴(kuò)展和安全性提高的要求。因此，我們應(yīng)參考電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)制訂的EMC要求。考慮到目前實(shí)際情況，《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化安全技術(shù)應(yīng)用指南》建議“DCS的EMC等級(jí)應(yīng)達(dá)到GB/T17626Ⅲ級(jí)及以上等級(jí)要求”，其中個(gè)別項(xiàng)目暫時(shí)達(dá)到有困難時(shí)，“zui低也不允許低于Ⅱ級(jí)”，但是應(yīng)盡快改進(jìn)以達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　四、結(jié)束語
　　
　　我國火電廠熱工自動(dòng)化安全技術(shù)飛速發(fā)展，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為了統(tǒng)一認(rèn)識(shí)正確總結(jié)經(jīng)驗(yàn)需要我們有一個(gè)適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的新的安全技術(shù)指導(dǎo)思想。但是，當(dāng)這些安全技術(shù)還沒有成為行業(yè)規(guī)范或適當(dāng)?shù)男姓噶顣r(shí)，一個(gè)設(shè)計(jì)單位或電力企業(yè)往往是不敢應(yīng)用的。例如，汽包水位測(cè)量和保護(hù)技術(shù)近七、八年有了重大突破，并已取得大量成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但由于沒有一個(gè)與之相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重束縛了它的推廣應(yīng)用，使不少電廠仍存在嚴(yán)重隱患；又如，十年前人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到許多參數(shù)使用變送器代替開關(guān)量儀表取得保護(hù)信號(hào)更為可靠，但是，由于規(guī)程至今沒有修改，設(shè)計(jì)依然照舊。可見，加強(qiáng)行業(yè)技術(shù)管理，、不適時(shí)機(jī)的制訂安全技術(shù)規(guī)范和行政指令是何等重要。遺憾的是，我國電力行業(yè)技術(shù)管理相對(duì)比較落后，特別是國家電力公司解體以來，行業(yè)技術(shù)管理明顯削弱，業(yè)內(nèi)人士無不憂心重重。由于這涉及深層次體制問題，也超出了本文范圍，因此，只是提出來作為本文的結(jié)束語。