安全生产论文：百万千瓦超超临界机组功能安全系统应用研究

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1、安全生产论文：百万千瓦超超临界机组功能安全系统应用研究摘要：随着功能安全系统国家标准GB/T20438–2006的发布及实施，天津北疆电厂首次将功能安全系统应用于百万千瓦级超超临界发电机组锅炉保护系统，大大地提高了单元机组保护系统的可靠性，同时为功能安全系统在国内大型火电机组上的应用做了非常有益的尝试，也是天津北疆电厂循环经济示范项目的一大亮点。关键词：功能安全火电厂锅炉保护系统1概述天津北疆电厂工程是我国黄河以北第一台百万千瓦等级超超临界发电机组，也是我国践行科学发展观和节能减排要求的循环经济示范项目。该项目规划建设4×1000MW燃煤发电超超

2、临界机组和40万吨/日海水淡化装置，一期工程建设2×1000MW机组和20万吨/日海水淡化装置，总投资123亿元，由国投电力有限公司控股的天津国投津能发电有限公司负责开发运营。2009年，该项目1、2号机组相继投入商业运行，标志着我们国家循环经济战略和节能减排战略取得了重大进展。该项目采用“发电—海水淡化—浓海水制盐—土地节约整理—废物资源化再利用”循环经济模式，共有发电工程、海水淡化、浓海水制盐、土地节约整理和废弃物综合利用等五个子项目。主要技术都采用了当今国际先进技术，部分填补了国内空白，其中发电工程采用目前国际最先进的“高参数、大容量、高效

3、率、低排放”百万级超超临界发电机组，其控制系统采用了Emerson公司最先进的Ovation分散控制系统。同时，该项目也是首次将功能安全系统应用于百万级超超临界发电机组锅炉保护系统的项目。2功能安全系统2000年2月，国际电工委员会（IEC）发布了功能安全基础标准IEC61508，该标准解决了困扰业内多年的对复杂安全系统功能安全保障的理论与实践问题，在工业界引起强烈反响。许多专家认为：IEC61508实现了安全技术和管理理论的一大突破,其首次提出的安全完整性等级(SIL)概念今后将成为各相关领域内合同的必备条款。在欧洲首先采用该标准后，2003年

4、底，美国开始采用并同欧洲一样将其列为安全行业强制性实施标准。2007年1月1日，IEC61508对应的中国国家标准GB/T20438–2006，发布并开始实施。在IEC61508发布后，国际上又针对各应用领域特定的应用范围，以及所存在的潜在风险和危险，推出了适用于不同行业的功能安全标准。其中针对流程工业的功能安全标准是IEC61511，其相应的国家标准GB-T21109《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》也已经发布并实施。目前功能安全系统的标志性指标“安全完整性等级（SIL）”，已经逐步成为国内外火力发电领域很多工程合同的必备条款。功能安全系统

5、是以系统功能的可靠执行来保证安全，它防止的是安全相关系统或设备的功能失效所导致的风险。例如，在火力发电厂中，锅炉炉膛安全监控系统（FSS）的功能是当锅炉发生危险情况（如炉膛压力过高）时，紧急动作，使锅炉安全地停下来。功能安全研究的对象是与人身和财产的安全密切相关的系统，包括安全控制系统和安全保护系统两大类，国际上统称为安全相关系统。安全相关系统是指执行必要的安全功能，以使被保护对象处于安全状态的系统。当危险事件发生时，安全相关系统将采取适当的动作和措施，防止被保护对象进入危险状态，避免危及人身安全，保护设备和财产不受损失。总体来说，功能安全系统的

6、应用是为了减少危险事件发生的概率，或降低危险事件造成的损坏，最终实现要求的安全目标。在功能安全标准IEC61508/GB/T20438中，提出了安全完整性等级（SIL—safeintegratedlevel）的概念，用四级SIL表示安全相关系统实现风险降低的能力。SIL1表示可以将风险降低一级，相当于可以将一年发生一次的故障降低为十年发生一次。SIL3则表示可以将风险降低三级。SIL级别越高，技术系统越复杂，表示的安全级别越高。3国内火电厂中控制和保护系统应用的现状我国火电厂所用的分散控制系统（DCS），最初由美国引进，系统中并没有专门用于安全保

7、护功能的子系统或专用控制器，提高可靠性的办法通常是采用硬件的冗余配置。从控制器的冗余，到电源模件、通信总线的冗余，以及I/O模件的冗余。进入20世纪90年代以后，越来越多的火电厂中，DCS的应用范围进一步扩大，DCS被赋予了更多的功能，同时业主也希望实现更大范围的一体化，不仅将汽轮机电液控制系统（DEH和MEH）、汽轮机危急保护系统（ETS）、发电机-变压器组、厂用电源系统等纳入DCS，近几年中，更是将旁路系统、空冷系统、脱硫系统的监控全部纳入DCS。在DCS中，单元机组的控制和保护功能均由相同的控制通用器来完成。在这种状况下，1994年修订《火

8、力发电厂设计技术规程》时，只是提出机、炉保护系统纳入分散控制系统时，应单独冗余设置逻辑控制器，并未对采用的硬、软件作出专门规定。近几年，