国际上过程工业领域的安全问题引起了高度关注，以国际电工委员会（IEC）为首的国际标准化组织对此快速做出了反应，分别于1998年和2003年发布了国际标准《电气/电子/可编程安全相关系统的功能安全》（IEC61508）和《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》（IEC61511），与此同时，安全仪表系统技术和产品也飞速得到应用和发展。

我国火电厂随着以DCS为中心的先进设备的应用，以及控制和保护技术的完善，大型火电机组的安全状况有了很大的改善。但是，应当看到，近年来，汽机超速、炉膛（烟道）爆炸、汽包满缺水导致锅炉爆管和汽机带水、大轴弯曲，甚至造成人身伤害的重大事故仍时有发生，热工自动化系统造成的机组、甚至全厂非计划停运的事故也频频发生。因此，我们仍应对火电厂的安全问题给予高度关注。

目前，我国火电厂热工自动化安全技术虽有了长足的进步，也积累了较丰富的实践经验，但是，要使这些技术成为共识、形成规范需要我们从安全指导思想层面对它进行讨论，统一认识。因此，本文重点不探讨具体的安全技术问题，而着重于探讨热工自动化安全技术配置的指导思想问题。

一、热工保护设计指导思想

如何处理“保人身、保电网、保设备”和“保发电”的关系，以及如何对待事故处理中依靠人还是依靠热工保护，决定了火电厂热工保护设计的指导思想，而不同的指导思想又决定了各个历史阶段的具体热工保护系统的配置。纵观历史，我国火电厂热工保护发展经历了不同指导思想的三个发展阶段：

1）热工保护的低级阶段

上世纪八十年代，我国火电厂热工保护处于发展的低级阶段，它的特征是：以报警为主，跳闸保护项目很少；事故处理时强调人的作用，依靠运行人员处理；处理事故的原则是尽量不跳机、保发电。这在当时热工自动化技术落后、可靠性低，机组容量小、参数变化慢，以及电网容量小、比较脆弱的情况下，这种指导思想是完全正确的。

2）热工保护适应大机组的发展阶段

上世纪九十年代，我国电力行业逐步进入大电网、大机组的时期，热工自动化技术飞跃发展，这种背景下，产生了一种全新的热工保护设计理念，主要体现在以下两个方面：

①坚持“保人身、保电网、保设备”第一的安全指导思想，在大电网条件下，决不可将不跳机、保发电等同于保电网。

②发挥人的能动性主要体现在精心设计和选型、精心调试上，而在事故处理的紧急情况下，则应首先依靠热工保护，运行人员则发挥辅助作用。

根据新的保护指导思想，大机组热工跳闸保护项目相当完善；事故处理时主要依靠保护；保护设计原则是保人身、保设备的安全第一，“宁愿误动，不应拒动”。在新旧两种保护理念更替中，引起了激烈的争论，有些问题至今仍争论不断，其中最典型的问题表现在要不要坚持设置“停炉停机”保护问题的争论。目前有一部分电厂没有按照设计规程执行，停炉不停机，理由是：停炉后不停机，运行人员可通过手动操作把负荷降下来，利用锅炉蓄热，汽轮机带低负荷运行，一旦检查没有什么大故障，便立即点炉启动，省去汽机启动并网过程。首先，这种做法潜伏着重大人身伤害和设备损坏事故的危险。实践告诉我们，锅炉MFT和汽机快速降负荷需要运行人员监视大量信息，并执行一系列操作，稍有不慎，可能因操作不当而扩大事故。汽机降低负荷不及时，汽压急剧下降有可能导致蒸汽带水、管道和汽轮机水冲击；此外，这种降负荷过程以及突降到低负荷下运行将造成汽包和汽机极大的热应力和胀差。实践证明，这类事故并不少见；至于带厂用电的好处，对于大电网和多机组电厂来说，作用并不明显；而对于孤网运行，且由于系统解列导致锅炉MFT停运情况，带厂用电是有重要意义的。但是，目前传统的DEH和AVR系统无法满足这方面要求，对于这类特殊电厂需要做专门设计。

谈到恢复快和电网考核，这属于经济方面的考虑了。大型单元机组解列与否对恢复时间的差别并不是很大，此外，这种考核方法也值得商讨，不正确的考核会产生错误的导向。对于电网来说，如果机组带不上负荷，并网与否差别不大（仅差带无功），电厂多台机组，恢复略慢所差负荷完全可有其它机组补上。为了经济上这点区区小利而冒如此大的风险，而将如此大的责任压到运行人员身上，显然是不妥的。

3）热工保护向进一步完善化的发展阶段

我国大机组热工保护理念及其配置从引进到现在的十多年来，人身伤害和设备损坏等重大事故大幅减少，但是，保护误动造成非计划停运的事故与初期相比虽有所减少，但仍然高达平均每台机组2-4年发生一次，由此带来的经济损失仍然不可忽视，因此，客观上要求热工保护进一步完善化，即在坚持“保人身、保电网、保设备”的前提下尽可能减少误动，以获取机组最好的发电经济效益。《火力发电厂热工自动化安全技术指南》（文献1）中规定的一些保护逻辑修改正是反映了这一发展阶段的部分成果，例如：

①四角喷燃锅炉的中速磨煤机跳闸条件应改为：A（B/C/D/E）层相邻两角或三角火焰丧失，且相邻层火焰和该层点火能源都丧失。

②对于汽机振动保护常误动、可靠性差以致该保护不能投入的机组，允许汽机振动大跳机的逻辑修改为：一个轴承振动达到事故值，且相邻轴承任一振动达到报警值，经一定延时后应立即停机。逻辑修改后，当任一轴承振动达到事故值时，应有明显的声光报警，此时，运行人员应及时进行判别，除非明确断定是振动信号误发，否则运行人员应及时手动停机。

二、分散控制系统及其后备监控设备配置指导思想

目前DCS不仅覆盖了热工自动化方面所有功能，还包括了电气监控功能，后备监控设备也几乎全部取消。这在提高仪表与控制（I&C）水平的同时也使DCS对火电厂安全性的影响日益增大，DCS故障导致机组安全隐患、机组非计划停运，甚至全厂（或两台机组）停电事故的机率明显增加，为了进一步提高火电机组运行的安全性，需要我们进一步发展DCS的安全技术。

DCS安全技术包括两个方面：

1）提高DCS可靠性，从源头上减少DCS故障发生率，例如，提高DCS电磁兼容性，开发安全控制器等。

2）合理配置DCS及其后备监控设备，减少DCS故障的影响程度。这是本章要重点讨论的课题。

根据当DCS故障时最大限度减小对机组安全运行的影响这一指导思想，《火力发电厂热工自动化安全技术指南》中提出一系列新的DCS配置要求，例如：

1）对于循环水泵、空冷机组的冷却水泵以及仪用空压机等重要公用系统（或扩大单元系统），应按单元或分组纳入单元机组DCS中，以免因公用DCS故障而导致全厂或两台机组同时停止运行。

2）控制器宜按工艺系统功能区配置。重要的多台冗余或组合的辅机（辅助设备）应按下列原则配置，以确保一对控制器故障不会造成机组被迫停止运行：

①送风机、引风机、一次风机、凝结水泵和循环水泵等两台冗余的重要辅机，以及A、B段厂用电应分别配置在不同的控制器中，但允许送风机和引风机等纵向组合在一个控制器中。

②给水泵、磨煤机和油燃烧器等多台冗余或组合的重要设备应适当分组配置到几个控制器中。

3）为了减少一对控制器故障对模拟量控制系统失灵造成的影响，重要模拟量控制回路应适当分散配置，影响同一重要参数的控制回路应尽量配置在不同控制器中，例如，主汽一级和二级减温控制系统、再热汽摆动火嘴和喷水控制系统、送风和引风控制系统等不宜配置在同一对控制器中。

4）控制器（包括汽包水位）的配置必须严格遵循重要保护和控制分开配置的独立性原则。

5）DEH控制器应按失电或故障时自动停止机组运行的故障安全原则配置。FSS和ETS控制器在其继电器执行回路已按故障安全原则配置时，其跳闸输出可按带电动作原则配置。

6）除DEH控制器外，当任何一对控制器故障时，为确保短时恢复期间机组在稳定负荷能安全运行，除应按照要求配置硬接线后备监控设备外，至少对下列重要安全参数，应在二对控制器中同时予以配置：

①汽包水位（超临界压力机组除外）

②主蒸汽压力

③主蒸汽温度