劉清坡，海廣星，胡小林，李興照，宋國(guó)鋒

（河南第一火電建設(shè)公司調(diào)試所，鄭州市，450000）

0 引言

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器是大型火電機(jī)組重要的系統(tǒng)設(shè)備，它起到改善并強(qiáng)化燃燒、強(qiáng)化爐內(nèi)輻射傳熱、減小爐內(nèi)熱損失、降低排煙溫度、提高鍋爐熱效率、干燥燃料等作用。它的跳閘會(huì)引起風(fēng)機(jī)跳閘、停爐等惡性事故。因此，為保證空預(yù)器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，必須保證空預(yù)器聯(lián)鎖保護(hù)軟硬邏輯組態(tài)的合理、正確。為檢驗(yàn)空預(yù)器聯(lián)鎖保護(hù)軟硬邏輯組態(tài)合理、正確，可以進(jìn)行空預(yù)器就地控制柜內(nèi)雙路電源切換試驗(yàn)。在鞏義電廠空預(yù)器控制柜雙路電源切換試驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)了空預(yù)器跳閘故障，以下對(duì)其進(jìn)行分析、探討。

1 鞏義6號(hào)機(jī)組空預(yù)器系統(tǒng)簡(jiǎn)介

鞏義6號(hào)機(jī)組空預(yù)器為L(zhǎng)AP10320/1950型三分倉(cāng)容克式，2臺(tái)功率相同的主電機(jī)，1運(yùn)1備，分別命名為主、輔電機(jī)，主、輔電機(jī)均設(shè)計(jì)有變頻器。潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)有1臺(tái)傳動(dòng)油泵（潤(rùn)滑油泵）電機(jī)。在空預(yù)器平臺(tái)安裝有電氣控制柜，通過(guò)控制柜實(shí)現(xiàn)對(duì)上述3臺(tái)電機(jī)的啟停、聯(lián)鎖等控制。

控制柜內(nèi)有2個(gè)總電源開關(guān)，控制由保安段送來(lái)的2路電源。此總電源分2路，一路供給電機(jī)的動(dòng)力，另一路供給回路控制，動(dòng)力電源和回路控制電源互不影響，但均受總電源開關(guān)的控制。

2 電源切換試驗(yàn)過(guò)程及問題描述

在空預(yù)器調(diào)試過(guò)程中，有一項(xiàng)試驗(yàn)為就地電氣控制柜內(nèi)2路總電源切換試驗(yàn)。試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證空預(yù)器在任何一路電源突然失去的情況下，空預(yù)器動(dòng)力電源和控制電源通過(guò)軟、硬邏輯切換至另一路，并且主電機(jī)、輔電機(jī)、傳動(dòng)油泵電機(jī)等也通過(guò)相應(yīng)的聯(lián)鎖切換使空預(yù)器繼續(xù)正常運(yùn)行[1-9]。

在本試驗(yàn)中，出現(xiàn)了以下幾種情況。

（1）初始狀態(tài)：主、輔電源均正常，主電機(jī)運(yùn)行，輔電機(jī)停止，傳動(dòng)油泵電機(jī)運(yùn)行；試驗(yàn)過(guò)程：將主電源斷開；試驗(yàn)結(jié)果：主電機(jī)停止（且狀態(tài)變?yōu)辄S色），傳動(dòng)油泵停止（且狀態(tài)變?yōu)辄S色），而輔電機(jī)未聯(lián)鎖啟動(dòng)（且狀態(tài)變?yōu)辄S色），空預(yù)器跳閘。

（2）初始狀態(tài)：主、輔電源均正常，主電機(jī)運(yùn)行，輔電機(jī)停止，傳動(dòng)油泵運(yùn)行；試驗(yàn)過(guò)程：將輔電源斷開；試驗(yàn)結(jié)果：主電機(jī)、輔電機(jī)、傳動(dòng)油泵均保持原狀，未發(fā)生異常。

（3）初始狀態(tài)：主、輔電源均正常，主電機(jī)停止，輔電機(jī)運(yùn)行，傳動(dòng)油泵運(yùn)行；試驗(yàn)過(guò)程：將主電源斷開；試驗(yàn)結(jié)果：傳動(dòng)油泵停止（且狀態(tài)變?yōu)辄S色），輔電機(jī)停止（且狀態(tài)變?yōu)辄S色），主電機(jī)未聯(lián)鎖啟動(dòng)（且狀態(tài)變?yōu)辄S色），空預(yù)器跳閘。

（4）初始狀態(tài)：主、輔電源均正常，主電機(jī)停止，輔電機(jī)運(yùn)行，傳動(dòng)油泵運(yùn)行；試驗(yàn)過(guò)程：將輔電源斷開；試驗(yàn)結(jié)果：輔電機(jī)停止（狀態(tài)變?yōu)辄S色），傳動(dòng)油泵運(yùn)行，主電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)成功（實(shí)現(xiàn)正常聯(lián)鎖）。

（5）初始狀態(tài)：主電源斷開，輔電源正常，主電機(jī)停止，輔電機(jī)運(yùn)行，傳動(dòng)油泵運(yùn)行；試驗(yàn)過(guò)程：將主電源合上；試驗(yàn)結(jié)果：傳動(dòng)油泵停止（狀態(tài)變?yōu)辄S色），輔電機(jī)停止（狀態(tài)變?yōu)辄S色），主電機(jī)未聯(lián)鎖啟動(dòng)（且狀態(tài)變?yōu)辄S色），空預(yù)器跳閘。

（6）初始狀態(tài)：主電源正常，輔電源斷開，主電機(jī)運(yùn)行，輔電機(jī)停止，傳動(dòng)油泵運(yùn)行；試驗(yàn)過(guò)程：將輔電源合上；試驗(yàn)結(jié)果：主電機(jī)、輔電機(jī)、傳動(dòng)油泵均保持原狀，未發(fā)生異常。

在上述切換試驗(yàn)中，只有第（2）、（6）項(xiàng)狀態(tài)未發(fā)生變化，第（4）項(xiàng)實(shí)現(xiàn)正常聯(lián)鎖啟動(dòng)備用，其余第（1）、（3）、（5）項(xiàng)切換不成功。

3 問題分析

針對(duì)上述各項(xiàng)試驗(yàn)，需要根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象，從就地控制柜電氣硬回路（硬邏輯）和分散控制系統(tǒng)（distributed control system，DCS）組態(tài)（軟邏輯）2方面分析。

3.1 硬回路特點(diǎn)

通過(guò)分析電氣原理圖，首先得出硬回路特點(diǎn)，如下：

（1）傳動(dòng)油泵啟動(dòng)反饋信號(hào)分別串入主、輔電機(jī)的啟動(dòng)和停止控制回路中，即傳動(dòng)油泵啟動(dòng)后才能啟動(dòng)主、輔電機(jī)；傳動(dòng)油泵停止后，自動(dòng)閉合主、輔電機(jī)停止控制回路，從而停止主、輔電機(jī)。

（2）主電機(jī)使用主電源，輔電機(jī)使用輔電源，傳動(dòng)油泵電機(jī)的工作和控制電源取自通過(guò)簡(jiǎn)單繼電器回路切換過(guò)的主、輔電源。

（3）傳動(dòng)油泵在主、輔電源切換的過(guò)程中，會(huì)失電2～3 s。在這個(gè)過(guò)程中，傳動(dòng)油泵停止，且不能重新自動(dòng)啟動(dòng)。

主輔電機(jī)分別帶變頻器啟動(dòng)，從啟動(dòng)到已啟動(dòng)信號(hào)來(lái)時(shí)間為10 s。

3.2 ABB控制系統(tǒng)軟邏輯相關(guān)內(nèi)容

軟邏輯采用ABB控制系統(tǒng)，根據(jù)ABB系統(tǒng)設(shè)備操作塊特點(diǎn)，需對(duì)下列內(nèi)容進(jìn)行解釋。

（1）明確軟邏輯涉及到的測(cè)點(diǎn)（就地電氣控制柜與DCS控制邏輯聯(lián)絡(luò)點(diǎn)）。聯(lián)絡(luò)點(diǎn)名稱分別為：主電機(jī)、輔電機(jī)和傳動(dòng)油泵電機(jī)的啟動(dòng)、停止（DCS輸出指令，是DO點(diǎn)）；主電機(jī)、輔電機(jī)和傳動(dòng)油泵電機(jī)的已啟、已停（現(xiàn)場(chǎng)輸入給DCS的反饋，是DI點(diǎn)）；傳動(dòng)控制1號(hào)電源失去、2號(hào)電源失去（分別對(duì)應(yīng)于主、輔電源失去，是DI點(diǎn)）。

（2）對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的黃色狀態(tài)進(jìn)行解釋。ABB控制系統(tǒng)設(shè)備顯示有3種狀態(tài)，正常時(shí)已啟動(dòng)的設(shè)備狀態(tài)為紅色，停止的設(shè)備狀態(tài)為綠色，還有1種故障狀態(tài)為黃色。對(duì)于ABB設(shè)備控制塊而言，當(dāng)設(shè)備狀態(tài)為正常紅色或綠色時(shí)，可接受聯(lián)鎖啟停信號(hào)。當(dāng)設(shè)備為黃色狀態(tài)時(shí)，說(shuō)明當(dāng)前反饋與上一個(gè)指令不一致，存在以下2種情況：

1）當(dāng)前反饋為停止?fàn)顟B(tài)，而上一個(gè)指令顯示為啟動(dòng)指令，如當(dāng)正常運(yùn)行的電機(jī)由于就地停電而停運(yùn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情況；

2）當(dāng)前反饋為運(yùn)行狀態(tài)，而上一個(gè)指令顯示為停止指令，如在就地啟動(dòng)的設(shè)備，遠(yuǎn)方指令顯示為停止，但反饋狀態(tài)為運(yùn)行。

第1種情況，設(shè)備操作塊只接受聯(lián)鎖停止信號(hào)，不接受聯(lián)鎖啟動(dòng)信號(hào)；第2種情況與第1種情況正好相反。

明確ABB系統(tǒng)狀態(tài)變黃時(shí)的操作塊特點(diǎn)，是以下分析完善軟邏輯組態(tài)的基礎(chǔ)。

（3）空預(yù)器跳閘：主、輔電機(jī)全停延時(shí)30 s后發(fā)。

（4）現(xiàn)有DCS軟邏輯如圖1～3所示。本文SAMA圖只列出與電源切換有關(guān)的邏輯，其他不涉及的原有邏輯一律用“1”或“0”代替。

3.3 試驗(yàn)現(xiàn)象的分析及解決方案

3.3.1 第1項(xiàng)試驗(yàn)

現(xiàn)象1：主電源斷開，主電機(jī)失去工作電源，主電機(jī)停止。

原因分析：其狀態(tài)為黃色（見3.2節(jié)對(duì)ABB設(shè)備黃色狀態(tài)進(jìn)行的解釋），說(shuō)明電機(jī)的停止不是靠軟邏輯發(fā)出的停止指令實(shí)現(xiàn)的，而是因工作電源失去引起的。

現(xiàn)象2：傳動(dòng)油泵停止，狀態(tài)變?yōu)辄S色。

原因分析：從硬邏輯分析，控制柜3個(gè)設(shè)備中只有傳動(dòng)油泵有簡(jiǎn)單的電源切換，一路電源失去時(shí)，硬回路通過(guò)繼電器把電源切換至另一路。本試驗(yàn)中傳動(dòng)油泵停止，這說(shuō)明傳動(dòng)油泵此時(shí)電源取自主電源，在向輔電源切換過(guò)程中傳動(dòng)油泵的工作電源失去，電機(jī)停止；并且由于切換時(shí)間長(zhǎng)，不足以維持傳動(dòng)油泵電機(jī)的控制回路自啟動(dòng)而使電機(jī)一直停運(yùn)。

現(xiàn)象3：輔電機(jī)未啟動(dòng)，且狀態(tài)為黃色。

原因分析：原有基本邏輯為只要主電機(jī)停止信號(hào)來(lái)，就要聯(lián)鎖啟動(dòng)輔電機(jī)，而此時(shí)輔電機(jī)未能成功啟動(dòng)，要從軟硬邏輯查找原因。輔電機(jī)狀態(tài)變?yōu)辄S色，說(shuō)明邏輯已經(jīng)通過(guò)聯(lián)鎖啟動(dòng)信號(hào)發(fā)出了啟動(dòng)指令，但由于某些原因輔電機(jī)沒有啟動(dòng)，指令反饋不一致，造成狀態(tài)異常，成為黃色。根據(jù)前面的硬邏輯分析，傳動(dòng)油泵的啟動(dòng)反饋信號(hào)串入主、輔電機(jī)的啟動(dòng)停止硬回路中，且此時(shí)傳動(dòng)油泵由于電源切換過(guò)程而在停止?fàn)顟B(tài)，所以輔電機(jī)雖然接受聯(lián)鎖啟動(dòng)指令而未能啟動(dòng)的原因在于：沒有傳動(dòng)油泵啟動(dòng)的前提。

解決方案：本項(xiàng)試驗(yàn)要達(dá)到的目的是要求輔電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)成功。聯(lián)啟信號(hào)已發(fā)，而未成功是因?yàn)橛不芈窙]有傳動(dòng)油泵正常運(yùn)行這一前提。因此，在主電源失去后，需要DCS先發(fā)出聯(lián)鎖啟動(dòng)傳動(dòng)油泵的信號(hào)，延時(shí)一定時(shí)間后再發(fā)出聯(lián)鎖啟動(dòng)輔電機(jī)的信號(hào)。但現(xiàn)象2提到傳動(dòng)油泵狀態(tài)為黃色（電機(jī)的停止不是靠邏輯發(fā)出的停止指令實(shí)現(xiàn)的，而是就地硬回路原因引起的），根據(jù)前面介紹的ABB系統(tǒng)的特點(diǎn)，這時(shí)候操作塊不接受DCS的聯(lián)鎖啟動(dòng)信號(hào)，即這時(shí)即使有聯(lián)鎖啟動(dòng)信號(hào)來(lái)，操作塊也不能發(fā)出啟動(dòng)指令，傳動(dòng)油泵也就不能啟動(dòng)，所以應(yīng)該先使傳動(dòng)油泵恢復(fù)至正常狀態(tài)，再進(jìn)行啟動(dòng)聯(lián)鎖。具體步驟應(yīng)在主電源失去后，依次發(fā)出停止傳動(dòng)油泵的聯(lián)鎖信號(hào)，延時(shí)再發(fā)出啟動(dòng)傳動(dòng)油泵的聯(lián)鎖信號(hào)，再延時(shí)發(fā)出啟動(dòng)輔電機(jī)的聯(lián)鎖信號(hào)。

需要對(duì)傳動(dòng)油泵和輔電機(jī)的原邏輯進(jìn)行完善，如圖4～5所示。為了不影響其他聯(lián)鎖信號(hào)，聯(lián)鎖信號(hào)要加2 s脈沖。

3.3.2 第2項(xiàng)試驗(yàn)

輔電源斷開無(wú)異常，說(shuō)明此狀態(tài)下，傳動(dòng)油泵電源使用的是主電源。

3.3.3 第3項(xiàng)試驗(yàn)

現(xiàn)象1：主電源斷開后，傳動(dòng)油泵停止，狀態(tài)變?yōu)辄S色。

原因分析：原因同3.3.1試驗(yàn)中的現(xiàn)象2。

現(xiàn)象2：輔電機(jī)停止，狀態(tài)變?yōu)辄S色。

原因分析：主電源失去，輔電源正常會(huì)影響到輔電機(jī)的運(yùn)行，這說(shuō)明輔電機(jī)的停止是由于傳動(dòng)油泵的停止而引起的，在前面硬回路的特點(diǎn)中也分析到了這一點(diǎn)，即當(dāng)傳動(dòng)油泵停止反饋信號(hào)來(lái)時(shí)，主、輔電機(jī)的停電氣控制回路導(dǎo)通，主、輔電機(jī)停止。狀態(tài)變?yōu)辄S色，原因同第1項(xiàng)試驗(yàn)分析。

現(xiàn)象3：主電機(jī)未聯(lián)啟，狀態(tài)變?yōu)辄S色。

原因分析：主電機(jī)本身在停止?fàn)顟B(tài)。其狀態(tài)變?yōu)辄S色的原因?yàn)檐涍壿嬢o電機(jī)停止要聯(lián)鎖啟動(dòng)主電機(jī)，聯(lián)鎖啟動(dòng)信號(hào)、指令已經(jīng)發(fā)出，但這時(shí)候控制回路中傳動(dòng)油泵未運(yùn)行，且主電源被斷開且沒有動(dòng)力電源，所以從硬回路上不能啟動(dòng)。這就造成現(xiàn)指令（啟動(dòng)）與當(dāng)前反饋（停止?fàn)顟B(tài)）不一致，顯示黃色。

解決方案：本項(xiàng)試驗(yàn)的目的是要保證在主電機(jī)未運(yùn)行的情況下，斷開主電源而不影響到輔電機(jī)的運(yùn)行。但斷開主電源會(huì)影響傳動(dòng)油泵和輔電機(jī)的運(yùn)行，這進(jìn)一步說(shuō)明了硬回路中傳動(dòng)油泵的電源在由主向輔切換過(guò)程中失電停止，并且說(shuō)明主、輔電源都存在的情況下，硬回路中傳動(dòng)油泵的控制、工作電源使用的是主電源。

所以，本項(xiàng)試驗(yàn)要把受影響的輔電機(jī)再啟動(dòng)起來(lái)。解決方案要在第1項(xiàng)邏輯完善的基礎(chǔ)上對(duì)傳動(dòng)油泵、輔電機(jī)、主電機(jī)的軟邏輯進(jìn)行再完善。傳動(dòng)油泵現(xiàn)象同試驗(yàn)1，不用再作修改。輔電機(jī)要先解決狀態(tài)變?yōu)辄S色的問題，應(yīng)先發(fā)聯(lián)鎖停信號(hào)，再發(fā)聯(lián)鎖啟動(dòng)信號(hào)，使輔電機(jī)再恢復(fù)至正常狀態(tài)。主電機(jī)也要解決狀態(tài)變?yōu)辄S色的問題，使其恢復(fù)至初始狀態(tài)。另外，要注意延時(shí)時(shí)間上的配合。

完善后的邏輯SAMA圖如圖6～7所示。

3.3.4 第4項(xiàng)試驗(yàn)

本項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證了主、輔電源都存在時(shí)，傳動(dòng)油泵電源取自主電源。由于傳動(dòng)油泵未受影響，所以實(shí)現(xiàn)了正常聯(lián)鎖。但是輔電機(jī)狀態(tài)變?yōu)辄S色，原因同上，需要通過(guò)邏輯恢復(fù)正常狀態(tài)。

完善后的邏輯SAMA圖如圖8所示。

3.3.5 第5項(xiàng)試驗(yàn)

第5、6項(xiàng)試驗(yàn)分析了電源失去后再恢復(fù)時(shí)空預(yù)器的狀態(tài)，在此情況下也要保證空預(yù)器的正常運(yùn)行。

現(xiàn)象1：傳動(dòng)油泵停止。

原因分析：合上主電源傳動(dòng)油泵停止，說(shuō)明傳動(dòng)油泵電源以主電源為主，與前述分析的硬回路特點(diǎn)相符。這時(shí)存在傳動(dòng)油泵電源由輔電源向主電源切換的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中傳動(dòng)油泵的現(xiàn)象和第1項(xiàng)試驗(yàn)分析中的現(xiàn)象2一樣，狀態(tài)變?yōu)辄S色，原因同上。

現(xiàn)象2：輔電機(jī)停止，狀態(tài)變?yōu)辄S色。

原因分析：非邏輯指令停，當(dāng)前反饋停與上一個(gè)指令啟不一致（與前述原因相同）。

現(xiàn)象3：主電機(jī)未聯(lián)鎖啟動(dòng)，狀態(tài)變?yōu)辄S色。

原因分析：狀態(tài)變?yōu)辄S色，說(shuō)明輔電機(jī)停止，聯(lián)鎖啟動(dòng)主電機(jī)的信號(hào)、指令已經(jīng)發(fā)出，但主電機(jī)未能啟動(dòng)是因?yàn)閭鲃?dòng)油泵此時(shí)處于停止?fàn)顟B(tài)，造成主電機(jī)指令反饋不一致。

解決方案：在合上主電源時(shí)，首先要邏輯聯(lián)鎖停傳動(dòng)油泵（解決狀態(tài)變黃問題，此時(shí)軟邏輯設(shè)備操作塊不接受聯(lián)鎖啟動(dòng)信號(hào)，只接受聯(lián)鎖停止信號(hào)），然后延時(shí)等硬回路將傳動(dòng)油泵電源切換至主電源后，再發(fā)聯(lián)鎖啟動(dòng)傳動(dòng)油泵的啟動(dòng)信號(hào)，操作塊發(fā)出啟動(dòng)指令，啟動(dòng)傳動(dòng)油泵。然后，發(fā)聯(lián)鎖信號(hào)啟動(dòng)主電機(jī)（此時(shí)也可再聯(lián)鎖啟動(dòng)輔電機(jī)，這里以主電機(jī)為主），要注意時(shí)間配合，特別是要有足夠延時(shí)時(shí)間（要等傳動(dòng)油泵啟動(dòng)成功后）后發(fā)聯(lián)鎖啟動(dòng)主電機(jī)信號(hào)。同樣，也要發(fā)聯(lián)鎖停止輔電機(jī)信號(hào)，解決輔電機(jī)狀態(tài)變?yōu)辄S色的問題，使其指令與反饋一致。本項(xiàng)主電機(jī)的控制邏輯屬于基本控制邏輯，延時(shí)時(shí)間可在基本控制邏輯中更改，因此此分析結(jié)果只需要繼續(xù)完善傳動(dòng)油泵控制和輔電機(jī)控制的軟邏輯。

完善后的SAMA圖如圖9、10所示。

3.3.6 第6項(xiàng)試驗(yàn)

本項(xiàng)試驗(yàn)無(wú)異常，不需要邏輯完善。

4 最后試驗(yàn)及結(jié)果

經(jīng)過(guò)上面幾步邏輯完善后，又對(duì)空預(yù)器主、輔電源進(jìn)行了各種組合的切換試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果全部成功。完善后的DCS控制邏輯保證了在現(xiàn)有電氣硬回路下任一路電源失去時(shí)，空預(yù)器的主、輔電機(jī)，傳動(dòng)油泵能通過(guò)相應(yīng)的聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)切換運(yùn)行，保證空預(yù)器在只有1路電源的情況下穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)論

空預(yù)器的電氣硬回路有自己的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，但這些設(shè)計(jì)在某些方面和情況下不能滿足其正常工況下的運(yùn)行需要。因此，需要對(duì)DCS軟邏輯控制系統(tǒng)進(jìn)行完善，彌補(bǔ)電氣回路的不足。可以通過(guò)對(duì)可能出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行試驗(yàn)，并從軟、硬邏輯方面分析試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生各種現(xiàn)象的原因，逐步加以完善，最終解決問題。

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