王晶晶

(神華國(guó)華北京熱電分公司,北京 100025)

神華國(guó)華北京熱電分公司裝有兩臺(tái)德國(guó)ABB公司生產(chǎn)的DKEH－1DN31型200MW凝汽抽汽式汽輪機(jī)，為提高供熱可靠性，機(jī)組配置方式為兩爐一機(jī)，四臺(tái)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-410/9.8-YM1型自然循環(huán)汽包爐，兩臺(tái)機(jī)組于1999年底投產(chǎn)。

兩臺(tái)機(jī)組的控制系統(tǒng)均采用ABB公司的PROCONTROL P型分散控制系統(tǒng)。其中鍋爐保護(hù)是由Procontrol P系統(tǒng)中的Procontrol PF來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該保護(hù)系統(tǒng)采用“三取二”邏輯，從每個(gè)信號(hào)的采集、邏輯判斷、到跳閘出口均為“三取二”設(shè)計(jì)配置方式。同時(shí)保護(hù)系統(tǒng)又設(shè)置軟保護(hù)和硬保護(hù)兩種，軟保護(hù)即通過(guò)信號(hào)輸入模件采集就地儀表的測(cè)量信號(hào)，進(jìn)行濾波、AD轉(zhuǎn)換等信號(hào)處理后,由邏輯運(yùn)算模件不斷地按照既定的程序進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算,如果出現(xiàn)異常工況,立即發(fā)出停止命令,驅(qū)動(dòng)設(shè)備停止繼電器去停止設(shè)備運(yùn)行，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的；硬保護(hù)則通過(guò)同樣的信號(hào)處理，一旦出現(xiàn)異常工況,立即發(fā)出保護(hù)指令，通過(guò)跳閘繼電器模件的輸出去驅(qū)動(dòng)跳閘保護(hù)繼電器，使跳閘繼電器的線圈失電，直接切斷設(shè)備的供電，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的保護(hù)。

2 跳閘繼電器控制回路介紹

2.1 跳閘繼電器模件說(shuō)明

每塊跳閘繼電器模件有9個(gè)通道，前8個(gè)通道是控制功能通道，分別與保護(hù)命令輸出驅(qū)動(dòng)模件的z18端子連接，受驅(qū)動(dòng)模件控制。第9通道是特殊功能通道，作為鍋爐被動(dòng)跳閘使用。跳閘繼電器模件采用了相鄰三塊模件一組的配置方式，如圖3所示。每臺(tái)鍋爐的保護(hù)柜中都配有9塊跳閘繼電器模件，分別組成三組，通過(guò)三取二判斷后，輸出跳閘信號(hào)。每塊模件有8個(gè)控制功能通道，因此每組最多可提供8個(gè)24VDC跳閘信號(hào)給跳閘繼電器。跳閘繼電器模件的24VDC供電電源由保護(hù)柜的24VDC電源提供，通過(guò)電源空開(kāi)進(jìn)行控制。每相鄰三塊模件組成一組，其供電電源都由同一個(gè)電源開(kāi)關(guān)控制，通過(guò)此開(kāi)關(guān)來(lái)控制繼電器模件的失電和斷電。圖1右側(cè)的三塊模件是保護(hù)命令輸出驅(qū)動(dòng)模件，中間的三塊模件是保護(hù)柜KA站跳閘繼電器模件。三塊繼電器模件相同通道的接點(diǎn)互相連接形成三取二的無(wú)源接點(diǎn)回路，圖左上角的US和Z端子為繼電器模件提供24VDC電源，圖的左下角兩根線作為跳閘繼電器的24VDC控制電源通過(guò)三個(gè)跳閘繼電器模件進(jìn)行三取二判斷后輸出去跳閘繼電器回路。

2.2 跳閘繼電器回路

每個(gè)設(shè)備的跳閘繼電器一般設(shè)計(jì)為兩個(gè)，如圖2所示。兩個(gè)繼電器的線圈端并聯(lián)或串聯(lián)，受跳閘繼電器模件驅(qū)動(dòng)。一般情況單向驅(qū)動(dòng)設(shè)備這兩個(gè)繼電器輸出接點(diǎn)采用常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)方式，雙向驅(qū)動(dòng)設(shè)備這兩個(gè)繼電器輸出接點(diǎn)采用常閉接點(diǎn)并聯(lián)，最后將接點(diǎn)接入設(shè)備的電氣控制回路。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)跳閘繼電器的線圈長(zhǎng)期處于帶電狀態(tài)，單向驅(qū)動(dòng)設(shè)備的這兩個(gè)常開(kāi)接點(diǎn)閉合，設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，而雙向驅(qū)動(dòng)的設(shè)備這兩個(gè)繼電器常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)跳閘繼電器模件輸出的24VDC控制電源消失后，跳閘繼電器動(dòng)作，跳閘繼電器所控制的設(shè)備跳閘。

3 跳閘繼電器模件控制回路存在的問(wèn)題

圖1 保護(hù)輸出繼電器模件接線圖

圖2 跳閘繼電器接線圖

神華國(guó)華北京熱電#1—#4爐MFT所有跳閘繼電器模件的24VDC供電電源均由各自鍋爐保護(hù)柜的三個(gè)電源開(kāi)關(guān)F11、F12、F13控制。其中驅(qū)動(dòng)各層主給粉電源、備用給粉電源以及12個(gè)給粉機(jī)電源跳閘繼電器模件的供電電源都由開(kāi)關(guān)F12控制，驅(qū)動(dòng)A、B排粉機(jī)，左、右側(cè)主汽門(mén)的跳閘繼電器模件的供電電源都由開(kāi)關(guān)F13控制。為了保證跳閘繼電器模件供電電源的可靠性，鍋爐保護(hù)柜的三個(gè)電源開(kāi)關(guān)F11、F12、F13的上口供電均設(shè)計(jì)為兩路冗余的24VDC電源，但經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)控制后均輸出為一路24VDC電源，在開(kāi)關(guān)故障情況時(shí)，將導(dǎo)致跳閘繼電器模件的供電電源失去，模件停止運(yùn)行，模件所控制的設(shè)備跳閘。當(dāng)開(kāi)關(guān)F12故障斷開(kāi)時(shí)，各層給粉電源失去，12個(gè)給粉機(jī)全停導(dǎo)致鍋爐滅火。當(dāng)開(kāi)關(guān)F13故障斷開(kāi)時(shí)，左、右側(cè)主汽門(mén)的跳閘繼電器模件失電，左、右側(cè)主汽門(mén)關(guān)閉，導(dǎo)致鍋爐滅火。從上述的分析可以看出，跳閘繼電器模件的供電電源雖然設(shè)計(jì)為兩路冗余電源，但是并未實(shí)現(xiàn)真正的冗余。使系統(tǒng)存在著單個(gè)電源控制開(kāi)關(guān)故障而導(dǎo)致鍋爐滅火的設(shè)計(jì)缺陷。

4 針對(duì)系統(tǒng)存在的問(wèn)題提出改造方案

為了保證鍋爐的正常運(yùn)行中，單一電源開(kāi)關(guān)故障斷開(kāi)時(shí)，不發(fā)生鍋爐滅火情況，決定將F11、F12或F13電源開(kāi)關(guān)所控制的設(shè)備合理分配。考慮到原設(shè)計(jì)中F11開(kāi)關(guān)所控制的均為角氣閥等鍋爐點(diǎn)火過(guò)程需要啟動(dòng)的設(shè)備，在鍋爐的正常運(yùn)行中，即使出現(xiàn)故障也不會(huì)對(duì)鍋爐的運(yùn)行產(chǎn)生影響，因此F11開(kāi)關(guān)下控制的設(shè)備保持原設(shè)計(jì)不變，將F12和F13下所控制的設(shè)備合理的分配到三個(gè)開(kāi)關(guān)的控制中去。

4.1 給粉機(jī)電源控制分配

原設(shè)計(jì)中，一、二、三層給粉機(jī)電源跳閘繼電器模件的供電電源都由開(kāi)關(guān)F12控制，因此將一層給粉機(jī)電源跳閘繼電器模件的供電電源改為開(kāi)關(guān)F11控制，三層給粉機(jī)電源跳閘繼電器模件的供電電源改為開(kāi)關(guān)F13控制，實(shí)現(xiàn)了一、二、三層給粉機(jī)電源跳閘繼電器模件供電電源的分開(kāi)控制。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是任一開(kāi)關(guān)故障斷開(kāi)只停止該層給粉機(jī)，不會(huì)導(dǎo)致全爐膛滅火。

圖3 跳閘繼電器模件布置

4.2 給粉電源控制分配

將主給粉電源和備用給粉電源跳閘繼電器模件的供電電源分別由開(kāi)關(guān)F12、F13控制，保證了單一開(kāi)關(guān)故障斷開(kāi)時(shí)有一路給粉電源能夠正常工作。

4.3 主汽門(mén)控制分配

將左側(cè)主汽門(mén)和右側(cè)主汽門(mén)跳閘繼電器模件的供電電源分別由開(kāi)關(guān)F12、F13控制。避免了單一開(kāi)關(guān)故障斷開(kāi)時(shí)左、右側(cè)主汽門(mén)全部關(guān)閉。

4.4 排粉機(jī)控制分配

將A排粉機(jī)和B排粉機(jī)電源跳閘繼電器模件的供電電源分別由開(kāi)關(guān)F12、F13控制，保證了單一開(kāi)關(guān)故障斷開(kāi)時(shí)有一臺(tái)排粉機(jī)能夠正常工作。

5 改造后的實(shí)驗(yàn)及結(jié)論

利用機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)，按照制定的改造方案分別對(duì)1—4鍋爐MFT跳閘繼電器模件的24VDC供電電源進(jìn)行了改造，并在改造后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的方法是，首先將鍋爐MFT保護(hù)復(fù)位，使跳閘繼電器模件帶電，然后斷開(kāi)跳閘繼電器模件的供電電源開(kāi)關(guān)F11 ，檢查跳閘繼電器模件和跳閘繼電器的帶電情況，確認(rèn)除F11開(kāi)關(guān)所控制的跳閘繼電器模件和跳閘繼電器失電外，其它跳閘繼電器模件和跳閘繼電器均帶電后，將F11開(kāi)關(guān)合閘，合閘后確認(rèn)所有跳閘繼電器模件和跳閘繼電器全部帶電。對(duì)F12、F13開(kāi)關(guān)進(jìn)行相同的拉合實(shí)驗(yàn)，跳閘繼電器模件和跳閘繼電器動(dòng)作正常。

#1—#4爐鍋爐MFT跳閘繼電器模件電源改造后，電源控制開(kāi)關(guān)F11、F12、F13所控制的設(shè)備得到了合理的分配，排除了單一MFT跳閘繼電器電源控制開(kāi)關(guān)故障而導(dǎo)致鍋爐滅火的安全隱患。

結(jié)語(yǔ)

神華國(guó)華北京熱電鍋爐MFT跳閘繼電器模件控制電源存在著設(shè)計(jì)缺陷，技術(shù)人員經(jīng)過(guò)對(duì)該系統(tǒng)控制回路的研究分析，制定出合理的改造方案并進(jìn)行實(shí)施。解決了生產(chǎn)系統(tǒng)的一項(xiàng)安全隱患。通過(guò)上述問(wèn)題提醒我們，生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中存在著一些問(wèn)題需要技術(shù)人員去深入研究并進(jìn)行優(yōu)化。

[1]ABB系統(tǒng)手冊(cè)（內(nèi)部資料） [Z].

[2]劉永紅.鍋爐MFT硬繼電器回路可靠性分析與改造[J].陜西電力，2010（03）.