李運(yùn)明 郭海麗 藺新發(fā)

【摘 要】本文總結(jié)了國(guó)電投新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責(zé)任公司兩臺(tái)330MW機(jī)組近幾年來(lái)熱工控制系統(tǒng)中部分重要信號(hào)、組態(tài)邏輯及回路的改造及優(yōu)化，改造后效果良好，提高了聯(lián)鎖保護(hù)的可靠性，使熱控系統(tǒng)更符合“二十五項(xiàng)反措”及相關(guān)技術(shù)監(jiān)督要求，保證了機(jī)組安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】 聯(lián)鎖? ?保護(hù) ?誤動(dòng) ?信號(hào) ?邏輯 ?控制回路 ?優(yōu)化

一、引言

熱控聯(lián)鎖保護(hù)是火電廠實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行的重要一環(huán)，聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)如果不夠完善可靠，輕則引起主輔設(shè)備的誤動(dòng)作或拒動(dòng)作，重則在異常工況下導(dǎo)致設(shè)備損壞或人員傷亡事故.為了確保熱控聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的完善和可靠運(yùn)行，本文結(jié)合新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責(zé)任公司多年來(lái)熱控部分重要信號(hào)、聯(lián)鎖保護(hù)、控制回路在運(yùn)行維護(hù)中暴露出來(lái)的問(wèn)題，就聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中隱含的部分不合理之處進(jìn)行探討，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

二、部分重要信號(hào)、邏輯及控制回路已優(yōu)化項(xiàng)目：

1 、重要輔機(jī)軸承溫度聯(lián)鎖保護(hù)的優(yōu)化

豫新公司三大輔機(jī)（引風(fēng)、送風(fēng)、一次風(fēng)機(jī)）、磨煤機(jī)、汽泵及凝泵等重要設(shè)備均采用大量PT100熱電阻溫度元件參與聯(lián)鎖保護(hù)，由于測(cè)量一次元件安裝位置、接線盒易受轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械震動(dòng)、灰塵影響，很容易發(fā)生接觸不良或斷線等故障，DCS系統(tǒng)上該溫度測(cè)點(diǎn)示值急劇變化。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，溫度保護(hù)有采用單溫度測(cè)點(diǎn)、雙溫度測(cè)點(diǎn)和三溫度測(cè)點(diǎn)三種情況。

1.1、單溫度測(cè)點(diǎn)

對(duì)單溫度測(cè)點(diǎn)輔機(jī)而言，原單點(diǎn)溫度保護(hù)邏輯如圖1所示，正常情況下溫度測(cè)點(diǎn)具有不突變的特性，而回路中間環(huán)節(jié)的某個(gè)接線端子松動(dòng)會(huì)使溫度急劇升高，但該保護(hù)邏輯無(wú)法將之與測(cè)點(diǎn)溫度的緩慢上升加以區(qū)分，將可能導(dǎo)致跳閘信號(hào)輸出，引起設(shè)備誤跳。

為此，利用DCS組態(tài)慢信號(hào)保護(hù)模塊功能塊（SAIPro），該功能塊既能設(shè)置跳閘值也具有溫度速率判斷邏輯功能。原單點(diǎn)溫度保護(hù)邏輯改為如圖2所示，當(dāng)某一溫度變化速率超過(guò)5℃/s時(shí)，屏蔽掉此溫度點(diǎn)，防止保護(hù)誤動(dòng)作，并發(fā)出光字牌報(bào)警。

1.2、雙溫度測(cè)點(diǎn)

具備雙溫度測(cè)定的軸承，原溫度保護(hù)邏輯為：只要任一測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)到跳閘值就輸出跳閘信號(hào)，因此存在誤動(dòng)可能，現(xiàn)對(duì)此類設(shè)備的溫度保護(hù)進(jìn)行了優(yōu)化，并加入了速率判斷邏輯。

（1）當(dāng)一測(cè)點(diǎn)溫度超過(guò)跳閘值，與另一點(diǎn)超過(guò)報(bào)警值，即輸出跳閘信號(hào);

（2）當(dāng)一測(cè)點(diǎn)溫度超過(guò)報(bào)警值，與另一點(diǎn)超過(guò)跳閘值，即輸出跳閘信號(hào)。

1.3、三溫度測(cè)點(diǎn)

對(duì)于三溫度測(cè)點(diǎn)輔機(jī)的溫度保護(hù)，原保護(hù)邏輯同雙溫度測(cè)點(diǎn)一樣，當(dāng)任一測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)到跳閘值，就輸出跳閘信號(hào)，也存在誤動(dòng)可能。因此采用“三取二”進(jìn)行優(yōu)化，并加入速率判斷邏輯。

2、小汽輪機(jī)軸承振動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)的優(yōu)化

豫新電廠小汽機(jī)振動(dòng)保護(hù)采用現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)信號(hào)采集后經(jīng)前置放大器處理后，進(jìn)入汽輪機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（MTSI）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，本承的X向和Y向振動(dòng)信號(hào)配置在一個(gè)振動(dòng)模件（雙通道），再經(jīng)邏輯判斷，最終跳閘信號(hào)送至METS系統(tǒng)進(jìn)行緊急跳閘。原軸振測(cè)點(diǎn)為單點(diǎn)保護(hù)，即任一軸承的任一振動(dòng)測(cè)點(diǎn)超過(guò)跳閘值，就輸出跳閘信號(hào)，因此存在誤動(dòng)可能。2018年3月，在小機(jī)外置式軸振探頭安裝標(biāo)識(shí)牌工作中，操作不當(dāng)，使用電動(dòng)螺絲刀緊固標(biāo)識(shí)牌的管掐，造成#7機(jī)B小機(jī)1X軸振信號(hào)急劇上升，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，機(jī)組RB動(dòng)作。

對(duì)此，將小機(jī)的軸振保護(hù)改為如圖3所示邏輯，任一軸承的一向振動(dòng)值超過(guò)跳閘值和本軸另一向振動(dòng)達(dá)到報(bào)警值相“與”后輸出跳閘信號(hào)，同時(shí)加入信號(hào)品質(zhì)判斷功能，并在MTSI系統(tǒng)將本軸的X、Y向軸振信號(hào)分別配置在不同的模件上，例如將1X/2Y分配在一卡件，2X/1Y分配在一卡件，以此類推，進(jìn)一步提高保護(hù)可靠性。

3、重要輔機(jī)涉及進(jìn)/出口閥門全關(guān)保護(hù)邏輯

爐側(cè)的重要風(fēng)機(jī)或機(jī)側(cè)的重要水泵在運(yùn)行過(guò)程中，如果其進(jìn)或口門突然關(guān)閉，要聯(lián)跳風(fēng)機(jī)或泵，例如凝泵出口門、汽泵排汽電動(dòng)門、前置泵入口電動(dòng)門、開(kāi)式泵出口電動(dòng)門等。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，熱工邏輯可能出現(xiàn)閥門全關(guān)狀態(tài)瞬間觸發(fā)的現(xiàn)象，此類故障一般是由閥門控制回路故障或信號(hào)線間短路引起的，造成不必要的輔機(jī)跳閘、RB等現(xiàn)象。對(duì)此，將保護(hù)邏輯修改為如圖4所示，閥門開(kāi)信號(hào)消失且關(guān)狀態(tài)出現(xiàn)來(lái)設(shè)置保護(hù)，既能有效的防止誤動(dòng)，又能真實(shí)反應(yīng)閥門關(guān)閉的過(guò)程，從而更好地保護(hù)輔機(jī)。

4、重要輔機(jī)設(shè)備停信號(hào)邏輯

MFT保護(hù)邏輯中，六大風(fēng)機(jī)停信號(hào)為SOE類型，該類型信號(hào)存在不能翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，因此需要增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)取反和電流信號(hào)作為輔助判斷。風(fēng)機(jī)停運(yùn)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)取反、風(fēng)機(jī)不出力（電流小于設(shè)定值），“三取二”判斷，表示風(fēng)機(jī)停止?fàn)顟B(tài)（見(jiàn)圖5）。

5、三個(gè)冗余模擬量信號(hào)保護(hù)邏輯

由于單測(cè)點(diǎn)保護(hù)的較高誤動(dòng)特性，現(xiàn)代大型機(jī)組對(duì)水位、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等重要模擬量信號(hào)采用3個(gè)獨(dú)立取樣點(diǎn)，并將冗余測(cè)點(diǎn)布置在不同的模件上，信號(hào)“三取中”后進(jìn)行邏輯運(yùn)算。需要特別注意三選一功能塊相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，如果設(shè)定不好就會(huì)引起參數(shù)的波動(dòng)。以上海新華系統(tǒng)中THRSEL選擇器為例，測(cè)點(diǎn)間的偏差越限（DB的設(shè)置值）及測(cè)點(diǎn)品質(zhì)情況，均會(huì)使選擇器的輸出發(fā)生變化。因此不建議信號(hào)“三取中”后進(jìn)行高低判斷，再輸出跳閘信號(hào)，可優(yōu)化為信號(hào)先分別進(jìn)行高低判斷，再“三取二”邏輯判斷（見(jiàn)圖6）。

6、火檢冷卻風(fēng)壓力低動(dòng)作MFT邏輯優(yōu)化

鍋爐FSSS控制系統(tǒng)中的火檢冷卻風(fēng)壓力低動(dòng)作MFT，原邏輯為#1、3、4角火檢冷卻風(fēng)母管壓力低1.5KPa（三取二）與兩臺(tái)火檢風(fēng)機(jī)均停，延時(shí)30S后動(dòng)作MFT停爐。主要是為了防止火檢冷卻風(fēng)壓力低時(shí)燒毀FSSS系統(tǒng)的火焰探頭，造成全爐膛無(wú)火MFT，從而使損失更大。但現(xiàn)邏輯存在一些問(wèn)題，如當(dāng)兩臺(tái)火檢風(fēng)機(jī)運(yùn)行反饋信號(hào)故障（接點(diǎn)粘連等）或風(fēng)機(jī)入口堵塞及電機(jī)、機(jī)械故障等，雖然電機(jī)已合閘，但實(shí)際風(fēng)壓低，還存在風(fēng)機(jī)運(yùn)行反饋信號(hào)等，均會(huì)造成火檢冷卻風(fēng)壓力低動(dòng)作MFT保護(hù)拒動(dòng)，從而燒毀火焰探頭。取消兩臺(tái)火檢風(fēng)機(jī)均停邏輯判斷，直接由#1、3、4角火檢冷卻風(fēng)母管壓力低1.5KPa（三取二）延時(shí)30S動(dòng)作MFT，增加了保護(hù)動(dòng)作可靠性。

7、發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)改進(jìn)

發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)邏輯設(shè)置為定子冷卻水流量低30t/h，三取二保護(hù)動(dòng)作，延時(shí)30秒，送至電氣發(fā)電機(jī)跳閘。原設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)定子冷卻水流量測(cè)量方式為流量變送器、三個(gè)流量開(kāi)關(guān)（斷水保護(hù)用）公用一個(gè)節(jié)流孔板，而且從節(jié)流孔板引出的正、負(fù)壓差壓管路只有一路，其上連接了以上四個(gè)測(cè)量、保護(hù)設(shè)備。這樣設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重事故隱患，因?yàn)槊刻诇y(cè)量、保護(hù)設(shè)備均設(shè)有三閥組，正常運(yùn)行中如果其中一個(gè)三閥組的平衡門漏泄或人為誤操作，會(huì)使正、負(fù)壓差壓管路差壓減小，造成DCS中流量計(jì)指示偏小，斷水保護(hù)開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，發(fā)電機(jī)誤跳閘。

因此對(duì)此節(jié)流孔板上進(jìn)行了更換，采用三對(duì)取壓孔的孔板，即接出三路正、負(fù)壓差壓管路，將三個(gè)流量開(kāi)關(guān)（斷水保護(hù)用）分開(kāi)接引，防止發(fā)電機(jī)斷水保護(hù)誤動(dòng)作發(fā)生。

8、汽輪機(jī)直流潤(rùn)滑油泵增加低油壓硬保護(hù)回路

豫新電廠#6、7汽輪機(jī)直流潤(rùn)滑油泵低油壓保護(hù)邏輯，為潤(rùn)滑油壓降為0.12MPa時(shí)聯(lián)鎖啟動(dòng)交流潤(rùn)滑油泵，潤(rùn)滑油壓降為0.10MPa時(shí)汽輪機(jī)跳閘并聯(lián)鎖啟動(dòng)直流潤(rùn)滑油泵，其聯(lián)動(dòng)為壓力控制器接點(diǎn)進(jìn)入DCS運(yùn)算、判斷后通過(guò)DCS系統(tǒng)DO點(diǎn)控制直流油泵的啟動(dòng)。根據(jù)事故案例及《分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置原則》中相關(guān)要求，為避免DCS控制系統(tǒng)失靈時(shí)發(fā)生潤(rùn)滑油泵不能及時(shí)聯(lián)啟，造成斷油燒瓦事故的發(fā)生，增加低油壓硬保護(hù)回路，在DCS失靈時(shí)由低油壓硬保護(hù)回路不經(jīng)DCS系統(tǒng)直接啟動(dòng)直流潤(rùn)滑油泵，保證機(jī)組安全。此優(yōu)化方案，也在小汽輪機(jī)直流潤(rùn)滑油泵低油壓保護(hù)回路中實(shí)施。

9、增加獨(dú)立于DCS系統(tǒng)外的電源失去報(bào)警

根據(jù)省公司技術(shù)監(jiān)控的要求，為保證機(jī)組DCS系統(tǒng)在DCS系統(tǒng)主備電源消失的狀態(tài)下仍然能夠發(fā)出報(bào)警信息，及時(shí)提醒運(yùn)行及檢修人員注意并采取必要的安全措施，保證機(jī)組安全運(yùn)行，對(duì)機(jī)組DCS系統(tǒng)電源消失報(bào)警進(jìn)行改造。原設(shè)計(jì)機(jī)組DCS系統(tǒng)供電電源有兩路，分別取自保安段電源和UPS段電源;當(dāng)DCS電源消失，在DCS光字牌報(bào)警中將有“DCS 系統(tǒng)UPS段失電報(bào)警”、“DCS系統(tǒng)保安段失電報(bào)警”，無(wú)獨(dú)立于DCS系統(tǒng)外電源失電報(bào)警。如圖7所示，在電源柜內(nèi)增加電源監(jiān)視繼電器（JR1、JR2），當(dāng)UPS或保安段電源失去時(shí)，電鈴控制回路接通，電鈴報(bào)警。報(bào)警回路電源取自柜內(nèi)新華公司電源切換裝置的輸出電源，保證可靠性。

三、優(yōu)化效果

近幾年，通過(guò)對(duì)豫新電廠熱工聯(lián)鎖保護(hù)邏輯、回路的持續(xù)優(yōu)化，收到了較好的效果，大幅降低了保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)的次數(shù)，從根本上保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

四、結(jié)束語(yǔ)

以上以豫新電廠#6、7號(hào)機(jī)組近幾年的生產(chǎn)實(shí)際為例，探討了熱控聯(lián)鎖保護(hù)控制邏輯、回路優(yōu)化的策略，增加了機(jī)組及重要輔機(jī)運(yùn)行的可靠性。但隨機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，一些問(wèn)題還會(huì)相繼暴露，因此還要認(rèn)真對(duì)照新版標(biāo)準(zhǔn)（“二十五項(xiàng)反措”、“熱工控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定”等）及其他廠事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)核查，對(duì)不符合要求的控制邏輯、回路繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，保證熱工自動(dòng)控制、聯(lián)鎖保護(hù)的可靠，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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