熱工重要保護(hù)系統(tǒng)信號(hào)的功能完善

商海國，李娟

(華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204)

0 引言

隨著火電機(jī)組容量的增大和參數(shù)的提高，機(jī)組的安全運(yùn)行對(duì)熱工保護(hù)和控制系統(tǒng)的依賴度明顯增加。“熱控保護(hù)誤動(dòng)是第一殺手”，因?yàn)槌?超)臨界機(jī)組主蒸汽壓力和溫度高在運(yùn)行中會(huì)造成固體顆粒侵蝕而產(chǎn)生管壁腐蝕。當(dāng)機(jī)組啟、停時(shí)，汽溫的急劇變化容易造成管壁表皮脫落而堵塞過熱器管縮孔，這些因素常常是導(dǎo)致超(超)臨界機(jī)組頻繁發(fā)生嚴(yán)重爆管的主要原因。國電發(fā)［2000］589號(hào)文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》和參考文獻(xiàn)［1－2］等法規(guī)、文件對(duì)熱工保護(hù)和控制系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的要求，華電國際電力股份有限公司先后于2008，2009和2011年下發(fā)了補(bǔ)充反事故技術(shù)措施的有關(guān)文件，對(duì)防止熱工保護(hù)誤動(dòng)提出了更高的要求，對(duì)防止電力生產(chǎn)重大事故，保證電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。

華電濰坊發(fā)電有限公司(以下簡(jiǎn)稱濰坊公司)根據(jù)最新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鍋爐爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)FSSS(Furnace Safeguard Supervisory System)和汽輪機(jī)危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)ETS(Emergency Trip System)等重要保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了檢查，使重要保護(hù)信號(hào)得到進(jìn)一步了完善，保證了系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。

1 FSSS硬保護(hù)系統(tǒng)的完善

［3］明確指出:“對(duì)于采用開關(guān)量?jī)x表輸入信號(hào)直接接入機(jī)組繼電器跳閘回路，應(yīng)三重冗余配置且應(yīng)定期進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)”。華電濰坊發(fā)電有限公司原有的FSSS硬保護(hù)回路中的“手動(dòng)緊急停爐”指令是由2個(gè)緊急停爐按鈕串接(如圖1所示)后由控制臺(tái)送至FSSS硬保護(hù)柜，雖有效防止了誤操作，但也會(huì)有單個(gè)按鈕故障或連接電纜故障時(shí)存在保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的危險(xiǎn)。

圖1 改造前的控制回路系統(tǒng)

為提高系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)考慮到控制臺(tái)內(nèi)安裝空間有限，濰坊公司技術(shù)人員經(jīng)過認(rèn)真分析，采用了2×2冗余的控制方案:緊急停爐按鈕各增加1副常開接點(diǎn)并將2個(gè)緊急停爐按鈕的4副常開接點(diǎn)全部送至FSSS硬保護(hù)柜，在FSSS硬保護(hù)柜內(nèi)實(shí)現(xiàn)2×2冗余，如圖2所示。

圖2 改造后的控制回路系統(tǒng)

該控制方案有效防止了誤操作，同時(shí)在任何一副接點(diǎn)故障或電纜故障時(shí)，控制回路仍能可靠、正確動(dòng)作。

圖3 FSSS爐膛正壓高信號(hào)異常報(bào)警

2 重要冗余信號(hào)故障報(bào)警功能完善

根據(jù)過程自動(dòng)化技術(shù)交流中心提交的《1 000 MW級(jí)超(超)臨界機(jī)組控制系統(tǒng)及其自主化問題調(diào)查報(bào)告》，應(yīng)設(shè)置冗余信號(hào)判錯(cuò)邏輯。華電國際電力股份有限公司《2011—2012年度重點(diǎn)補(bǔ)充反事故技術(shù)措施》2.2.3條要求“對(duì)于三取二信號(hào)表決回路，需增加信號(hào)不同步報(bào)警，即當(dāng)1個(gè)信號(hào)的狀態(tài)與其他2個(gè)信號(hào)狀態(tài)不一致時(shí)，發(fā)出報(bào)警，避免故障擴(kuò)大保護(hù)誤動(dòng)”。濰坊公司對(duì)鍋爐爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)及汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)中采用的大量三取二冗余開關(guān)量信號(hào)完善了信號(hào)異常報(bào)警(如圖3所示)，當(dāng)3個(gè)信號(hào)中的2個(gè)信號(hào)不一致時(shí)，會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警及時(shí)提醒運(yùn)行人員和檢修人員，及時(shí)消除設(shè)備缺陷，防止信號(hào)誤動(dòng)。圖3中Xor為異或塊，當(dāng)2個(gè)輸入信號(hào)不一致時(shí)，Xor輸出為1;Qor NUM=1為多輸入或塊，當(dāng)任意一個(gè)輸入信號(hào)為1時(shí)，輸出為1;為防止因就地開關(guān)動(dòng)作時(shí)間不一致造成信號(hào)誤發(fā)，加一二秒的設(shè)備動(dòng)作時(shí)間差。

3 重要輔機(jī)停止信號(hào)判斷

送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等重要輔機(jī)設(shè)備由于開關(guān)的輔助觸點(diǎn)有限，要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的冗余存在一定困難，但這些設(shè)備的地位又舉足輕重，輕則會(huì)造成機(jī)組快速減負(fù)荷RB(Run Back)，重則會(huì)造成機(jī)組跳閘。為此根據(jù)《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)安全技術(shù)指南》中指出的“對(duì)于因測(cè)點(diǎn)原因無法冗余的重要保護(hù)信號(hào)，應(yīng)采用其他相關(guān)信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷以提高該保護(hù)信號(hào)的可信度?！焙汀度A電國際2008—2009重點(diǎn)補(bǔ)充反事故技術(shù)措施》中熱控專業(yè)防止熱工保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)的措施“進(jìn)入DCS的重要輔機(jī)停止判斷邏輯應(yīng)修改為:‘停止’、‘運(yùn)行取非’以及‘電流信號(hào)小于5 A’3路信號(hào)3取2算法作為‘停止’信號(hào)”的要求，對(duì)重要輔機(jī)的停止信號(hào)進(jìn)行了邏輯判斷，將RB、順序控制系統(tǒng)(SCS)中主要輔機(jī)停止信號(hào)全部換為邏輯運(yùn)算信號(hào)(如圖4所示)，并對(duì)FSSS中的吸風(fēng)機(jī)停止信號(hào)與邏輯運(yùn)算信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)2個(gè)信號(hào)不一致時(shí)，及時(shí)進(jìn)行“FSSS重要保護(hù)信號(hào)異?！甭暪鈭?bào)警(如圖5所示)，提醒運(yùn)行、檢修人員檢查、消除故障。圖4中QOR NUM=2為多輸入或塊，當(dāng)輸入信號(hào)有2個(gè)或2個(gè)以上為1時(shí)輸出為1。

4 其他重要信號(hào)的處理方案

由于在正常運(yùn)行中無法對(duì)開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視，檢修及運(yùn)行人員不易判斷開關(guān)是否工作正常。因此，爐膛壓力開關(guān)、真空開關(guān)等主重要保護(hù)用開關(guān)除在檢修時(shí)要認(rèn)真檢查校驗(yàn)外，應(yīng)建立重要開關(guān)取樣管路定期吹掃制度，在日常維護(hù)中加強(qiáng)對(duì)爐膛壓力開關(guān)取樣管路的吹掃。充分利用分散控制系統(tǒng)(DCS)信號(hào)共享的優(yōu)點(diǎn)，將爐膛壓力變送器模擬量信號(hào)進(jìn)行質(zhì)量判斷后作為爐膛壓力保護(hù)的后備手段(如圖6、圖7所示)。在圖6中，TQ為模擬量質(zhì)量判斷功能塊，當(dāng)所監(jiān)測(cè)的模擬量為好點(diǎn)時(shí)，輸出為1;Qor NUM=2為多輸入或塊，當(dāng)輸入信號(hào)有2個(gè)或2個(gè)以上為1時(shí)，輸出為1。

FSSS，ETS的輸出指令因信號(hào)動(dòng)作后聯(lián)動(dòng)設(shè)備較多，為提高設(shè)備的可靠性，不同系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)都采用了三冗余設(shè)置。如MFT至SCS的指令，原設(shè)計(jì)只有一路軟MFT信號(hào)由FSSS控制器接入SCS控制直接聯(lián)動(dòng)一次風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)等設(shè)備?，F(xiàn)又由FSSS硬保護(hù)柜輸出一路硬MFT信號(hào)至SCS，并與網(wǎng)上通訊點(diǎn)、軟MFT信號(hào)進(jìn)行三取二邏輯運(yùn)算后再聯(lián)跳一次風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)(如圖8所示)。

圖6 爐膛壓力模擬量信號(hào)判斷

圖7 爐膛壓力保護(hù)

圖8 MFT輸出信號(hào)完善

5 結(jié)束語

隨著機(jī)組容量增加，分散控制系統(tǒng)在大型火電機(jī)組電廠中的重要性得到了提高，從而為大機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保證。大容量機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須依賴自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制，靠手動(dòng)操作運(yùn)行是不可想象的。1臺(tái)1 000 MW級(jí)超(超)臨界機(jī)組安全運(yùn)行對(duì)熱工保護(hù)和控制系統(tǒng)的依賴度明顯增加，1臺(tái)機(jī)組熱工保護(hù)系統(tǒng)多達(dá)650余套，自動(dòng)控制回路多達(dá)170余條，熱工保護(hù)和控制系統(tǒng)復(fù)雜性從量變產(chǎn)生質(zhì)變，其可靠性已經(jīng)成為機(jī)組安全運(yùn)行至關(guān)重要的因素。

要認(rèn)真貫徹DL/T 5428—2009《火力發(fā)電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》和DL/T 1083—2008《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)技術(shù)條件》等標(biāo)準(zhǔn)，查找系統(tǒng)中存在的設(shè)計(jì)施工漏洞，杜絕違反熱工保護(hù)系統(tǒng)獨(dú)立性原則，杜絕使用通信總線傳輸觸發(fā)停機(jī)、停爐的重要信號(hào)，以保證熱工保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn):

［1］DL/T 5428—2009，火力發(fā)電廠熱工保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定［S］.

［2］DL/T 1083—2008，火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)技術(shù)條件［S］.

［3］侯子良，侯云浩.火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)安全技術(shù)指南［M］.北京:中國電力出版社，2007.