FSSS系統(tǒng)中MFT硬回路的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

張瑾哲（華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司熱控研究所，北京 100045）

周菡（國家電網(wǎng)電力科學(xué)研究院，北京 100192）

FSSS系統(tǒng)中MFT硬回路的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

張瑾哲（華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司熱控研究所，北京 100045）

周菡（國家電網(wǎng)電力科學(xué)研究院，北京 100192）

本文結(jié)合國內(nèi)某電廠的350MW超臨界直流爐實(shí)際情況，對(duì)MFT硬線回路的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)和分析，并對(duì)燃油系統(tǒng)的跳閘回路提出優(yōu)化方案。關(guān)鍵詞：FSSS；MFT；優(yōu)化

1 機(jī)組概述

內(nèi)蒙古某電廠2×350MW機(jī)組，采用北京巴布科克·威爾科克斯有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒方式，平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的Π型直流爐。

汽輪機(jī)是由上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、間接空冷抽汽凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)設(shè)有七段回?zé)岢槠?。汽機(jī)設(shè)有高、低壓二級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)，主蒸汽通過高壓旁路，經(jīng)再熱冷段蒸汽管道進(jìn)入鍋爐再熱器，再熱器出口蒸汽通過低壓旁路而流入凝汽器。旁路容量為50%B－MCR流量。

發(fā)電機(jī)為上海發(fā)電機(jī)廠生產(chǎn)的雙水內(nèi)冷、自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)（靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)）發(fā)電機(jī)。

機(jī)組熱工控制設(shè)備為國產(chǎn)某型DCS（分散控制系統(tǒng)），包括的主要功能為：

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、鍋爐和汽機(jī)的輔機(jī)順序控制系統(tǒng)[SCS（B/T）]、發(fā)變組和廠用電源系統(tǒng)的順序控制系統(tǒng)[SCS（G/A）]、鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）、旁路控制系統(tǒng)、鍋爐吹灰控制系統(tǒng)、熱網(wǎng)控制系統(tǒng)、間接空冷控制系統(tǒng)、脫硝控制系統(tǒng)、汽機(jī)數(shù)字化電液控制系統(tǒng)（DEH）和TSI、ETS、MEH、METS、人-機(jī)接口（MMI）、工程師站（EWS）、歷史數(shù)據(jù)站、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，與其他控制系統(tǒng)接口。

2 鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）組成

鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）包括制粉系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、MFT、OFT、微油點(diǎn)火控制系統(tǒng)，及相應(yīng)輔機(jī)控制邏輯。本文主要介紹主燃料跳閘（MFT）的設(shè)計(jì)和調(diào)試期間的優(yōu)化。

主燃料跳閘（MFT）是鍋爐安全保護(hù)的核心內(nèi)容，是FSSS系統(tǒng)中最重要的安全功能。在出現(xiàn)任何危及鍋爐安全運(yùn)行的危險(xiǎn)工況時(shí)，MFT動(dòng)作將快速切斷所有進(jìn)入爐膛的燃料，即切斷所有油和煤的輸入，以保證鍋爐安全，避免事故發(fā)生或限制事故進(jìn)一步擴(kuò)大。為了保證保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，保護(hù)系統(tǒng)中所用信號(hào)都由壓力開關(guān)及可靠的變送器提供，重要信號(hào)多采用多個(gè)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行判斷后引入保護(hù)。當(dāng)MFT跳閘后，有首出跳閘原因顯示；當(dāng)MFT復(fù)位后，首出跳閘記憶清除。MFT設(shè)計(jì)有軟硬兩套跳閘回路，互為備用，保證跳閘指令準(zhǔn)確作用到各設(shè)備。

3 MFT邏輯設(shè)計(jì)

該直流爐機(jī)MFT跳閘邏輯為，當(dāng)以下任一條件滿足時(shí)，觸發(fā)MFT跳閘：

（1）給水泵均跳閘；

（2）鍋爐給水流量低；

（3）儲(chǔ)水箱水位高，分離器出口壓力低于17.8MPa；

（4）主蒸汽壓力高保護(hù)，大于28.0MPa；

（5）鍋爐水冷壁出口溫度高；

（6）水冷壁溫超溫；

（7）再熱器保護(hù)動(dòng)作；

（8）空預(yù)器全停；

（9）引風(fēng)機(jī)全停；

（10）送風(fēng)機(jī)全停；

（11）只投煤時(shí)，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)全停；

（12）火檢冷卻風(fēng)壓力低；

（13）爐膛壓力高2值 ；

（14）爐膛壓力高3值；

（15）爐膛壓力低2值；

（16）爐膛壓力低3值；

（17）鍋爐總風(fēng)量低；

（18）全爐膛火焰喪失；

（19）首次點(diǎn)火，連續(xù)3次點(diǎn)火失??；

（20）全燃料喪失；

（21）機(jī)組負(fù)荷大于35MW，汽輪機(jī)跳閘；

化學(xué)和生活情境相結(jié)合并不意味著化學(xué)本身只需要理論作指導(dǎo).我們要看到其實(shí)踐性的本質(zhì)，盡可能地發(fā)掘化學(xué)實(shí)驗(yàn)和生活的結(jié)合之處，比如在焰色反應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不同顏色的金屬會(huì)產(chǎn)生的顏色也不一樣.煙花就是其在生活中具體應(yīng)用的一個(gè)例子.可以通過讓學(xué)生觀看煙花的視頻，分析化學(xué)其本身存在的化學(xué)原理，也可以根據(jù)煙花的顏色試分析煙花中存在的化學(xué)成分.讓學(xué)生理解化學(xué)是如何來源于生活卻又高于生活的，化學(xué)反應(yīng)中可以應(yīng)用這些化學(xué)原理，但是又不能完全應(yīng)用，讓學(xué)生自己探索發(fā)現(xiàn)生活和課本中知識(shí)運(yùn)用上的差距，從而讓學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)有一個(gè)更為深刻的領(lǐng)悟.

（22）鍋爐吹掃完成后，120min內(nèi)未點(diǎn)火；

（23）脫硫系統(tǒng)跳閘；

（24）MFT繼電器柜兩路控制電源失電；

（25）手動(dòng)MFT。

其中，軟回路通過DCS控制柜中的DO卡件向相應(yīng)鍋爐輔機(jī)發(fā)出跳閘指令，硬回路通過跳閘繼電器帶電，發(fā)出相應(yīng)設(shè)備的跳閘指令，從而實(shí)現(xiàn)跳閘指令軟硬雙回路的觸發(fā)。兩套跳閘回路互為冗余，保證了跳閘指令的準(zhǔn)確性。

4 MFT硬回路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

MFT繼電器柜，作為硬回路的工作平臺(tái)，為保證信號(hào)的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)有A、B兩套繼電器跳閘回路，相互冗余。繼電器保護(hù)動(dòng)作分為帶電動(dòng)作和失電動(dòng)作，MFT柜內(nèi)有大量繼電器，若使用失電動(dòng)作，繼電器長(zhǎng)期帶電有可能導(dǎo)致指令繼電器誤動(dòng)拒動(dòng)，因此采用繼電器帶電動(dòng)作方式。

圖1 MFT繼電器柜跳閘邏輯

從圖1可以看出，硬線跳閘回路主要包括：

直流110V電源監(jiān)視繼電器1ZJ中常閉接點(diǎn)接入電源監(jiān)視模塊，當(dāng)MFT柜電源消失時(shí)，1ZJ失電，常閉接點(diǎn)閉合，觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)送至FSSS控制柜。

（2）DCS發(fā)出的跳閘指令經(jīng)三取二邏輯判斷觸發(fā)MFT硬回路跳閘

DCS來的三路跳閘指令發(fā)出后，分別使A11、A12、A13三個(gè)觸點(diǎn)閉合，1JA、2JA、3JA三個(gè)跳閘繼電器帶電，通過硬線連接，只要三個(gè)跳閘繼電器中兩個(gè)帶電動(dòng)作，即可觸發(fā)MFT指令繼電器動(dòng)作，發(fā)出跳閘指令。

（3）FSSS控制柜交流220V電源消失觸發(fā)MFT硬回路跳閘

FSSS控制柜兩路220V交流電源分別接入MFT柜交流繼電器，通過硬線將兩個(gè)繼電器的常閉接點(diǎn)串聯(lián)，當(dāng)FSSS控制柜的兩路220V交流電源均消失，繼電器失電，常閉接點(diǎn)閉合，觸發(fā)MFT硬回路跳閘，同時(shí)將FSSS控制柜的失電報(bào)警信號(hào)送至其他相鄰控制柜。

（4）盤前手動(dòng)停爐按鈕觸發(fā)MFT硬回路跳閘

由圖2可以看出，盤前停爐設(shè)計(jì)有MFT按鈕1、MFT按鈕2兩個(gè)按鈕，每個(gè)按鈕有兩組觸點(diǎn)，通過圖1中的連接方式可知，只有兩個(gè)按鈕同時(shí)按下才可觸發(fā)MFT硬回路跳閘，有效避免指令誤發(fā)。

圖2 手動(dòng)停爐按鈕接線圖

（5）MFT觸發(fā)后的閉鎖及復(fù)位硬線回路

一旦MFT跳閘指令觸發(fā)，MFT柜內(nèi)的閉鎖邏輯會(huì)保持MFT信號(hào)的持續(xù)性，只有跳閘條件消失，且完成爐膛吹掃以后，通過復(fù)位信號(hào)解除閉鎖邏輯。

圖3 繼電器常開常閉接點(diǎn)

MFT柜中A、B兩路繼電器發(fā)出的指令有兩種接線方式（如圖3所示），對(duì)于接收啟、停兩個(gè)獨(dú)立指令的就地設(shè)備，例如磨煤機(jī)、一次風(fēng)機(jī)等，采用A、B兩路并聯(lián)的方式發(fā)出跳閘指令；如果就地設(shè)備為單指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如給煤機(jī)、油角閥等，則要把A、B兩路指令串聯(lián)接入設(shè)備的控制回路（如圖4所示）。

圖4 繼電器指令接線方式

通常，MFT柜的跳閘信號(hào)去就地設(shè)備有兩種接線方式，一種將MFT跳閘指令和DCS控制柜的停指令并聯(lián)，只送一路跳閘指令到設(shè)備的就地控制箱，從而降低電纜鋪設(shè)的成本；另一種是MFT柜和DCS控制柜分別各送一路指令到就地控制箱，這樣可使兩路跳閘指令互為冗余，可靠性更高。本工程結(jié)合設(shè)備自身情況，采用第二種接線方式，分別送跳閘指令到就地控制箱。

5 燃油系統(tǒng)跳閘回路的優(yōu)化

本工程的油角閥接線原設(shè)計(jì)方案為，將DCS控制柜的DO指令線串聯(lián)接入MFT柜的油角閥跳閘回路，通過MFT跳閘繼電器常閉接點(diǎn)將指令線最終接入就地控制柜（如圖5所示）。

圖5 油角閥指令接線原設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)方案每個(gè)油角閥可節(jié)省一組電纜，降低成本。但現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，將油角閥打至遠(yuǎn)方控制，MFT跳閘指令觸發(fā)后，可正常跳閘油角閥，但將油角閥打至就地控制位后，MFT的跳閘指令無法作用于就地控制回路，就地仍可操作油角閥的開合，造成設(shè)備安全隱患，且與MFT跳閘后燃油系統(tǒng)退出的設(shè)計(jì)不符。

綜上所述，為保證設(shè)備運(yùn)行的安全性，重新設(shè)計(jì)了MFT的跳閘回路。將DCS控制柜中油角閥的DO指令直接送至就地控制柜，在設(shè)備打至遠(yuǎn)方后可直接控制油角閥的開合，將MFT指令串聯(lián)接入油角閥就地控制柜至油角閥的指令線（如圖6所示）。

圖6 優(yōu)化后的油角閥指令接線

通過本次優(yōu)化，可使油角閥在正常運(yùn)行時(shí)，不論打至遠(yuǎn)方還是就地，均能正常操控開合，一旦MFT跳閘指令觸發(fā)，可確保遠(yuǎn)方和就地均無法操作油角閥。MFT柜內(nèi)接線參照給煤機(jī)指令接線方式進(jìn)行修改。

6 結(jié)語

MFT是FSSS系統(tǒng)的核心，MFT繼電器柜是FSSS系統(tǒng)正確運(yùn)行的有力保障。在調(diào)試過程中，MFT柜的柜內(nèi)接線復(fù)雜，應(yīng)嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)柜內(nèi)的每根配線進(jìn)行校驗(yàn)，同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的特點(diǎn)，仔細(xì)分析應(yīng)采取何種接線方式，確保在設(shè)備出現(xiàn)異常狀況時(shí)，跳閘指令的準(zhǔn)確送出。

[1] 王默, 王耀, 王疆. FSSS在1000MW超超臨界二次再熱機(jī)組中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化博覽, 2015, 6: 98 - 102.

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Design and Optimization of MFT Hardware Circuit in Furnace Safety Supervision System

This paper analyses and summarizes the design of MFT hardware circuit according to the practical situation of a 350MW supercritical mono-tube boiler of a power plant in China while suggesting an optimum proposal for trip circuit of fuel system.

FSSS; MFT; Optimization

B

1003-0492(2015)12-0100-03

TP273

張瑾哲（1983-），男，河北石家莊人，中級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司熱控研究所，主要研究方向?yàn)榇笮突鹆Πl(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)調(diào)試及優(yōu)化。

周菡（1981-），女，河北石家莊人，中級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于國家電網(wǎng)電力科學(xué)研究院，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化。