燃煤發(fā)電機(jī)組“機(jī)爐電大聯(lián)鎖保護(hù)”的分析與改進(jìn)

劉國華，揭其良，王 禮

(華電電力科學(xué)研究院有限公司東北分公司，遼寧 沈陽 110180)

機(jī)爐電大聯(lián)鎖保護(hù)是汽輪機(jī)、鍋爐或發(fā)電機(jī)主設(shè)備跳閘后互相聯(lián)鎖跳閘的機(jī)組級的保護(hù)動作，是發(fā)電機(jī)組最重要的保護(hù)功能，對發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。隨著DCS系統(tǒng)可靠性和運(yùn)算速度的提高，大聯(lián)鎖保護(hù)由過去的硬接線繼電器實現(xiàn)，也已改為通過DCS系統(tǒng)來實現(xiàn)，機(jī)、爐、電之間的跳閘聯(lián)鎖關(guān)系見圖1。

圖1 機(jī)爐電大聯(lián)鎖跳閘示意圖

2017年某公司對其所屬6家電廠20余臺大型火電機(jī)組開展熱工可靠性檢查，重點(diǎn)對熱工保護(hù)的邏輯、硬件配置、就地保護(hù)設(shè)備等開展普查，在檢查中發(fā)現(xiàn),各家電廠的機(jī)爐電大聯(lián)鎖的邏輯設(shè)計、信號選擇都不盡相同，與目前相關(guān)設(shè)計規(guī)程的具體規(guī)定存在很多差異，本文基于本次檢查情況，分析了各廠“大聯(lián)鎖”保護(hù)的現(xiàn)狀，提出改進(jìn)措施。

1 汽輪機(jī)跳閘信號的分析與改進(jìn)

汽輪機(jī)作為火力發(fā)電機(jī)組的樞紐，汽輪機(jī)、鍋爐和發(fā)電機(jī)的跳閘互聯(lián)都是通過汽輪機(jī)跳閘來實現(xiàn)的。在表征汽輪機(jī)已跳閘的信號選擇上，各廠的選擇大相徑庭。有的電廠選擇汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)(ETS)發(fā)出的“汽輪機(jī)跳閘指令”代表汽輪機(jī)已跳閘，有的電廠選擇就地設(shè)備發(fā)出的“主汽門關(guān)閉”信號，而“主汽門關(guān)閉”信號的判據(jù)為“2個高壓主汽門均關(guān)閉”，或“1個高壓1個中壓主汽門均關(guān)閉”等。

在絕大多數(shù)工況下， ETS發(fā)出的“汽輪機(jī)跳閘指令”和就地行程開關(guān)發(fā)出“主汽門關(guān)閉”都能準(zhǔn)確地代表汽輪機(jī)已跳閘的狀態(tài)，具有不同的優(yōu)點(diǎn)，但也都存在一定的局限性。

用ETS發(fā)出的“汽輪機(jī)跳閘指令”代表汽輪機(jī)已跳閘，最大的優(yōu)點(diǎn)就是ETS保護(hù)系統(tǒng)輸出的接點(diǎn)數(shù)量不受限制，可以在FSSS或其他保護(hù)系統(tǒng)中很方便地實現(xiàn)三取二冗余判斷，滿足相關(guān)規(guī)程的要求[1]，提高保護(hù)的可靠性。但如果在ETS中沒有“掛閘油壓低，汽輪機(jī)跳閘”的保護(hù)控制功能時，汽輪機(jī)的主汽門如果由于掛閘油壓喪失而自行關(guān)閉時，此時盡管汽輪機(jī)已經(jīng)跳閘， ETS也無法發(fā)出“汽輪機(jī)跳閘”信號，將導(dǎo)致大聯(lián)鎖保護(hù)拒動。對于ETS系統(tǒng)中無“掛閘油壓低”低保護(hù)條件的，建議增加“掛閘油壓低，汽輪機(jī)跳閘”的保護(hù)跳閘條件。如果掛閘油壓測量困難，可在FSSS或發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用“主汽門關(guān)閉”信號作為“汽輪機(jī)跳閘”的補(bǔ)充，在FSSS系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中2個條件“或”在一起，聯(lián)鎖鍋爐和發(fā)電機(jī)跳閘。

采用就地行程開關(guān) “主汽門關(guān)閉”代表汽輪機(jī)已跳閘，最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以真實反映汽輪機(jī)的狀態(tài)。但就地行程開關(guān)通?？煽啃圆患眩沂苤朴谛谐涕_關(guān)數(shù)量的限制在其他保護(hù)系統(tǒng)中很難實現(xiàn)三取二的邏輯判斷。為解決這個問題，建議“汽輪機(jī)主汽門已關(guān)閉”綜合判據(jù)的狀態(tài)信號取自DEH或DCS，在DEH或DCS中，對于不允許單側(cè)進(jìn)汽的機(jī)組，可采用“2個高壓主汽門任1個關(guān)閉或者2個中壓主汽門任1個關(guān)閉”作為“主汽門已關(guān)閉”的綜合判據(jù)；對于允許單側(cè)進(jìn)汽的機(jī)組，可采用“2個高壓主汽門全部關(guān)閉”作為“主汽門已關(guān)閉”的綜合判據(jù)。

2 鍋爐跳閘信號的研究與改進(jìn)

對于單元機(jī)組鍋爐跳閘后需要聯(lián)跳汽輪機(jī)，作為汽輪機(jī)主保護(hù)的條件之一[2]。ETS系統(tǒng)中主保護(hù)跳閘信號應(yīng)該采用三取二的邏輯判斷，該公司所屬各家電廠在MFT跳閘信號的選擇也都不盡相同，且存在很多不合理之處。多數(shù)電廠ETS中的鍋爐跳閘信號取自爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中“MFT跳閘繼電器柜”的跳閘繼電器輸出接點(diǎn)，個別電廠聯(lián)鎖跳閘信號取自爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中的FSSS動作命令。所有電廠ETS系統(tǒng)中鍋爐聯(lián)鎖跳閘信號均為“2個信號或運(yùn)算”方式，即在MFT跳閘繼電器柜中輸出2個開關(guān)量信號(或FSSS中輸出2個DO點(diǎn))，在ETS中通過2個DI模件接入，在ETS保護(hù)控制邏輯中采用“或”運(yùn)算方式，形成ETS中“MFT已動作”信號，驅(qū)動汽輪機(jī)跳閘。

在爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中，MFT跳閘繼電器柜硬跳閘控制裝置的主要作用是防止DCS軟邏輯系統(tǒng)故障時，仍可保證可靠的緊急停爐，而在正常工況下，即使MFT跳閘繼電器柜不動作，通過FSSS動作命令及磨煤機(jī)給煤機(jī)控制邏輯仍可實現(xiàn)MFT保護(hù)跳閘控制功能，因此，用于爐跳機(jī)的聯(lián)鎖信號，不應(yīng)只取自MFT跳閘繼電器接點(diǎn)或只取自FSSS跳閘動作命令，而應(yīng)將二者均取。根據(jù)以上分析，建議按照圖2的方法修改ETS中的鍋爐跳閘信號。即在MFT跳閘繼電器柜中，應(yīng)取3個“MFT動作”的開關(guān)量信號，送至ETS中3個DI模件，在ETS邏輯中通過三取二冗余方式，形成“MFT動作”的狀態(tài)信號；在FSSS控制邏輯中，將FSSS動作命令(正邏輯輸出)通過3個DO模件輸出，送至ETS中3個DI模件，在ETS邏輯中通過三取二冗余方式，形成“FSSS動作”的狀態(tài)信號；在ETS邏輯中，將“MFT動作”的狀態(tài)信號和“FSSS動作”的狀態(tài)信號進(jìn)行“或”運(yùn)算，形成最終的爐跳機(jī)控制命令，驅(qū)動汽輪機(jī)跳閘見圖2。

圖2 鍋爐跳閘信號示意圖

3 發(fā)電機(jī)聯(lián)跳汽輪機(jī)保護(hù)信號的研究與改進(jìn)

發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖跳閘汽輪機(jī)的保護(hù)中，所有電廠聯(lián)鎖跳閘用信號均取自“發(fā)變組保護(hù)動作(有的電廠稱之為發(fā)電機(jī)故障)”，該信號的形成方式各電廠不一，有的電廠將發(fā)變組保護(hù)中A、B、C三屏的“關(guān)主汽門”信號并接后，送至ETS中，在ETS中僅采用1個DI通道接入，形成ETS中的“發(fā)電機(jī)故障”跳閘條件；有的電廠將發(fā)變組保護(hù)中A、B、C三屏的“關(guān)主汽門”信號分別送至ETS中，在ETS中采用3個DI模件接入，采用三取一的冗余方式(即或邏輯)，形成ETS中的“發(fā)變組保護(hù)動作”跳閘條件。無論哪種方式，在汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)中，均不能滿足信號傳輸通道的三取二冗余要求。

為實現(xiàn)保護(hù)跳閘用信號的傳輸通道三取二冗余要求，在發(fā)變組保護(hù)屏側(cè)，應(yīng)將來自A、B、C三屏中的“關(guān)主汽門”開關(guān)量信號采用“環(huán)并”的方式連接，并將A、B、C三屏中的“關(guān)主汽門”

開關(guān)量信號分別送至ETS中，在ETS中通過3個DI模件接入，在ETS邏輯中采用三取二冗余方式，形成ETS中的“發(fā)電機(jī)主保護(hù)動作”狀態(tài)信號，驅(qū)動汽輪機(jī)跳閘。若將來自A、B、C三屏中的“關(guān)主汽門”開關(guān)量信號在ETS側(cè)并接，則不能防止電纜斷線的問題，因此應(yīng)在發(fā)變組保護(hù)屏側(cè)并接。

4 結(jié)束語

目前，各發(fā)電集團(tuán)對發(fā)電機(jī)機(jī)組的“非停”管理愈加嚴(yán)格，電網(wǎng)和機(jī)組的安全要求各廠必須“降非停”。本文通過對“機(jī)爐電”大聯(lián)鎖信號現(xiàn)狀的分析，提出改進(jìn)措施，提高了大聯(lián)鎖保護(hù)功能的可靠性，滿足《二十五項反措》等規(guī)程的要求。本文提出的改進(jìn)措施已在部分電廠得到應(yīng)用，對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行效果改善明顯，具有良好的推廣價值。